《水文學與水資源》教學大綱.doc

蘭州大學地理學基地課程教學大綱水文學與水資源教學大綱（實習大綱附后）一、說明（一）課程性質(zhì)地理科學系地理科學專業(yè)（地理學基地班）主干課、專業(yè)基礎課。（二）教學目的本課程著重闡述水文科學的基礎知識和基本理論，使學生認識水是自然界中最活躍的因子之一，它不但與自然地理各要素有相互聯(lián)系和相互制約的關系，而且廣泛深入地球表層的巖石圈、大氣圈和生物圈，積極參與地球上各種物理、化學及生物過程，對地理環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。水又是生命活動的物質(zhì)基礎，是人類賴以生存、發(fā)展的最寶貴的自然資源之一。通過本課程的教學，使學生增強水資源開發(fā)利用和保護的一般知識。通過該課程的學習可為從事地理學學習和研究工作的同學奠定良好的專業(yè)知識基礎，有助于培養(yǎng)學生系統(tǒng)全面的思維方式和學習、研究方法。同時，本課程重視水文科學新理論、新技術的探索和應用，并結(jié)合具體案例，培養(yǎng)學生從事科學研究和解決實際問題的能力。（三）教學內(nèi)容本課程注重反映現(xiàn)代水文科學和水資源學的最新成果，參考地理科學專業(yè)已有的教材和相關學科的水文學教材組織和安排教學內(nèi)容。主要內(nèi)容由四部分組成。第一部分概論，闡述水文科學的性質(zhì)、研究內(nèi)容和方法。第二部分水文循環(huán)機理及過程，主要闡述水文循環(huán)基本過程、影響因素，各種過程的物理機制和分析計算方法，水量平衡原理以及水文循環(huán)的作用、效應等。第三部分地球表層水的組成及其運動，分別闡述陸地表層水、海洋、地下水的組成、性質(zhì)和運動變化規(guī)律，并闡明亞系統(tǒng)之間和亞系統(tǒng)內(nèi)的子系統(tǒng)之間相互轉(zhuǎn)化的關系。第四部分水資源學，討論水資源利用和水資源價值，重點闡述水資源的評價與規(guī)劃和水環(huán)境保護問題，最后結(jié)合本地區(qū)的水資源開發(fā)利用的實際，探討了3s技術在水文科學中的應用，以及水文科學的前沿領域。同時，結(jié)合水文科學實踐性強的特點，包括了課程實驗和課間實習內(nèi)容，加深對所學知識的理解和掌握。（四）教學時數(shù)（宋體小四加粗）總計72學時，其中講授54學時，實驗、實習18學時。（五）教學方式本課程在教學觀念和教學方法上注重能力培養(yǎng)，采用課堂講授、實驗實習與課程論文相結(jié)合的方法完成教學任務。課堂講授全部采用多媒體授課方式，雙語教學；以中文教材為主，英文教材為輔助教材，指定參考書目和中英文學術論文作為輔助閱讀材料，中英文相結(jié)合進行課堂講授；考試采用平時作業(yè)、開卷考試和閉卷考試相結(jié)合的方法，在總成績中的比例為1：3：6，開卷考試采用撰寫讀書報告或課程論文的形式。（六）學時分配學時章節(jié)、目第0103學時第1章前言一、水文學的定義和研究對象1水文學的定義2水文學的進一步劃分3水文學的任務二、水文學的發(fā)展1萌芽時期（公元1600年以前）2奠基時期（公元1600-1900年）3實踐時期（公元1900-1950年）4現(xiàn)代化時期（公元1950-現(xiàn)在）三、水文現(xiàn)象的基本特點及研究方法1水文現(xiàn)象的基本特點2水文現(xiàn)象的研究方法第0406學時第二章 地球上的水循環(huán)一、水循環(huán)概述1.水循環(huán)基本過程二、水循環(huán)的類型1大循環(huán)（外循環(huán)）2小循環(huán)（內(nèi)循環(huán)）三、水循環(huán)的作用和意義1直接影響氣候狀況2形成江河、湖海、沼澤等水體及相關地貌3形成巨大的水資源4形成一切水文現(xiàn)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2陸地水量平衡方程式3全球水量平衡方程式第0609學時第三章 降水一、水汽擴散與輸送1、水汽擴散2、水汽輸送二、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、年降水的季節(jié)性分布與水文-氣候分區(qū)三、區(qū)域平均降水量的計算1算術平均法2泰森多邊形法（垂直平分法）3等雨量線法4客觀運行法四、影響降水的因素1地理位置的影響2氣旋、臺風途徑及其它氣象因素的影響3地形的影響4其它因素的影響五、可能最大降水的確定1基本概念和研究意義2估算方法第1012學時第四章下滲一、土壤水1 土壤的物理性質(zhì)2 土壤水分的作用力及存在形式3 土壤含水量及水分常數(shù)4 土壤含水率的測定二、下滲的物理過程及規(guī)律1 下滲過程的階段劃分2 下滲水的垂向分布3 下滲要素三、下滲理論與下滲經(jīng)驗公式1非飽和下滲理論簡介2飽和下滲理論模式3下滲經(jīng)驗公式三、影響下滲的因素1土壤特性2降水特性3植被、地形4人類活動第1315學時第五章 蒸發(fā)一、蒸發(fā)的機制1水面蒸發(fā)的機制2土壤蒸發(fā)的機制3植物散發(fā)的機制二、影響蒸發(fā)的因素1影響水面蒸發(fā)的因素2影響土壤蒸發(fā)的因素3影響植物散發(fā)的因素三、蒸發(fā)量的計算與確定1水面蒸發(fā)量的計算與確定2土壤蒸發(fā)量的計算與確定3植物散發(fā)量的計算與確定四、區(qū)域總蒸發(fā)量的計算與確定1水量平衡法2水熱平衡法第1620學時第六章徑流一、徑流的涵義1基本概念2徑流的表示方法二、徑流的形成過程1流域蓄滲階段2坡地產(chǎn)流和漫流階段3河槽集流階段三、徑流形成機制1 超滲地面徑流產(chǎn)流機制2 壤中徑流產(chǎn)流機制3 地下徑流產(chǎn)流機制4 飽和地面徑流產(chǎn)流機制四、流域產(chǎn)流方式1 超滲產(chǎn)流方式2 飽和產(chǎn)流方式3 超滲和飽和交替的產(chǎn)流方式五、流域匯流分析1流域匯流過程與匯流時間2流域匯流系統(tǒng)分析六、影響徑流的因素1氣候因素2流域下墊面因素3人類改造自然的活動第2127學時第七章 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 河流的縱橫斷面二、河流的水情1水情要素2年徑流量的有關概念3正常年徑流量的計算4徑流的年際變化5徑流的年內(nèi)變化6洪水與枯水三、河水的運動1河水的運動狀態(tài)2河水的縱向運動3河水的環(huán)流運動四、河流的泥沙運動1河流泥沙的來源及影響泥沙數(shù)量的因素2泥沙的水力特性泥沙的水力粗度（沉降速度）3推移質(zhì)的運動4懸移質(zhì)的運動5河流的總輸沙量五、徑流向海匯集及其效應1 入海河口的水文特性2 徑流向海匯集效應第2830學時第八章 湖泊與沼澤一、湖泊、水庫概述1湖泊的類型2水庫的結(jié)構(gòu)、分級與類型二、湖水、水庫水的運動1湖水的混合2定振波（波漾）3增水、減水4異重流三、湖泊、水庫的水量平衡和調(diào)節(jié)作用1湖泊、水庫的水量平衡2湖泊、水庫的調(diào)節(jié)作用四、沼澤1沼澤概述2沼澤的水文特征第3132學時第九章 冰川運動與補給一、冰川的形成及類型二、冰川的物質(zhì)平衡與運動三、冰川積雪融水對河流的補給作用四、冰川與大氣、海洋的相互轉(zhuǎn)換第3336學時第十章 地下水的結(jié)構(gòu)與運動一、地下水系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)1地下水的定義2地下水貯存空間3巖石的水理性質(zhì)4地下水流系統(tǒng)5蓄水構(gòu)造二、地下水的類型及其特征1地下水類型的劃分2包氣帶水3潛水4承壓水5孔隙水6裂隙水7巖溶水三、地下水的運動1結(jié)合水的運動2毛管水的運動3重力水的運動四、地下水的動態(tài)與平衡1 地下水的補給與排泄2地下水動態(tài)3影響地下水動態(tài)的因素4地下水平衡第3739學時第十一章 海洋的結(jié)構(gòu)與海水的運動、 海洋的組成與結(jié)構(gòu)1海洋的組成2海洋運動的結(jié)構(gòu)二、海浪1波浪概述2小振幅波與有限振幅波3風浪和涌浪4地震、海嘯與風暴潮5近岸波三、潮汐1潮汐及其類型2潮汐的成因3潮汐的變化四、洋流1洋流的成因及類型2大洋環(huán)流系統(tǒng)3水團4中尺度渦5厄爾尼諾現(xiàn)象五、海洋效應1海洋能量效應2海洋的大氣環(huán)境效應第4042學時第十二章 水資源概論一、 水資源概述1 水資源的涵義2 水資源學的形成和發(fā)展3 水資源學的性質(zhì)和特點4 水資源學的體系和研究方法 二、水資源的全球和區(qū)域分布三、 水資源、人類活動與環(huán)境的相互影響1 人類活動對水資源的影響2 氣候變化對水資源的影響3 水資源開發(fā)利用與社會經(jīng)濟發(fā)展三、 水資源價值1 水資源價值及其內(nèi)涵2 水資源核算3 水價、水費和水資源費第4348學時第十三章 水資源評價與規(guī)劃一、水資源評價1水資源評價的發(fā)展和意義2 水資源基礎評價3 水資源利用評價二、水資源規(guī)劃1 水資源規(guī)劃的任務及其技術進展2 水資源規(guī)劃的科學基礎和基本理論3 水資源規(guī)劃的原則、目標及方法4水資源供需預測分析三、流域水資源管理1 水資源管理的內(nèi)涵2 水權管理3 水質(zhì)管理四、水環(huán)境保護1水資源開發(fā)與水環(huán)境保護2 水環(huán)境保護措施第4954學時第十四章 水文學與水資源研究進展與展望一、遙感與地理信息系統(tǒng)在水文科學中的應用1 水文遙感2 水文建模二、水資源利用研究案例1 石羊河流域2 引洮工程二、水文科學與全球變化二、本文第一章 前言教學要點：掌握水文科學的研究對象、研究方法和學科分支，了解與相關學科之間的相互關系，了解學科前沿動態(tài)。教學內(nèi)容：一、水文學的定義和研究對象1水文學的定義2水文學的進一步劃分3水文學的任務二、水文學的發(fā)展1萌芽時期（公元1600年以前）2奠基時期（公元1600-1900年）3實踐時期（公元1900-1950年）4現(xiàn)代化時期（公元1950-現(xiàn)在）三、水文現(xiàn)象的基本特點及研究方法1水文現(xiàn)象的基本特點1）時間上的周期性與隨機性2）空間上的相似性與特殊性2水文現(xiàn)象的研究方法1）成因分析法2）數(shù)理統(tǒng)計法3）地理綜合法考核要求：掌握水文科學的研究對象、研究方法和學科分支，了解與相關學科之間的相互關系，了解學科前沿動態(tài)。第二章 地球上的水循環(huán)教學要點水循環(huán)的成因、基本過程，水循環(huán)的意義，水量平衡方程教學內(nèi)容：一、水循環(huán)概述1.水循環(huán)基本過程二、水循環(huán)的類型1大循環(huán)（外循環(huán)）2小循環(huán)（內(nèi)循環(huán)）三、水循環(huán)的作用和意義1直接影響氣候狀況2形成江河、湖海、沼澤等水體及相關地貌3形成巨大的水資源4形成一切水文現(xiàn)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2陸地水量平衡方程式3全球水量平衡方程式考核要求：掌握水循環(huán)的成因、基本過程，水循環(huán)的意義，能就給定條件寫出水量平衡方程。第三章 降水教學要點：降水形成的過程；降水的量測及其誤差來源；降水歷時；降水的空間分布及其區(qū)域降水量的估算方法教學內(nèi)容：一、水汽擴散與輸送1、水汽擴散2、水汽輸送二、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、年降水的季節(jié)性分布與水文-氣候分區(qū)三、區(qū)域平均降水量的計算1算術平均法2泰森多邊形法（垂直平分法）3等雨量線法4客觀運行法四、影響降水的因素1地理位置的影響2氣旋、臺風途徑及其它氣象因素的影響3地形的影響4其它因素的影響五、可能最大降水的確定1基本概念和研究意義2估算方法考核要求：了解降水形成的過程、不同尺度上影響降水量空間分布的因素；掌握降水量的分析及計算方法；理解尺度對于降水（水文）分析的重要性。第四章 下滲教學要點：土壤水分的表示和測量方法；下滲的基本過程和計算；影響下滲的因素教學內(nèi)容：一、土壤水1 土壤的物理性質(zhì)2 土壤水分的作用力及存在形式3 土壤含水量及水分常數(shù)4 土壤含水率的測定二、下滲的物理過程及規(guī)律1 下滲過程的階段劃分2 下滲水的垂向分布3 下滲要素三、下滲理論與下滲經(jīng)驗公式1非飽和下滲理論簡介2飽和下滲理論模式3下滲經(jīng)驗公式三、影響下滲的因素1土壤特性2降水特性3植被、地形4人類活動考核要求：掌握土壤含水量的基本概念、測定方法；了解下滲的基本過程和經(jīng)驗公式。第五章 蒸發(fā)教學要點：蒸發(fā)的機理和過程；影響蒸發(fā)的因素；蒸發(fā)量的測定與計算教學內(nèi)容：一、蒸發(fā)的機制1水面蒸發(fā)的機制2土壤蒸發(fā)的機制3植物散發(fā)的機制二、影響蒸發(fā)的因素1影響水面蒸發(fā)的因素2影響土壤蒸發(fā)的因素3影響植物散發(fā)的因素三、蒸發(fā)量的計算與確定1水面蒸發(fā)量的計算與確定2土壤蒸發(fā)量的計算與確定3植物散發(fā)量的計算與確定四、區(qū)域總蒸發(fā)量的計算與確定1水量平衡法2水熱平衡法考核要求：了解影響蒸散發(fā)量的因素，掌握蒸散發(fā)量的測定和計算方法。第六章 徑流教學要點：徑流形成的基本過程、機制和影響因素；教學內(nèi)容一、徑流的涵義1基本概念2徑流的表示方法二、徑流的形成過程1流域蓄滲階段2坡地產(chǎn)流和漫流階段3河槽集流階段三、徑流形成機制1 超滲地面徑流產(chǎn)流機制2 壤中徑流產(chǎn)流機制3 地下徑流產(chǎn)流機制4 飽和地面徑流產(chǎn)流機制四、流域產(chǎn)流方式1 超滲產(chǎn)流方式2 飽和產(chǎn)流方式3 超滲和飽和交替的產(chǎn)流方式五、流域匯流分析1流域匯流過程與匯流時間2流域匯流系統(tǒng)分析六、影響徑流的因素1氣候因素2流域下墊面因素3人類改造自然的活動考核要求：了解不同尺度上徑流形成的過程及其機制，掌握流域匯流的分析和計算方法；掌握影響徑流形成的因素第七章 河流教學要點：河流與水系；水情要素；河水的運動及泥沙特性；河口效應教學內(nèi)容：一、水系和流域1 流域和流域特征2 水系和水系特征3 河流的縱橫斷面二、河流的水情1水情要素2年徑流量的有關概念3正常年徑流量的計算4徑流的年際變化5徑流的年內(nèi)變化6洪水與枯水三、河水的運動1河水的運動狀態(tài)2河水的縱向運動3河水的環(huán)流運動四、河流的泥沙運動1河流泥沙的來源及影響泥沙數(shù)量的因素2泥沙的水力特性泥沙的水力粗度（沉降速度）3推移質(zhì)的運動4懸移質(zhì)的運動5河流的總輸沙量五、徑流向海匯集及其效應1 入海河口的水文特性2 徑流向海匯集效應考核要求：掌握流域與水系的分析方法，掌握水情要素的含義及其測量方法，了解河水運動特征及其環(huán)境意義，掌握河流泥沙的測定及其計算第八章 湖泊與沼澤教學要點：湖沼的分類及其特性，湖沼中水的運動，湖沼在水文循環(huán)中的作用和意義教學內(nèi)容：一、湖泊、水庫概述1湖泊的類型2水庫的結(jié)構(gòu)、分級與類型二、湖水、水庫水的運動1湖水的混合2定振波（波漾）3增水、減水4異重流三、湖泊、水庫的水量平衡和調(diào)節(jié)作用1湖泊、水庫的水量平衡2湖泊、水庫的調(diào)節(jié)作用四、沼澤1沼澤概述2沼澤的水文特征考核要求：了解湖沼的成因及其分類；掌握湖沼的水文特性。第九章 冰川運動與補給教學要點：冰川的成因及其分類；冰雪融水徑流的形成過程；冰川對氣候的影響教學內(nèi)容：一、冰川的形成及類型二、冰川的物質(zhì)平衡與運動三、冰川積雪融水對河流的補給作用四、冰川與大氣、海洋的相互轉(zhuǎn)換考核要求：了解冰川的成因及其分類；掌握冰雪融水對河流的補給作用；了解冰川對氣候的影響第十章 地下水的結(jié)構(gòu)與運動教學要點：地下水系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)，地下水的類型及其特征，地下水運動與平衡教學內(nèi)容：一、地下水系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)1地下水的定義2地下水貯存空間3巖石的水理性質(zhì)4地下水流系統(tǒng)5蓄水構(gòu)造二、地下水的類型及其特征1地下水類型的劃分2包氣帶水3潛水4承壓水5孔隙水6裂隙水7巖溶水三、地下水的運動1結(jié)合水的運動2毛管水的運動3重力水的運動四、地下水的動態(tài)與平衡1 地下水的補給與排泄2地下水動態(tài)3影響地下水動態(tài)的因素4地下水平衡考核要求：了解地下水的成因及其類型，掌握主要地下水類型的特征及其運動；掌握地下水運動及其分析計算方法；了解地下水對水文循環(huán)和水資源的重要意義。第十一章 海洋的結(jié)構(gòu)與海水的運動教學要點：海洋的組成與結(jié)構(gòu)；海水運動的主要形式及其特征；海洋效應教學內(nèi)容：、 海洋的組成與結(jié)構(gòu)1海洋的組成2海洋運動的結(jié)構(gòu)二、海浪1波浪概述2小振幅波與有限振幅波3風浪和涌浪4地震、海嘯與風暴潮5近岸波三、潮汐1潮汐及其類型2潮汐的成因3潮汐的變化四、洋流1洋流的成因及類型2大洋環(huán)流系統(tǒng)3水團4中尺度渦5厄爾尼諾現(xiàn)象五、海洋效應1海洋能量效應2海洋的大氣環(huán)境效應考核要求：了解海洋的組成與結(jié)構(gòu)；掌握海水運動的主要形式及其特征；了解洋流對全球氣候和環(huán)境的影響，了解海洋效應第十二章 水資源概論教學要點：水資源及水資源學的基本概念及其發(fā)展歷史；水資源與經(jīng)濟、環(huán)境的相互作用；水資源價值教學內(nèi)容：一、水資源概述1 水資源的涵義2 水資源學的形成和發(fā)展3 水資源學的性質(zhì)和特點4 水資源學的體系和研究方法 二、水資源的全球和區(qū)域分布三、 水資源、人類活動與環(huán)境的相互影響1 人類活動對水資源的影響2 氣候變化對水資源的影響3 水資源開發(fā)利用與社會經(jīng)濟發(fā)展四、 水資源價值1 水資源價值及其內(nèi)涵2 水資源核算3 水價、水費和水資源費考核要求：了解水資源的基本含義及水資源短缺的狀況；水資源與經(jīng)濟、環(huán)境的相互作用；水資源價值第十三章 水資源評價與規(guī)劃教學要點：水資源評價與規(guī)劃、水資源管理、水環(huán)境保護教學內(nèi)容：一、水資源評價1水資源評價的發(fā)展和意義2 水資源基礎評價3 水資源利用評價二、水資源規(guī)劃1 水資源規(guī)劃的任務及其技術進展2 水資源規(guī)劃的科學基礎和基本理論3 水資源規(guī)劃的原則、目標及方法4水資源供需預測分析三、流域水資源管理1 水資源管理的內(nèi)涵2 水權管理3 水質(zhì)管理四、水環(huán)境保護1水資源開發(fā)與水環(huán)境保護2 水環(huán)境保護措施考核要求：掌握水資源評價與規(guī)劃的基本內(nèi)容、程序與方法，了解水資源管理和水環(huán)境保護的含義和重要意義。第十四章 水文與水資源研究進展與展望教學要點：3S技術在水文水資源中的應用；水文科學的進展及其對水資源利用和全球變化研究的影響教學內(nèi)容：一、遙感與地理信息系統(tǒng)在水文科學中的應用1 水文遙感2 水文建模二、水資源利用研究案例1 石羊河流域2 引洮工程三、水文科學與全球變化 考核要求：了解3S技術在水文科學中的應用現(xiàn)狀及前景；流域水文模型的進展；和水文科學有關的國際全球變化研究計劃三、教學參考書目教材：張建明，王乃昂等，水文學與水資源，自編講義，2004（擬作為蘭州大學地理科學系列叢書之一在蘭州大學出版社出版）張建明，張玉蘭等，水文學與水資源電子教案（光盤），2004Principle of Hydrology, Fourth edition, Oxford University Press,2000參考書：1 于維忠主編，水文學原理（二），水利水電出版社，1988年2 胡方榮、侯宇光合編，水文學原理（一），水利水電出版社，1988年3芮孝芳 ：徑流形成原理，河海大學出版社4吳明遠、詹道江、葉守澤：工程水文學，水利出版社5葉錦昭：環(huán)境水文學，廣東高教出版社6沈 晉等：環(huán)境水文學，安徽科技出版社 7姚汝祥等：水資源系統(tǒng)分析與規(guī)劃，清華大學出版社8水資源系統(tǒng)分析與規(guī)劃 ，中山大學自編講義9鄧聚龍：灰色控制系統(tǒng)，華中工學院出版社10葉守澤等：水文系統(tǒng)識別方法，水利電力出版社11葉嘉安等：GIS及其應用，科學出版社12陳小紅等：水環(huán)境評價與規(guī)劃，中山大學出版社13 陳浩，水資源學，科學出版社，2002年14 鄧綬林，普通水文學，高等教育出版社，1986年15 黃錫銓，水文學，高等教育出版社，1992年16 天津師范大學等，水文學與水資源概論，華中師范大學出版社，198617 左其亭等，現(xiàn)代水文學，科學出版社，200218 Fundamentals of Hydrology,Routledge,London,2003重要期刊： 水利學報、水文、水動力學研究與進展、水科學進展、水文水資源、水利水運科學研究、人民珠江、人民長江、人民黃河、地理學報、地理科學、地理研究、熱帶地理、Water Research、Water resources research、Hydrological Sciences、Journal of Water Resources Planning and management等。水文學與水資源實驗實習教學大綱一、說明（一）課程性質(zhì)地理科學專業(yè)主干課和專業(yè)類基礎課水文學與水資源之實驗實習課程。（二）教學目的深入理解課堂講授內(nèi)容，提高應用技能和動手能力。（三）教學內(nèi)容包括流域范圍勾繪和面積量算、流域特征分析、土壤水分測量和水分入滲率測定、流域水資源計算等實驗，河流水文測驗、流域綜合考察等實習。（四）教學時數(shù)18學時（其中實驗12學時，實習6學時）。（五）教學方式時數(shù)室內(nèi)實驗：12學時，其中講授：4學時，輔導練習：8學時。野外實習：6學時，包括1次黃委蘭州水文站測流實習和1次婉川河流域綜合考察。二、本文室內(nèi)實習部分實習一 流域范圍勾繪和面積量算目的要求：掌握河流分水線的繪制方法和技術，并練習實習區(qū)域河流流域范圍的勾繪和面積量算。實習步驟提要：（一）手工方法1、用繪圖紙蒙在1/5萬地形圖上分別勾繪宛川河流域各支流（支溝）的分水線