《水文学与水资源》教学大纲.doc

兰州大学地理学基地课程教学大纲水文学与水资源教学大纲（实习大纲附后）一、说明（一）课程性质地理科学系地理科学专业（地理学基地班）主干课、专业基础课。（二）教学目的本课程着重阐述水文科学的基础知识和基本理论，使学生认识水是自然界中最活跃的因子之一，它不但与自然地理各要素有相互联系和相互制约的关系，而且广泛深入地球表层的岩石圈、大气圈和生物圈，积极参与地球上各种物理、化学及生物过程，对地理环境、生态系统产生重大影响。水又是生命活动的物质基础，是人类赖以生存、发展的最宝贵的自然资源之一。通过本课程的教学，使学生增强水资源开发利用和保护的一般知识。通过该课程的学习可为从事地理学学习和研究工作的同学奠定良好的专业知识基础，有助于培养学生系统全面的思维方式和学习、研究方法。同时，本课程重视水文科学新理论、新技术的探索和应用，并结合具体案例，培养学生从事科学研究和解决实际问题的能力。（三）教学内容本课程注重反映现代水文科学和水资源学的最新成果，参考地理科学专业已有的教材和相关学科的水文学教材组织和安排教学内容。主要内容由四部分组成。第一部分概论，阐述水文科学的性质、研究内容和方法。第二部分水文循环机理及过程，主要阐述水文循环基本过程、影响因素，各种过程的物理机制和分析计算方法，水量平衡原理以及水文循环的作用、效应等。第三部分地球表层水的组成及其运动，分别阐述陆地表层水、海洋、地下水的组成、性质和运动变化规律，并阐明亚系统之间和亚系统内的子系统之间相互转化的关系。第四部分水资源学，讨论水资源利用和水资源价值，重点阐述水资源的评价与规划和水环境保护问题，最后结合本地区的水资源开发利用的实际，探讨了3s技术在水文科学中的应用，以及水文科学的前沿领域。同时，结合水文科学实践性强的特点，包括了课程实验和课间实习内容，加深对所学知识的理解和掌握。（四）教学时数（宋体小四加粗）总计72学时，其中讲授54学时，实验、实习18学时。（五）教学方式本课程在教学观念和教学方法上注重能力培养，采用课堂讲授、实验实习与课程论文相结合的方法完成教学任务。课堂讲授全部采用多媒体授课方式，双语教学；以中文教材为主，英文教材为辅助教材，指定参考书目和中英文学术论文作为辅助阅读材料，中英文相结合进行课堂讲授；考试采用平时作业、开卷考试和闭卷考试相结合的方法，在总成绩中的比例为1：3：6，开卷考试采用撰写读书报告或课程论文的形式。（六）学时分配学时章节、目第0103学时第1章前言一、水文学的定义和研究对象1水文学的定义2水文学的进一步划分3水文学的任务二、水文学的发展1萌芽时期（公元1600年以前）2奠基时期（公元1600-1900年）3实践时期（公元1900-1950年）4现代化时期（公元1950-现在）三、水文现象的基本特点及研究方法1水文现象的基本特点2水文现象的研究方法第0406学时第二章 地球上的水循环一、水循环概述1.水循环基本过程二、水循环的类型1大循环（外循环）2小循环（内循环）三、水循环的作用和意义1直接影响气候状况2形成江河、湖海、沼泽等水体及相关地貌3形成巨大的水资源4形成一切水文现象二、水量平衡1水量平衡概述2通用水量平衡方程三、全球水量平衡方程1海洋水量平衡方程式2陆地水量平衡方程式3全球水量平衡方程式第0609学时第三章 降水一、水汽扩散与输送1、水汽扩散2、水汽输送二、降水特征及表示方法1降水的基本要素2降水特征的表示方法3年降水量、年降水的季节性分布与水文-气候分区三、区域平均降水量的计算1算术平均法2泰森多边形法（垂直平分法）3等雨量线法4客观运行法四、影响降水的因素1地理位置的影响2气旋、台风途径及其它气象因素的影响3地形的影响4其它因素的影响五、可能最大降水的确定1基本概念和研究意义2估算方法第1012学时第四章下渗一、土壤水1 土壤的物理性质2 土壤水分的作用力及存在形式3 土壤含水量及水分常数4 土壤含水率的测定二、下渗的物理过程及规律1 下渗过程的阶段划分2 下渗水的垂向分布3 下渗要素三、下渗理论与下渗经验公式1非饱和下渗理论简介2饱和下渗理论模式3下渗经验公式三、影响下渗的因素1土壤特性2降水特性3植被、地形4人类活动第1315学时第五章 蒸发一、蒸发的机制1水面蒸发的机制2土壤蒸发的机制3植物散发的机制二、影响蒸发的因素1影响水面蒸发的因素2影响土壤蒸发的因素3影响植物散发的因素三、蒸发量的计算与确定1水面蒸发量的计算与确定2土壤蒸发量的计算与确定3植物散发量的计算与确定四、区域总蒸发量的计算与确定1水量平衡法2水热平衡法第1620学时第六章径流一、径流的涵义1基本概念2径流的表示方法二、径流的形成过程1流域蓄渗阶段2坡地产流和漫流阶段3河槽集流阶段三、径流形成机制1 超渗地面径流产流机制2 壤中径流产流机制3 地下径流产流机制4 饱和地面径流产流机制四、流域产流方式1 超渗产流方式2 饱和产流方式3 超渗和饱和交替的产流方式五、流域汇流分析1流域汇流过程与汇流时间2流域汇流系统分析六、影响径流的因素1气候因素2流域下垫面因素3人类改造自然的活动第2127学时第七章 河流一、水系和流域1 流域和流域特征2 水系和水系特征3 河流的纵横断面二、河流的水情1水情要素2年径流量的有关概念3正常年径流量的计算4径流的年际变化5径流的年内变化6洪水与枯水三、河水的运动1河水的运动状态2河水的纵向运动3河水的环流运动四、河流的泥沙运动1河流泥沙的来源及影响泥沙数量的因素2泥沙的水力特性泥沙的水力粗度（沉降速度）3推移质的运动4悬移质的运动5河流的总输沙量五、径流向海汇集及其效应1 入海河口的水文特性2 径流向海汇集效应第2830学时第八章 湖泊与沼泽一、湖泊、水库概述1湖泊的类型2水库的结构、分级与类型二、湖水、水库水的运动1湖水的混合2定振波（波漾）3增水、减水4异重流三、湖泊、水库的水量平衡和调节作用1湖泊、水库的水量平衡2湖泊、水库的调节作用四、沼泽1沼泽概述2沼泽的水文特征第3132学时第九章 冰川运动与补给一、冰川的形成及类型二、冰川的物质平衡与运动三、冰川积雪融水对河流的补给作用四、冰川与大气、海洋的相互转换第3336学时第十章 地下水的结构与运动一、地下水系统的组成与结构1地下水的定义2地下水贮存空间3岩石的水理性质4地下水流系统5蓄水构造二、地下水的类型及其特征1地下水类型的划分2包气带水3潜水4承压水5孔隙水6裂隙水7岩溶水三、地下水的运动1结合水的运动2毛管水的运动3重力水的运动四、地下水的动态与平衡1 地下水的补给与排泄2地下水动态3影响地下水动态的因素4地下水平衡第3739学时第十一章 海洋的结构与海水的运动、 海洋的组成与结构1海洋的组成2海洋运动的结构二、海浪1波浪概述2小振幅波与有限振幅波3风浪和涌浪4地震、海啸与风暴潮5近岸波三、潮汐1潮汐及其类型2潮汐的成因3潮汐的变化四、洋流1洋流的成因及类型2大洋环流系统3水团4中尺度涡5厄尔尼诺现象五、海洋效应1海洋能量效应2海洋的大气环境效应第4042学时第十二章 水资源概论一、 水资源概述1 水资源的涵义2 水资源学的形成和发展3 水资源学的性质和特点4 水资源学的体系和研究方法 二、水资源的全球和区域分布三、 水资源、人类活动与环境的相互影响1 人类活动对水资源的影响2 气候变化对水资源的影响3 水资源开发利用与社会经济发展三、 水资源价值1 水资源价值及其内涵2 水资源核算3 水价、水费和水资源费第4348学时第十三章 水资源评价与规划一、水资源评价1水资源评价的发展和意义2 水资源基础评价3 水资源利用评价二、水资源规划1 水资源规划的任务及其技术进展2 水资源规划的科学基础和基本理论3 水资源规划的原则、目标及方法4水资源供需预测分析三、流域水资源管理1 水资源管理的内涵2 水权管理3 水质管理四、水环境保护1水资源开发与水环境保护2 水环境保护措施第4954学时第十四章 水文学与水资源研究进展与展望一、遥感与地理信息系统在水文科学中的应用1 水文遥感2 水文建模二、水资源利用研究案例1 石羊河流域2 引洮工程二、水文科学与全球变化二、本文第一章 前言教学要点：掌握水文科学的研究对象、研究方法和学科分支，了解与相关学科之间的相互关系，了解学科前沿动态。教学内容：一、水文学的定义和研究对象1水文学的定义2水文学的进一步划分3水文学的任务二、水文学的发展1萌芽时期（公元1600年以前）2奠基时期（公元1600-1900年）3实践时期（公元1900-1950年）4现代化时期（公元1950-现在）三、水文现象的基本特点及研究方法1水文现象的基本特点1）时间上的周期性与随机性2）空间上的相似性与特殊性2水文现象的研究方法1）成因分析法2）数理统计法3）地理综合法考核要求：掌握水文科学的研究对象、研究方法和学科分支，了解与相关学科之间的相互关系，了解学科前沿动态。第二章 地球上的水循环教学要点水循环的成因、基本过程，水循环的意义，水量平衡方程教学内容：一、水循环概述1.水循环基本过程二、水循环的类型1大循环（外循环）2小循环（内循环）三、水循环的作用和意义1直接影响气候状况2形成江河、湖海、沼泽等水体及相关地貌3形成巨大的水资源4形成一切水文现象二、水量平衡1水量平衡概述2通用水量平衡方程三、全球水量平衡方程1海洋水量平衡方程式2陆地水量平衡方程式3全球水量平衡方程式考核要求：掌握水循环的成因、基本过程，水循环的意义，能就给定条件写出水量平衡方程。第三章 降水教学要点：降水形成的过程；降水的量测及其误差来源；降水历时；降水的空间分布及其区域降水量的估算方法教学内容：一、水汽扩散与输送1、水汽扩散2、水汽输送二、降水特征及表示方法1降水的基本要素2降水特征的表示方法3年降水量、年降水的季节性分布与水文-气候分区三、区域平均降水量的计算1算术平均法2泰森多边形法（垂直平分法）3等雨量线法4客观运行法四、影响降水的因素1地理位置的影响2气旋、台风途径及其它气象因素的影响3地形的影响4其它因素的影响五、可能最大降水的确定1基本概念和研究意义2估算方法考核要求：了解降水形成的过程、不同尺度上影响降水量空间分布的因素；掌握降水量的分析及计算方法；理解尺度对于降水（水文）分析的重要性。第四章 下渗教学要点：土壤水分的表示和测量方法；下渗的基本过程和计算；影响下渗的因素教学内容：一、土壤水1 土壤的物理性质2 土壤水分的作用力及存在形式3 土壤含水量及水分常数4 土壤含水率的测定二、下渗的物理过程及规律1 下渗过程的阶段划分2 下渗水的垂向分布3 下渗要素三、下渗理论与下渗经验公式1非饱和下渗理论简介2饱和下渗理论模式3下渗经验公式三、影响下渗的因素1土壤特性2降水特性3植被、地形4人类活动考核要求：掌握土壤含水量的基本概念、测定方法；了解下渗的基本过程和经验公式。第五章 蒸发教学要点：蒸发的机理和过程；影响蒸发的因素；蒸发量的测定与计算教学内容：一、蒸发的机制1水面蒸发的机制2土壤蒸发的机制3植物散发的机制二、影响蒸发的因素1影响水面蒸发的因素2影响土壤蒸发的因素3影响植物散发的因素三、蒸发量的计算与确定1水面蒸发量的计算与确定2土壤蒸发量的计算与确定3植物散发量的计算与确定四、区域总蒸发量的计算与确定1水量平衡法2水热平衡法考核要求：了解影响蒸散发量的因素，掌握蒸散发量的测定和计算方法。第六章 径流教学要点：径流形成的基本过程、机制和影响因素；教学内容一、径流的涵义1基本概念2径流的表示方法二、径流的形成过程1流域蓄渗阶段2坡地产流和漫流阶段3河槽集流阶段三、径流形成机制1 超渗地面径流产流机制2 壤中径流产流机制3 地下径流产流机制4 饱和地面径流产流机制四、流域产流方式1 超渗产流方式2 饱和产流方式3 超渗和饱和交替的产流方式五、流域汇流分析1流域汇流过程与汇流时间2流域汇流系统分析六、影响径流的因素1气候因素2流域下垫面因素3人类改造自然的活动考核要求：了解不同尺度上径流形成的过程及其机制，掌握流域汇流的分析和计算方法；掌握影响径流形成的因素第七章 河流教学要点：河流与水系；水情要素；河水的运动及泥沙特性；河口效应教学内容：一、水系和流域1 流域和流域特征2 水系和水系特征3 河流的纵横断面二、河流的水情1水情要素2年径流量的有关概念3正常年径流量的计算4径流的年际变化5径流的年内变化6洪水与枯水三、河水的运动1河水的运动状态2河水的纵向运动3河水的环流运动四、河流的泥沙运动1河流泥沙的来源及影响泥沙数量的因素2泥沙的水力特性泥沙的水力粗度（沉降速度）3推移质的运动4悬移质的运动5河流的总输沙量五、径流向海汇集及其效应1 入海河口的水文特性2 径流向海汇集效应考核要求：掌握流域与水系的分析方法，掌握水情要素的含义及其测量方法，了解河水运动特征及其环境意义，掌握河流泥沙的测定及其计算第八章 湖泊与沼泽教学要点：湖沼的分类及其特性，湖沼中水的运动，湖沼在水文循环中的作用和意义教学内容：一、湖泊、水库概述1湖泊的类型2水库的结构、分级与类型二、湖水、水库水的运动1湖水的混合2定振波（波漾）3增水、减水4异重流三、湖泊、水库的水量平衡和调节作用1湖泊、水库的水量平衡2湖泊、水库的调节作用四、沼泽1沼泽概述2沼泽的水文特征考核要求：了解湖沼的成因及其分类；掌握湖沼的水文特性。第九章 冰川运动与补给教学要点：冰川的成因及其分类；冰雪融水径流的形成过程；冰川对气候的影响教学内容：一、冰川的形成及类型二、冰川的物质平衡与运动三、冰川积雪融水对河流的补给作用四、冰川与大气、海洋的相互转换考核要求：了解冰川的成因及其分类；掌握冰雪融水对河流的补给作用；了解冰川对气候的影响第十章 地下水的结构与运动教学要点：地下水系统的组成与结构，地下水的类型及其特征，地下水运动与平衡教学内容：一、地下水系统的组成与结构1地下水的定义2地下水贮存空间3岩石的水理性质4地下水流系统5蓄水构造二、地下水的类型及其特征1地下水类型的划分2包气带水3潜水4承压水5孔隙水6裂隙水7岩溶水三、地下水的运动1结合水的运动2毛管水的运动3重力水的运动四、地下水的动态与平衡1 地下水的补给与排泄2地下水动态3影响地下水动态的因素4地下水平衡考核要求：了解地下水的成因及其类型，掌握主要地下水类型的特征及其运动；掌握地下水运动及其分析计算方法；了解地下水对水文循环和水资源的重要意义。第十一章 海洋的结构与海水的运动教学要点：海洋的组成与结构；海水运动的主要形式及其特征；海洋效应教学内容：、 海洋的组成与结构1海洋的组成2海洋运动的结构二、海浪1波浪概述2小振幅波与有限振幅波3风浪和涌浪4地震、海啸与风暴潮5近岸波三、潮汐1潮汐及其类型2潮汐的成因3潮汐的变化四、洋流1洋流的成因及类型2大洋环流系统3水团4中尺度涡5厄尔尼诺现象五、海洋效应1海洋能量效应2海洋的大气环境效应考核要求：了解海洋的组成与结构；掌握海水运动的主要形式及其特征；了解洋流对全球气候和环境的影响，了解海洋效应第十二章 水资源概论教学要点：水资源及水资源学的基本概念及其发展历史；水资源与经济、环境的相互作用；水资源价值教学内容：一、水资源概述1 水资源的涵义2 水资源学的形成和发展3 水资源学的性质和特点4 水资源学的体系和研究方法 二、水资源的全球和区域分布三、 水资源、人类活动与环境的相互影响1 人类活动对水资源的影响2 气候变化对水资源的影响3 水资源开发利用与社会经济发展四、 水资源价值1 水资源价值及其内涵2 水资源核算3 水价、水费和水资源费考核要求：了解水资源的基本含义及水资源短缺的状况；水资源与经济、环境的相互作用；水资源价值第十三章 水资源评价与规划教学要点：水资源评价与规划、水资源管理、水环境保护教学内容：一、水资源评价1水资源评价的发展和意义2 水资源基础评价3 水资源利用评价二、水资源规划1 水资源规划的任务及其技术进展2 水资源规划的科学基础和基本理论3 水资源规划的原则、目标及方法4水资源供需预测分析三、流域水资源管理1 水资源管理的内涵2 水权管理3 水质管理四、水环境保护1水资源开发与水环境保护2 水环境保护措施考核要求：掌握水资源评价与规划的基本内容、程序与方法，了解水资源管理和水环境保护的含义和重要意义。第十四章 水文与水资源研究进展与展望教学要点：3S技术在水文水资源中的应用；水文科学的进展及其对水资源利用和全球变化研究的影响教学内容：一、遥感与地理信息系统在水文科学中的应用1 水文遥感2 水文建模二、水资源利用研究案例1 石羊河流域2 引洮工程三、水文科学与全球变化 考核要求：了解3S技术在水文科学中的应用现状及前景；流域水文模型的进展；和水文科学有关的国际全球变化研究计划三、教学参考书目教材：张建明，王乃昂等，水文学与水资源，自编讲义，2004（拟作为兰州大学地理科学系列丛书之一在兰州大学出版社出版）张建明，张玉兰等，水文学与水资源电子教案（光盘），2004Principle of Hydrology, Fourth edition, Oxford University Press,2000参考书：1 于维忠主编，水文学原理（二），水利水电出版社，1988年2 胡方荣、侯宇光合编，水文学原理（一），水利水电出版社，1988年3芮孝芳 ：径流形成原理，河海大学出版社4吴明远、詹道江、叶守泽：工程水文学，水利出版社5叶锦昭：环境水文学，广东高教出版社6沈 晋等：环境水文学，安徽科技出版社 7姚汝祥等：水资源系统分析与规划，清华大学出版社8水资源系统分析与规划 ，中山大学自编讲义9邓聚龙：灰色控制系统，华中工学院出版社10叶守泽等：水文系统识别方法，水利电力出版社11叶嘉安等：GIS及其应用，科学出版社12陈小红等：水环境评价与规划，中山大学出版社13 陈浩，水资源学，科学出版社，2002年14 邓绶林，普通水文学，高等教育出版社，1986年15 黄锡铨，水文学，高等教育出版社，1992年16 天津师范大学等，水文学与水资源概论，华中师范大学出版社，198617 左其亭等，现代水文学，科学出版社，200218 Fundamentals of Hydrology,Routledge,London,2003重要期刊： 水利学报、水文、水动力学研究与进展、水科学进展、水文水资源、水利水运科学研究、人民珠江、人民长江、人民黄河、地理学报、地理科学、地理研究、热带地理、Water Research、Water resources research、Hydrological Sciences、Journal of Water Resources Planning and management等。水文学与水资源实验实习教学大纲一、说明（一）课程性质地理科学专业主干课和专业类基础课水文学与水资源之实验实习课程。（二）教学目的深入理解课堂讲授内容，提高应用技能和动手能力。（三）教学内容包括流域范围勾绘和面积量算、流域特征分析、土壤水分测量和水分入渗率测定、流域水资源计算等实验，河流水文测验、流域综合考察等实习。（四）教学时数18学时（其中实验12学时，实习6学时）。（五）教学方式时数室内实验：12学时，其中讲授：4学时，辅导练习：8学时。野外实习：6学时，包括1次黄委兰州水文站测流实习和1次婉川河流域综合考察。二、本文室内实习部分实习一 流域范围勾绘和面积量算目的要求：掌握河流分水线的绘制方法和技术，并练习实习区域河流流域范围的勾绘和面积量算。实习步骤提要：（一）手工方法1、用绘图纸蒙在1/5万地形图上分别勾绘宛川河流域各支流（支沟）的分水线