《环境水文地质学》课程教学大纲

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1、环境水文地质学课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：260379课程名称：环境水文地质学英文名称：Hydrology课程类别：专业选修课 学 时：27学时学 分：1.5学分适用对象：环境工程专业考核方式：考试（闭卷考试，平时成绩占总成绩的30）先修课程：工程力学、高等数学二、课程简介环境水文地质学是一门应用广泛、实用性强的学科，是研究地球上各种水体的形成、运动变化规律以及地理分布的科学。通常所说的水文学是指陆地水文学，而陆地水文学又包括水文学及水文调查、河流动力学、水文学原理、水文地理学、水文预报、水文分析与计算、工程水文学、城市水文学，而课程主要是工程水文学的内容。本课程的总学时为30学时，

2、课堂教学都是按环境工程专业的专业特点而设定的，而与环境工程专业关系不为紧密的则建议自学。环境水文地质学是研究水文现象的变化规律及其在环境工程和给水排水工程上应用的学科，本课程主要讲授与城市供水系统的取水和雨、污水收集排放相关的水文学知识。结合专业需要，使学生了解水文现象的基本特点，掌握水文学的基本原理，学会水文分析计算的基本方法，熟悉水文资料的搜集、整理与应用，以完成专业培养计划要求的有关基本业务训练，为后续专业课程的学习和以后从事专业工作解决水文问题打下良好的基础。三、课程性质与教学目的（一）课程的性质环境水文地质学课程作为环境工程专业的一门专业选修课，它与水资源利用与保护、环境监测、环境影

3、响评价构成一个课程系列。其重点是介绍水文学的基本知识、水文资料的收集和整理方法、水文资料的应用、水文分析计算的基本原理和方法。（二）课程的任务1为学习排水管网、水工程施工、水源工程、环境保护等后续知识打好基础，为本专业学生拓宽知识面、扩大就业范围做好知识储备。2使学生应掌握水循环、水运动的基本规律及数理统计的基本方法，具备资料收集、整理及统计分析的基本能力。3使学生具备应用水文学及供水水文地质的知识解决取水构筑物设计、施工中的技术问题的能力；4能应用水文、气象和水文地质知识解决工作中的实际问题；5能制定水资源合理开发利用规划，有效保护水资源，科学实施用水管理；6通过本课程所奠定的知识基础，学好

4、后续专业课，从而进一步构成本专业系统完整的知识体系；应培养收集、整理水文学及水文地质资料的能力，并应用数学工具，通过对数据的统计，对现象的分析，总结出规律性的东西。四、教学内容及要求 第1章 绪论（一） 目的与要求1. 要求学生掌握环境水文地质学的基本概念；2. 认识水分循环的客观规律，了解其各项影响因素间的内在联系，为改造自然，开发水利资源提供理论依据。（二） 教学内容第1.1节 水文现像及水分循环1. 主要内容1.1.1. 概念 1.1.2. 水分循环研究水分循环的目的、水分循环图解2. 基本概念和知识点基本概念：水文现象、蒸发、截留蒸发、叶面散发、渗流、地面径流、地下径流第1.2节 水文

5、水的任务及作用1. 主要内容1.2.1. 概念水文学、陆地水文学1.2.2. 陆地水文学包括水文学及水文调查、河流动力学、水文学原理、水文地理学、水文预报、水文预报、水文分析与计算、工程水文学、城市水文学1.2.3. 本教材的目的了解河川水文现象的基本规律；掌握水文统计的基本原理与方法，能够独立地进行一般水文资料的收集、整理工作；具有一定的水文分析计算技能；学会使用水文资料，为我们的工程规划和设计提供依据。2. 基本概念和知识点基本概念：水文学第1.3节 水文学与给排水工程的关系1. 主要内容水文学为给排水工程的规划、设计、施工及管理提供正确的水文资料及分析成果；为充分开发与合理利用水利资源，

6、减免水害提供了科学依据。水文现像的特性2. 基本概念和知识点知识点：了解水文学在工程中的应用第1.4节 水文现象的特性1. 主要内容1.4.1. 水文现象时程变化的周期性与随机性的对立统一每年的周期性变化、年年不会完全相同1.4.2. 水文现象地区分布的相似性与特殊性的对立统一地理位置相近，气候因素与地理条件也相似，则水文现象在一定的范围内也相似。地理位置与气候因素相似，地形地质等条件有差异，则水文变化规律也会有差异。水文现像的研究方法2. 基本概念和知识点知识点：理解水文现象的四个特性（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念。（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教

7、学。第2章 水文学的一般概念与水文测验（一） 目的与要求1. 要求学生掌握河流和流域的基本概念；2. 要求学生掌握河川的表示方法；3. 要求学生掌握了解河川径流的形成过程及影响因素；4. 要求学生掌握河川水文资料的观测方法；5. 要求学生掌握水位与流量关系曲线的绘制和延长的方法。（二） 教学内容第2.1节 河流和流域1. 主要内容2.1.1. 干流及支流 2.1.2. 河长及弯曲系数河长和弯曲系数的概念、河长的测量方法2.1.3. 河槽基本特征河流的平面形态、河流的纵断面、河流的横断面、河流的比降2.1.4. 河流分段河源、上游、中游、下游、河口2.1.5. 分水线及流域分水线及流域的概念2.

8、 基本概念和知识点基本概念：干流、支流、河长和弯曲系数知识点：了解河槽的基本特点、理解分水线与流域间的关系第2.2节 河川径流及其表示方法1. 主要内容2.2.1. 河川径流的基本概念2.2.2. 河川径流量的表示径流特征值间的关系2. 基本概念和知识点基本概念：河川径流、河川径流量、地面径流、地下水、固体径流、流量Q、径流总量W、径流模数M、径流深度Y、径流系数知识点：理解各径流特征值所表达的意义第2.3节 河川径流形成过程及影响径流的因素1. 主要内容2.3.1. 河川径流形成过程及其特征时期降雨补给的河流的形成过程、我国河流的形成过程2.3.2. 影响径流的主要因素流域的气象条件、流域的

9、地理位置、流域的地形特征、流域形状和面积、流域的植被、流域内的土壤及地质构造、湖泊和沼泽、水利化措施2.3.3. 地下径流2.3.4. 固体径流2. 基本概念和知识点基本概念：地下径流、固体径流知识点：影响径流的主要因素第2.4节 流域水量平衡1. 主要内容2.4.1. 流域的水文因素降水、蒸发和径流2.4.2. 闭合流域2.4.3. 水量平衡方程前提、原理、方程推导过程2. 基本概念和知识点知识点：水量平衡方程第2.5节 河川水文资料的观测方法1. 主要内容2.5.1. 水位观测水位、绝对基面、水位观测2.5.2. 流量测算测算方式、测量设备、测量断面的选择及面积计算、测量与计算、2.5.3

10、. 泥沙测算悬移质输沙：悬沙、悬移质输沙率、河流含沙量、含沙量的测验方法、悬移质输沙率的测量推移质输沙：底沙、推移质泥沙测验2.5.4. 冰凌观测形成冰凌的地理位置、冰棱观测项目的分类2. 基本概念和知识点基本概念：水位、绝对基面、悬移质输沙率、河流含沙量、推移质输沙率知识点：掌握流量的测算方法第2.6节 水位与流量关系曲线1. 主要内容2.6.1. 水位与流量关系曲线的绘制根据实测数据绘制曲线、影响水位流速曲线的因素2.6.2. 水位与流量关系曲线的延长根据水位面积、水位流速关系曲线作高、低水延长；以断流水位为控制作低水位延长。2.6.3. 水位流量关系曲线的应用2. 基本概念和知识点知识点

11、：水位与流量关系曲线的绘制及延长（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念。（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。第3章 水文统计基本原理与方法（一） 目的与要求1. 要求学生掌握水文统计的基本概念；2. 要求学生理解概率、频率、累计频率和重现期；3. 要求学生掌握概率运算定理；4. 了解水文标准大工程中的应用；5. 要求学生掌握水文现象经验频率曲线的基本特点及曲线的绘制方法；6. 要求学生掌握均值、均方差、变差系数和偏态系数对频率曲线形态的影响；7. 要求学生掌握皮尔逊型曲线和克里茨基-闵凯里曲线的应用范围；8. 要求学生掌握试错适线法和三点适线法；9. 要求学

12、生掌握抽样误差的计算方法及分布特点；10. 要求学生掌握相关分析的基本方程、相关分析的误差和相关分析应注意的事项。（二） 教学内容第3.1节 概 述1. 主要内容3.1.1. 事件3.1.2. 总体、样本、样本容量3.1.3. 数理统计法对水文资料的要求检查资料的可靠性、检查资料的一致性、检查资料的代表性2. 基本概念和知识点基本概念：必然事件、不可能事件、随机事件、随机变量、总体、样本、样本容量知识点：掌握水文资料的选取原则第3.2节 概率和频率1. 主要内容3.2.1. 概率和频率概率计算式、频率计算式3.2.2. 概率运算定理概率相加定理、概率相乘定理3.2.3. 随机变量的概率分布随机

13、变量的概率分布、频率密度曲线、频率分布曲线3.2.4. 累积频率和重现期累积频率与随机变量的关系、重现期的计算式3.2.5. 设计标准2. 基本概念和知识点基本概念：累积频率和重现期知识点：概率计算、频率计算、重现期的计算、频率密度曲线、频率分布曲线第3.3节 经验频率曲线1. 主要内容3.3.1. 经验频率曲线经验频率曲线概述3.3.2. 经验频率公式频率公式P=m/n100%、我国目前使用的是数学期望公式P=m/(n+1)100%3.3.3. 经验频率曲线的绘制和应用经验频率曲线的绘制过程：排序、计算、坐标确定、曲线绘制根据工程设计标准指定的频率，在曲线上查出所需的水文数据3.3.4. 经

14、验频率曲线的外延原因、通常采用理论曲线，而不用经验曲线进行外延2. 基本概念和知识点知识点：经验频率曲线的绘制及外延第3.4节 统计参数1. 主要内容3.4.1. 均值加权平均法、算术平均法、均值的应用3.4.2. 均方差和变差系数均方差的计算式、变差系数的计算式3.4.3. 偏态系数偏态系数的由来、偏态系数的定义、对频率分布的影响、经验算法2. 基本概念和知识点基本概念：均值、均方差、变差系数和偏态系数知识点：各统计参数的意义第3.5节 理论频率曲线1. 主要内容3.5.1. 皮尔逊型曲线曲线方程式、曲线方程中的参数与统计参数的关系、理论频率曲线的绘制、统计参数对皮尔逊曲线的影响3.5.2.

15、 克里茨基-闵凯里曲线皮尔逊曲线的局限性、克里茨基和闵凯里概率曲线特点及优点2. 基本概念和知识点知识点：统计参数与皮尔逊型曲线之间的关系；皮尔逊曲线的局限性；克里茨基和闵凯里概率曲线特点第3.6节 抽样误差1. 主要内容3.6.1. 误差来源3.6.2. 抽样误差概述3.6.3. 抽样误差分布3.6.4. 抽样误差计算公式绝对误差、相对误差2. 基本概念和知识点基本概念：绝对误差、相对误差知识点：抽样误差的由来和计算第3.7节 现行水文频率计算方法适线法1. 主要内容3.7.1. 试错适线法绘制经验频率曲线、计算统计参数x和Cv、假定Cs值、确定线型、绘理论频率曲线、判断与适线3.7.2.

16、三点适线法试错适线法、目估定一条最佳配合线并定三点、求得x和Cv、将x、Cv代入(A)、(B)、(A)式整理得、求得x和Cv3.7.3. 频率分析实例2. 基本概念和知识点知识点：两种方法适线过程第3.8节 相关分析1. 主要内容3.8.1. 相关分析的概念相关分析、完全相关(函数关系)、零相关(不相关)、统计相关3.8.2. 直线回归方程作图法、分析法(最小二乘法)3.8.3. 相关系数和回归系数相关系数、回归系数3.8.4. 相关分析误差回归线的误差、相关系数的误差3.8.5. 相关分析时应注意的问题3.8.6. 相关计算举例2. 基本概念和知识点基本概念：相关分析、完全相关(函数关系)、

17、零相关(不相关)、统计相关知识点：理解统计相关；分析法(最小二乘法)第3.9节 频率分析综合程序要求学生自学。（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念、基本原理和计算过程，并完成4道作业题。（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。第4章 年径流及洪、枯径流（一） 目的与要求1. 要求学生掌握年径流量、多年平均径流量、洪水、枯水、设计洪水、洪峰流量、洪水过程线、洪水总量、水文比拟法等基本概念；2. 要求学生掌握设计年径流量的各种推求方法；3. 要求学生掌握设计年径流量年内分配的各种方法；4. 要求学生掌握根据标准确定设计洪水的频率或周期，并根据洪水资料推求设计洪峰流

18、量(或水位)；5. 要求学生了解影响枯水径流的因素，掌握推求枯水径流量或水位的各种方法。（二） 教学内容第4.1节 概述1. 主要内容年径流量、多年平均径流量、洪水、枯水2. 基本概念和知识点基本概念：年径流量、多年平均径流量、洪水、枯水第4.2节 设计年径流量1. 主要内容4.2.1. 年径流变化特点和分析方法年径流特点、分析方法4.2.2. 具有长期实测资料时设计年径流量的推算径流资料的审查（径流资料的审查、审查资料的一致性、审查资料的代表性）、频率计算、成果合理性分析（地理分布规律、等值线、影响Cv的因素、上下游的资料）4.2.3. 资料不足情况下设计年径流量的推算利用径流资料展延系列（

19、利用年径流资料展延系列、利用月径流或季径流资料展延系列）、利用降雨资料展延径流系列（长江流域及以南地区和北方地区情况不同）4.2.4. 缺少实测资料时设计年径流量的推算参数等值线图法、水文比拟法2. 基本概念和知识点知识点：设计年径流量推算的各种方法，特别是参数等值线图法、水文比拟法第4.3节 设计年径流量的年内分配1. 主要内容4.3.1. 径流的年内分配研究目的、表示径流年内分配的方法（流量或水位过程线、流量或水位历时曲线）4.3.2. 有长期实测径流资料时设计年量年内分配的确定代表年法、代表年的选取、给水工程的设计4.3.3. 缺乏实测径流资料时设计年量年内分配的确定4.3.4. 日流量

20、(或水位)历时曲线的绘制和应用2. 基本概念和知识点知识点：代表年法、代表年的选取第4.4节 设计洪水流量和水位1. 主要内容4.4.1. 洪水及设计洪水洪水三要素（洪峰流量、洪水过程线、洪水总量）、设计洪水4.4.2. 推求设计洪水的方法由流量资料推求设计洪水、由暴雨资料推求设计洪水、由经验公式推设计洪水（缺乏降雨资料）、由水文气象资料推求设计洪水（缺乏降雨资料）4.4.3. 设计标准第一类防洪设计标准、第二类防洪设计标准4.4.4. 洪水资料审查可靠性、一致性、代表性4.4.5. 洪水资料选择特征数字、洪峰流量的选择、洪水量的选择4.4.6. 洪水资料的插补延长上下游站或邻近流域站资料的移

21、用（直接移用、修正移用、按面积内插）、利用洪峰、洪量关系插补延长、利用本流域暴雨径流关系插补延长、4.4.7. 特大洪水资料的处理特大洪水及其重要性、连序系列与不连序系列、经验频率计算4.4.8. 设计洪峰流量(或水位)的计算不连序系列参数的计算、设计洪水频率计算的适线、计算成果的合理性分析2. 基本概念和知识点基本概念：洪峰流量、洪水过程线、洪水总量、设计洪水知识点：对设计洪水的理解、洪水资料审查、特大洪水资料的处理、设计洪峰流量(或水位)的计算第4.5节 设计枯水流量和水位1. 主要内容4.5.1. 影响枯水径流的因素流量影响因素、枯水期长短影响因素4.5.2. 有长期实测资料时枯水径流的

22、计算资料的审查、年枯水径流频率分析、枯水径流的历时分析4.5.3. 资料短缺时枯水径流的计算资料不足、参证站的选取、均值、CV和Cs的计算4.5.4. 缺乏资料地区枯水径流的计算资料的移用、地区经验公式、等值线图、表的应用2. 基本概念和知识点知识点：影响枯水径流的因素、设计枯水的推算方法（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念、基本原理和计算过程，并完成5道作业题。（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。第5章 降雨资料的收集与整理（一） 目的与要求1. 使学生掌握用来分析降雨的三个要素：降水量、降水历时线和降水强度。2. 使学生掌握点雨量资料的整理方法。3.

23、使学生掌握流域平均降雨量的计算方法。4. 使学生掌握暴雨强度公式的推求过程及应用。（二） 教学内容第5.1节 降 水1. 主要内容5.1.1. 降水的观测降水量、雨量器5.1.2. 降水三要素降水量、降水历时线和降水强度2. 基本概念和知识点第5.2节 降水分布1. 主要内容5.2.1. 流域平均降水量算术平均法、加权平均法、等雨量线法2. 基本概念和知识点第5.3节 点雨量资料整理1. 主要内容5.3.1. 暴雨5.3.2. 资料整理的目的5.3.3. 编制暴雨强度、降雨历时和重现期关系表的要求数据选取、要求不同历时、计算不同重现期的暴雨强度2. 基本概念和知识点第5.4节 暴雨强度公式的推

24、算1. 主要内容5.4.1. 暴雨强度公式5.4.2. 公式中参数的推求图解法、最小二乘法5.4.3. 公式中的参数推求用试摆法求b值、为试摆直线的截距、可通过直线上一点求得n5.4.4. 选修5.4.5. 无自记雨量计录地区暴雨强度公式的推荐温度饱和差法、最大日降雨量法、5.4.6. 利用等值线图求暴雨强度线形的确定、在无A等值线资料时求A2. 基本概念和知识点基本概念：降水量、降水历时线和降水强度知识点：点雨量资料整理、暴雨强度公式的推算（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念、基本原理和计算过程，并完成4道作业题。（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。第6

25、章 小流域暴雨洪峰流量的计算（一） 目的与要求1. 使学生了解暴雨洪水形成过程，并掌握等流时线原理；2. 使学生掌握暴雨损失量的推求方法；3. 使学生了解水科院水文所和铁一院两所暴雨洪峰流量推理公式的推导过程和使用范围。（二） 教学内容第6.1节 小流域暴雨洪水计算的特点1. 主要内容6.1.1. 面积界定6.1.2. 频率相同6.1.3. 给排水设计要求6.1.4. 我国目前的两种计算公式推理公式、地区经验公式2. 基本概念和知识点第6.2节 暴雨损失1. 主要内容6.2.1. 损失分类植物截留、蒸发、填洼、下渗6.2.2. 下渗曲线与下渗量积累曲线下渗率、稳渗率、下渗曲线、下渗量累积曲线6

26、.2.3. 初期损失与下渗率一次暴雨两个损失段、平均下渗率、总净雨深2. 基本概念和知识点知识点：平均下渗率第6.3节 流域汇流1. 主要内容6.3.1. 暴雨洪水形成过程6.3.2. 等流时线原理等时线、共时径流面积、径流过程线、流域平均汇流速度6.3.3. 不同净雨历时情况下的径流过程净雨历时小于流域汇流时间、净雨历时等于流域汇流时间、净雨历时等于流域汇流时间6.3.4. 暴雨洪峰流量公式2. 基本概念和知识点基本概念：等时线、共时径流面积、径流过程线、流域平均汇流速度知识点：等流时线原理、暴雨洪峰流量公式第6.4节 暴雨洪峰流量的推理公式1. 主要内容6.4.1. 水科院水文所公式洪峰流

27、量Qm基本计算公式、洪峰流量公式中参数的定量方法、设计洪峰流量Qm的计算6.4.2. 铁一院两所公式洪峰流量的物理模型和计算公式、洪峰流量公式中参数的定量方法、设计洪峰流计算的简化公式2. 基本概念和知识点知识点：水科院水文所公式、铁一院两所公式（三） 实践环节与课后练习课后要求学生复习本章节的概念（四） 教学方法与手段本章节的主要教学手段是多媒体教学。五、各教学环节学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课讨论课实验其他教学环节小计第一章22第二章44第三章66第四章66第五章66第六章33合计2727六、推荐教材和教学参考资源推荐教材和参考书： 1 叶锦昭环境水文学广东教育出版社 1993

28、年2 南京大学、中山大学地理系编普通水文学. 人民教育出版社, 1978年3 R.赫尔曼水文学导论R.赫尔曼高等教育出版社.4 天津、华中师范大学地理系编.水文学与水资源概论.华中师范大学出版社，19865 叶锦昭、卢如秀世界水资源概论. 科学出版社 ，19936 叶锦昭编译风暴增水分析计算. 广东教育出版社，19897 徐世大、朱绍鎔、雷万清实用水文学. 台湾东华书局印行8 胡万荣、候宇光水文学原理. 水利电力出版社，19889 叶守泽主编.水文及水利计算. 水利水电出版社，199210 吴明远、詹道江、叶守泽合编.工程水文学. 水利水电出版社，198711 成都科技大学、华东水利学院、武汉

29、水利电力大学合编.工程水文及水利计算.水利出版社，198112 雒文生主编.河流水文学.水利水电出版社，199213 陈家琦等.小流域暴雨洪水计算问题. 地质出版社，1989七、其他说明（一）本课程是环境工程专业的选修课，与高等数学、数理统计和环境评价等课程有密切的联系，教学过程要注意与上述课程的衔接与分工，避免不必要的重复或者脱节。（二）在教学大纲规定的基本要求内，教师可根据学生实际水平、接受能力，因材施教。在教学内容处理、教学环节安排等方面灵活掌握。（三）建议使用多媒体手段、运用现代教育技术使工程课的特点更突出、生动，提高教学效果，教学水平和教学质量。（四）本教学大纲参照兄弟院校环境工程专业水文学教学大纲而编制。 大纲修订人：孙彦富 修订日期：2007.5.10大纲审定人：周康群 周遗品 郭琇 审定日期：2007.05 【本文由大学生电脑主页 大学生的百事通收集整理】