《地下水水文学》教学大纲

第页《地下水水文学》教学大纲GroundwaterHydrology课程编码：21A42013

学分：

3.0

课程类别：专业基础课（必修课）计划学时：48其中讲课：48实验或实践：0上机：0适用专业：水文与水资源工程推荐教材：束龙仓等著，《地下水水文学》，中国水利水电出版社，2009年。参考书目：王大纯等著，《水文地质学基础》，地质出版社，2006年。张元禧，施鑫源著，《地下水水文学》，中国水利水电出版社，1998年10月第一版。课程的教学目的与任务本课程的教学目的是在水文循环基本原理的基础上，提高学生对地下水的形成、储存、运动、补给、排泄等特征变化规律的认识；进一步加深学生对野外实验设计的理解，进而为学生从事水文方面研究和进入研究生学习打下基础。通过本课程的学习，使学生掌握地下水的形成、储存、补给、排泄、动态与平衡等特征的变化规律；理解地下水运动的基础理论知识，并使学生初步掌握地下水动态长期观测资料整理与分析的基本方法、野外试验设计与试验资料整理与分析的基本方法、地下水资源评价的基本方法和水量平衡的基本分析方法；运用数理统计的方法，通过站网观测资料和试验资料来了解地下水动态，并作出地下水资源的初步评价。课程的基本要求1、使学生了解地下水的形成、储存、运动、补给和排泄等特征的变化规律；通过对地下水基础理论的讲解分析，使学生掌握地下水流向井、河渠的运动的原理和计算方法。2、通过课堂讲解、讨论和学生课下阅读、思考，使学生在掌握水文循环和水量平衡原理的基础上，对地下水野外试验设计与动态监测等能有一定的独立思考能力。3、要求学生在学完本课程后，在地下水运动的基本理论基础上，运用数理统计的方法，独立地进行地下水资源的初步评价。各章节授课内容、教学方法及学时分配建议第0章绪论建议学时：1[教学目的与要求]了解国内外地下水资源开发利用的概况和出现的环境问题，理解地下水水文学的发展历史，了解地下水水文学的基本内容[教学重点与难点]地下水资源开发利用出现的环境问题[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节地下水资源开发利用概况一、国外地下水资源开发利用概况二、我国地下水资源开发利用概况三、与地下水开发利用有关的环境问题第二节地下水水文学发展简史第三节地下水水文学的基本内容第一章地下水及其赋存建议学时：5[教学目的与要求]理解自然界水的分布、水循环过程和水均衡方程，掌握岩土中的空隙分类、特点，掌握水在岩土中的赋存形式、岩土的水理性质，掌握含水层、隔水层及弱透水层的含义，理解包气带水、潜水、承压水的概念、特点及等水位线图，了解不同含水介质中的地下水。[教学重点与难点]岩土中空隙的分类，水在岩土中的赋存形式，岩土的水理性质，含水层，隔水层，弱透水层，潜水，承压水。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节自然界水的分布、循环与均衡一、自然界水的分布二、自然界水的循环三、自然界的水均衡第二节地下水的赋存一、岩土中的空隙二、水在岩土中的赋存形式三、岩土的水理性质四、含水层、隔水层及弱透水层第三节不同埋藏条件下的地下水一、包气带水二、潜水三、承压水第四节不同含水介质中的地下水一、孔隙水二、裂隙水三、岩溶水第二章地下水的物理性质和化学成分建议学时：4[教学目的与要求]理解地下水的物理性质，了解地下水的化学成分，掌握地下水化学成分的综合指标，理解地下水化学成分的形成作用与主要成因类型。[教学重点与难点]地下水化学成分的综合指标，地下水化学成分的形成作用[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节地下水的物理性质一、温度二、颜色三、透明度四、嗅（气味）五、味六、密度和比重七、导电性和导热性八、放射性第二节地下水的化学成分一、地下水的化学成分二、地下水化学成分的综合指标三、库尔洛夫式第三节地下水化学成分的形成作用及成因类型一、地下水化学成分的形成作用二、地下水化学成分的基本成因类型三、地下水化学成分的分析内容与分类图示第三章地下水的补给、径流与排泄建议学时：4[教学目的与要求]理解地下水的补给来源、影响补给的因素及补给量的确定方法，理解地下水排泄的主要方式、影响排泄的因素及排泄量的计算方法，掌握地下水径流方向、径流强度、径流量、径流基本类型以及影响径流的因素等。[教学重点与难点]地下水补给来源，地下水排泄的主要方式，地下水径流强度与径流量，地下水径流基本类型。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节地下水的补给一、大气降水的补给二、地表水对地下水的补给三、凝结水的补给四、含水层之间的补给五、地下水的其他补给来源第二节地下水的排泄一、泉二、泄流三、蒸散发四、不同含水层之间的排泄五、人工排泄第三节地下水的径流一、地下水径流方向与水交替类型二、地下水径流强度与径流量三、地下水径流基本类型与地下水径流系统四、影响地下水径流的因素第四章地下水动态与均衡建议学时：4[教学目的与要求]掌握地下水动态与均衡的基本概念，理解影响地下水动态的因素，掌握地下水动态类型及主要特征，了解地下水动态预测方法，理解地下水均衡方程及应用。[教学重点与难点]地下水动态与均衡的基本概念，地下水动态类型及主要特征。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节地下水动态与均衡的基本概念第二节地下水动态一、泉二、泄流三、蒸散发四、不同含水层之间的排泄五、人工排泄第三节地下水的径流一、地下水径流方向与水交替类型二、地下水径流强度与径流量三、地下水径流基本类型与地下水径流系统四、影响地下水径流的因素第五章地下水运动的基础理论建议学时：6[教学目的与要求]理解地下水的状态方程，掌握储水率与储水系数，理解渗流的原理，掌握渗透速度、地下水的水头和水力坡度，理解Darcy定律的原理及其适用范围，掌握渗透率、渗透系数和导水系数，理解地下水流运动的基本方程，理解Dupuit假设、Boussinesq方程。[教学重点与难点]渗透速度，地下水的水力坡度，Darcy定律，Dupuit假设，Boussinesq方程。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节地下水渗流的基本知识一、地下水的状态方程二、多孔介质及其性质三、储水率与储水系数四、渗流五、渗透速度六、地下水的水头和水力坡度七、地下水流态第二节地下水渗流的基本定律一、Darcy定律二、Darcy定律的适用范围三、非线性运动方程四、渗透率、渗透系数和导水系数第三节地下水流运动的基本方程一、渗流连续性方程二、承压水运动的基本微分方程三、潜水运动的基本微分方程第六章地下水流向完整井的运动建议学时：6[教学目的与要求]理解井的分类、井的水位降深及其观测，理解承压井和潜水井的Dupuit-Thiem公式及公式的应用，理解Theis公式的原理、近似表达式及其反映的规律，学会利用Theis公式进行参数计算的方法，理解潜水流向井的非稳定运动的近似算法，降深-时间曲线的三个阶段，了解Boulton迟后排水分析法。[教学重点与难点]承压井和潜水井的Dupuit-Thiem公式，Theis公式的原理、近似表达式及其反映的规律，Theis公式进行参数计算的方法。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节基础知识一、井的类型二、水位降深及其观测三、井结构与井内水位降深第二节地下水流向井的稳定流运动一、承压井的Dupuit-Thiem公式二、潜水井的Dupuit-Thiem公式三、承压-潜水井的流量公式四、Dupuit-Thiem公式的应用第三节承压水流向井的非稳定运动一、Theis公式二、Theis公式的近似表达式三、Theis公式所反映的规律四、Theis公式的应用第四节潜水流向井的非稳定运动一、近似算法二、Boulton迟后排水分析法第七章地下水流向河渠的运动建议学时：5[教学目的与要求]理解河渠间潜水的稳定运动的数学模型及其解，掌握河渠间潜水运动的特点及其应用，理解河渠附近潜水和承压水的稳定运动的原理，理解河渠附近潜水非稳定运动的模型及其解，学会应用解计算含水层的参数。[教学重点与难点]河渠间潜水、河渠附近潜水和承压水的稳定运动的原理。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节河渠间地下水稳定运动一、河渠间潜水的稳定运动二、河渠附近潜水的稳定运动三、河渠附近承压水的稳定运动第二节河渠附近潜水非稳定运动一、模型及其解二、特定解及其水文地质意义三、解的应用第八章野外试验与动态观测建议学时：4[教学目的与要求]了解抽水试验的目的与分类，了解抽水孔和观测孔设计的方法，理解单孔稳定流、非稳定流抽水试验的设计原理，学会抽水试验资料的现场整理方法，了解渗水试验、钻孔注水试验和地下水示踪试验的方法，了解地下水动态监测网分类与设计方法。[教学重点与难点]单孔稳定流抽水试验设计，非稳定流抽水试验设计，抽水试验资料的现场整理。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节抽水试验设计与资料分析一、抽水试验的目的二、抽水试验的分类与选择三、抽水孔和观测孔设计四、单孔稳定流抽水试验设计五、非稳定流抽水试验设计六、抽水试验资料的现场整理第二节其他野外试验方法（自学）一、渗水试验二、钻孔注水试验三、地下水示踪试验第三节动态监测网分类及其设计方法一、动态监测网分类与监测网质量的影响因素二、动态监测网设计方法第九章地下水资源评价建议学时：4[教学目的与要求]掌握地下水资源的特点与地下水储量的分类，掌握补给量、储存量和可开采量的概念和计算方法，理解地下水资源评价的原则、方法和步骤，掌握水均衡法、数值法进行地下水资源量计算，了解地下水文分析法进行地下水资源量计算。[教学重点与难点]地下水资源的特点与分类，地下水资源评价的原则和步骤，水均衡法和数值法进行地下水资源量计算。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节地下水资源的特点及分类一、地下水资源的特点二、地下水资源的分类第二节地下水资源评价的原则、方法和步骤一、地下水资源评价的原则二、地下水资源评价的方法三、地下水资源评价的步骤第三节地下水资源量计算的主要方法一、水均衡法二、数值法三、地下水文分析法四、其他方法第十章地下水污染建议学时：1[教学目的与要求]掌握地下水污染的基本概念和特点，理解地下水的主要污染源及主要的污染途径，了解地下水修复的几种处理方法。[教学重点与难点]地下水污染的基本概念和特点，地下水的主要污染源及污染途径。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节地下水污染的基本概念及特点一、地下水污染的基本概念二、地下水污染的特点第二节地下水污染源及污染途径一、地下水污染源二、地下水污染方式三、地下水污染途径第三节地下水污染修复（自学）一、异位处理方法二、原位处理方法三、污染物自然衰减作用第十一章地下水水质评价建议学时：2[教学目的与要求]学会进行饮用水水质评价，了解工业用水水质评价、农田灌溉用水水质评价和矿泉水水质评价。[教学重点与难点]饮用水水质评价。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]第一节饮用水水质评价一、饮用水的物理性质二、溶解的普通盐类三、微量有毒元素四、细菌和有机污染物第二节工业用水水质评价（自学）第三节农田灌溉用水水质评价（自学）第四节矿泉水水质评价（自学）第十二章地下水资源管理建议学时：2[教学目的与要求]理解地