環(huán)境水文地質學課程教學大綱

1、環(huán)境水文地質學課程教學大綱一、課程基本信息課程代碼： 260379課程名稱：環(huán)境水文地質學英文名稱： Hydrology課程類別：專業(yè)選修課學時： 27 學時學分： 1.5 學分適用對象：環(huán)境工程專業(yè)考核方式：考試（閉卷考試，平時成績占總成績的30）先修課程：工程力學、高等數(shù)學二、課程簡介環(huán)境水文地質學 是一門應用廣泛、 實用性強的學科， 是研究地球上各種水體的形成、運動變化規(guī)律以及地理分布的科學。 通常所說的水文學是指陸地水文學，而陸地水文學又包括水文學及水文調查、河流動力學、水文學原理、水文地理學、水文預報、水文分析與計算、工程水文學、城市水文學，而課程主要是工程水文學的容。本課程的總學時

2、為 30 學時，課堂教學都是按環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)特點而設定的，而與環(huán)境工程專業(yè)關系不為緊密的則建議自學。環(huán)境水文地質學是研究水文現(xiàn)象的變化規(guī)律及其在環(huán)境工程和給水排水工程上應用的學科， 本課程主要講授與城市供水系統(tǒng)的取水和雨、 污水收集排放相關的水文學知識。 結合專業(yè)需要， 使學生了解水文現(xiàn)象的基本特點， 掌握水文學的基本原理， 學會水文分析計算的基本方法， 熟悉水文資料的搜集、 整理與應用，以完成專業(yè)培養(yǎng)計劃要求的有關基本業(yè)務訓練， 為后續(xù)專業(yè)課程的學習和以后從事專業(yè)工作解決水文問題打下良好的基礎。三、課程性質與教學目的（一）課程的性質環(huán)境水文地質學 課程作為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課，

3、它與水資源利用與保護、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境影響評價構成一個課程系列。其重點是介紹水文學的基本知識、 水文資料的收集和整理方法、 水文資料的應用、 水文分析計算的基本原理和方法。（二）課程的任務1為學習排水管網、水工程施工、水源工程、環(huán)境保護等后續(xù)知識打好基礎，為本專業(yè)學生拓寬知識面、擴大就業(yè)圍做好知識儲備。2使學生應掌握水循環(huán)、水運動的基本規(guī)律及數(shù)理統(tǒng)計的基本方法，具備資料收集、整理及統(tǒng)計分析的基本能力。3使學生具備應用水文學及供水水文地質的知識解決取水構筑物設計、施工中的技術問題的能力；4能應用水文、氣象和水文地質知識解決工作中的實際問題；5能制定水資源合理開發(fā)利用規(guī)劃，有效保護水資源， 科學實施

4、用水管理；6通過本課程所奠定的知識基礎，學好后續(xù)專業(yè)課，從而進一步構成本專業(yè)系統(tǒng)完整的知識體系；應培養(yǎng)收集、 整理水文學及水文地質資料的能力， 并應用數(shù)學工具， 通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，對現(xiàn)象的分析，總結出規(guī)律性的東西。四、教學容及要求第1章（一）緒論目的與要求1. 要求學生掌握環(huán)境水文地質學的基本概念；2. 認識水分循環(huán)的客觀規(guī)律，了解其各項影響因素間的在聯(lián)系，為改造自然，開發(fā)水利資源提供理論依據(jù)。（二）教學容第1.1 節(jié) 水文現(xiàn)像及水分循環(huán)1. 主要容1.1.1.概念1.1.2.水分循環(huán)研究水分循環(huán)的目的、水分循環(huán)圖解2.基本概念和知識點基本概念：水文現(xiàn)象、蒸發(fā)、截留蒸發(fā)、葉面散發(fā)、滲流、地面徑

5、流、地下徑流第1.2 節(jié) 水文水的任務及作用1.主要容1.2.1.概念水文學、陸地水文學1.2.2.陸地水文學包括水文學及水文調查、河流動力學、水文學原理、水文地理學、水文預報、水文預報、水文分析與計算、工程水文學、城市水文學1.2.3.本教材的目的了解河川水文現(xiàn)象的基本規(guī)律； 掌握水文統(tǒng)計的基本原理與方法，能夠獨立地進行一般水文資料的收集、整理工作；具有一定的水文分析計算技能；學會使用水文資料，為我們的工程規(guī)劃和設計提供依據(jù)。2. 基本概念和知識點基本概念：水文學第1.3 節(jié) 水文學與給排水工程的關系1. 主要容水文學為給排水工程的規(guī)劃、設計、施工及管理提供正確的水文資料及分析成果；為充分開

6、發(fā)與合理利用水利資源，減免水害提供了科學依據(jù)。水文現(xiàn)像的特性2. 基本概念和知識點知識點：了解水文學在工程中的應用第1.4 節(jié) 水文現(xiàn)象的特性1. 主要容水文現(xiàn)象時程變化的周期性與隨機性的對立統(tǒng)一每年的周期性變化、年年不會完全相同 水文現(xiàn)象地區(qū)分布的相似性與特殊性的對立統(tǒng)一地理位置相近，氣候因素與地理條件也相似，則水文現(xiàn)象在一定的圍也相似。地理位置與氣候因素相似，地形地質等條件有差異，則水文變化規(guī)律也會有差異。水文現(xiàn)像的研究方法2. 基本概念和知識點知識點：理解水文現(xiàn)象的四個特性（三）實踐環(huán)節(jié)與課后練習課后要求學生復習本章節(jié)的概念。（四）教學方法與手段本章節(jié)的主要教學手段是多媒體教學。第2章水

7、文學的一般概念與水文測驗（一）目的與要求1. 要求學生掌握河流和流域的基本概念；2. 要求學生掌握河川的表示方法；3. 要求學生掌握了解河川徑流的形成過程及影響因素；4. 要求學生掌握河川水文資料的觀測方法；5. 要求學生掌握水位與流量關系曲線的繪制和延長的方法。（二）教學容第2.1 節(jié) 河流和流域1. 主要容2.1.1.干流及支流2.1.2.河長及彎曲系數(shù)河長和彎曲系數(shù)的概念、河長的測量方法2.1.3.河槽基本特征河流的平面形態(tài)、河流的縱斷面、河流的橫斷面、河流的比降2.1.4.河流分段、上游、中游、下游、河口2.1.5.分水線及流域分水線及流域的概念2. 基本概念和知識點基本概念：干流、支

8、流、河長和彎曲系數(shù)知識點：了解河槽的基本特點、理解分水線與流域間的關系第2.2 節(jié) 河川徑流及其表示方法1. 主要容河川徑流的基本概念河川徑流量的表示徑流特征值間的關系2. 基本概念和知識點基本概念：河川徑流、河川徑流量、地面徑流、地下水、固體徑流、流量 Q、徑流總量 W、徑流模數(shù) M、徑流深度 Y、徑流系數(shù) 知識點：理解各徑流特征值所表達的意義第2.3 節(jié) 河川徑流形成過程及影響徑流的因素1. 主要容河川徑流形成過程及其特征時期降雨補給的河流的形成過程、我國河流的形成過程影響徑流的主要因素流域的氣象條件、流域的地理位置、流域的地形特征、流域形狀和面積、流域的植被、流域的土壤及地質構造、 湖泊

9、和沼澤、水利化措施地下徑流固體徑流2. 基本概念和知識點基本概念：地下徑流、固體徑流知識點：影響徑流的主要因素第2.4 節(jié) 流域水量平衡1. 主要容流域的水文因素降水、蒸發(fā)和徑流閉合流域水量平衡方程前提、原理、方程推導過程2. 基本概念和知識點知識點：水量平衡方程第2.5 節(jié) 河川水文資料的觀測方法1. 主要容2.5.1.水位觀測水位、絕對基面、水位觀測2.5.2.流量測算測算方式、測量設備、測量斷面的選擇及面積計算、測量與計算、2.5.3.泥沙測算懸移質輸沙：懸沙、懸移質輸沙率、河流含沙量、含沙量的測驗方法、懸移質輸沙率的測量推移質輸沙：底沙、推移質泥沙測驗2.5.4.冰凌觀測形成冰凌的地理

10、位置、冰棱觀測項目的分類2. 基本概念和知識點基本概念：水位、絕對基面、懸移質輸沙率、河流含沙量、推移質輸沙率知識點：掌握流量的測算方法第2.6 節(jié) 水位與流量關系曲線1. 主要容水位與流量關系曲線的繪制根據(jù)實測數(shù)據(jù)繪制曲線、影響水位流速曲線的因素水位與流量關系曲線的延長根據(jù)水位 - - 面積、水位流速關系曲線作高、低水延長；以斷流水位為控制作低水位延長。水位流量關系曲線的應用2. 基本概念和知識點知識點：水位與流量關系曲線的繪制及延長（三）實踐環(huán)節(jié)與課后練習課后要求學生復習本章節(jié)的概念。（四）教學方法與手段本章節(jié)的主要教學手段是多媒體教學。第3章水文統(tǒng)計基本原理與方法（一）目的與要求1. 要

11、求學生掌握水文統(tǒng)計的基本概念；2. 要求學生理解概率、頻率、累計頻率和重現(xiàn)期；3. 要求學生掌握概率運算定理；4. 了解水文標準大工程中的應用；5. 要求學生掌握水文現(xiàn)象經驗頻率曲線的基本特點及曲線的繪制方法；6. 要求學生掌握均值、均方差、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)對頻率曲線形態(tài)的影響；7. 要求學生掌握皮爾遜型曲線和克里茨基 - 閔曲線的應用圍；8. 要求學生掌握試錯適線法和三點適線法；9. 要求學生掌握抽樣誤差的計算方法及分布特點；10. 要求學生掌握相關分析的基本方程、 相關分析的誤差和相關分析應注意的事項。（二）教學容第3.1節(jié)概述1. 主要容3.1.1.事件3.1.2.總體、樣本、樣本容量

12、3.1.3.數(shù)理統(tǒng)計法對水文資料的要求檢查資料的可靠性、檢查資料的一致性、檢查資料的代表性2. 基本概念和知識點基本概念：必然事件、不可能事件、隨機事件、隨機變量、總體、樣本、樣本容量知識點：掌握水文資料的選取原則第3.2 節(jié) 概率和頻率1. 主要容3.2.1.概率和頻率概率計算式、頻率計算式3.2.2.概率運算定理概率相加定理、概率相乘定理3.2.3.隨機變量的概率分布隨機變量的概率分布、頻率密度曲線、頻率分布曲線3.2.4.累積頻率和重現(xiàn)期累積頻率與隨機變量的關系、重現(xiàn)期的計算式3.2.5.設計標準2. 基本概念和知識點基本概念：累積頻率和重現(xiàn)期知識點：概率計算、頻率計算、重現(xiàn)期的計算、

13、頻率密度曲線、頻率分布曲線第3.3 節(jié) 經驗頻率曲線1. 主要容3.3.1.經驗頻率曲線經驗頻率曲線概述3.3.2.經驗頻率公式、我國目前使用的是數(shù)學期望公式頻率公式P m n×= /100%P=m/( n+1) ×100%經驗頻率曲線的繪制和應用經驗頻率曲線的繪制過程：排序、計算、坐標確定、曲線繪制根據(jù)工程設計標準指定的頻率， 在曲線上查出所需的水文數(shù)據(jù)經驗頻率曲線的外延原因、通常采用理論曲線，而不用經驗曲線進行外延2. 基本概念和知識點知識點：經驗頻率曲線的繪制及外延第3.4 節(jié) 統(tǒng)計參數(shù)1. 主要容3.4.1.均值加權平均法、算術平均法、均值的應用3.4.2.均方差和

14、變差系數(shù)均方差的計算式、變差系數(shù)的計算式偏態(tài)系數(shù)偏態(tài)系數(shù)的由來、偏態(tài)系數(shù)的定義、對頻率分布的影響、經驗算法2. 基本概念和知識點基本概念：均值、均方差、變差系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)知識點：各統(tǒng)計參數(shù)的意義第3.5 節(jié) 理論頻率曲線1. 主要容3.5.1.皮爾遜型曲線曲線方程式、曲線方程中的參數(shù)與統(tǒng)計參數(shù)的關系、理論頻率曲線的繪制、統(tǒng)計參數(shù)對皮爾遜曲線的影響3.5.2.克里茨基 - 閔曲線皮爾遜曲線的局限性、克里茨基和閔概率曲線特點及優(yōu)點2. 基本概念和知識點知識點：統(tǒng)計參數(shù)與皮爾遜型曲線之間的關系；皮爾遜曲線的局限性；克里茨基和閔概率曲線特點第3.6 節(jié) 抽樣誤差1. 主要容3.6.1.誤差來源3.6.

15、2.抽樣誤差概述3.6.3.抽樣誤差分布3.6.4.抽樣誤差計算公式絕對誤差、相對誤差2.基本概念和知識點基本概念：絕對誤差、相對誤差知識點：抽樣誤差的由來和計算第3.7 節(jié) 現(xiàn)行水文頻率計算方法適線法1.主要容3.7.1.試錯適線法繪制經驗頻率曲線、計算統(tǒng)計參數(shù)x 和 Cv、假定 Cs值、確定線型、繪理論頻率曲線、判斷與適線3.7.2.三點適線法試錯適線法、目估定一條最佳配合線并定三點、求得x 和 Cv、將 x、Cv 代入 (A) 、 (B) 、(A) 式整理得、求得 x 和頻率分析實例2. 基本概念和知識點知識點：兩種方法適線過程第3.8 節(jié) 相關分析1. 主要容相關分析的概念相關分析、完

16、全相關 ( 函數(shù)關系 ) 、零相關 ( 不相關 ) 、統(tǒng)計相關直線回歸方程作圖法、分析法 ( 最小二乘法 )相關系數(shù)和回歸系數(shù)相關系數(shù)、回歸系數(shù)相關分析誤差回歸線的誤差、相關系數(shù)的誤差相關分析時應注意的問題相關計算舉例2. 基本概念和知識點基本概念：相關分析、完全相關 ( 函數(shù)關系 ) 、零相關 ( 不相關 ) 、統(tǒng)計相關知識點：理解統(tǒng)計相關；分析法 ( 最小二乘法 )第3.9 節(jié) 頻率分析綜合程序要求學生自學。（三）實踐環(huán)節(jié)與課后練習課后要求學生復習本章節(jié)的概念、基本原理和計算過程，并完成 4 道作業(yè)題。（四）教學方法與手段本章節(jié)的主要教學手段是多媒體教學。第4章年徑流及洪、枯徑流（一）目的

17、與要求1. 要求學生掌握年徑流量、多年平均徑流量、洪水、枯水、設計洪水、洪峰流量、洪水過程線、洪水總量、水文比擬法等基本概念；2. 要求學生掌握設計年徑流量的各種推求方法；3. 要求學生掌握設計年徑流量年分配的各種方法；4. 要求學生掌握根據(jù)標準確定設計洪水的頻率或周期， 并根據(jù)洪水資料推求設計洪峰流量( 或水位 ) ；5. 要求學生了解影響枯水徑流的因素， 掌握推求枯水徑流量或水位的各種方法。（二）教學容第4.1節(jié)概述1. 主要容年徑流量、多年平均徑流量、洪水、枯水2. 基本概念和知識點基本概念：年徑流量、多年平均徑流量、洪水、枯水第4.2 節(jié) 設計年徑流量1. 主要容4.2.1.年徑流變化

18、特點和分析方法年徑流特點、分析方法4.2.2.具有長期實測資料時設計年徑流量的推算徑流資料的審查（徑流資料的審查、審查資料的一致性、審查資料的代表性）、頻率計算、成果合理性分析（地理分布規(guī)律、等值線、影響 Cv的因素、上下游的資料）4.2.3.資料不足情況下設計年徑流量的推算利用徑流資料展延系列（利用年徑流資料展延系列、利用月徑流或季徑流資料展延系列） 、利用降雨資料展延徑流系列（長江流域及以南地區(qū)和北方地區(qū)情況不同）4.2.4.缺少實測資料時設計年徑流量的推算參數(shù)等值線圖法、水文比擬法2.基本概念和知識點知識點：設計年徑流量推算的各種方法，特別是參數(shù)等值線圖法、水文比擬法第4.3 節(jié) 設計年

19、徑流量的年分配1.主要容4.3.1.徑流的年分配研究目的、表示徑流年分配的方法（流量或水位過程線、流量或水位歷時曲線）4.3.2.有長期實測徑流資料時設計年量年分配的確定代表年法、代表年的選取、給水工程的設計4.3.3.缺乏實測徑流資料時設計年量年分配的確定日流量 ( 或水位 ) 歷時曲線的繪制和應用2. 基本概念和知識點知識點：代表年法、代表年的選取第4.4 節(jié) 設計洪水流量和水位1. 主要容4.4.1.洪水及設計洪水洪水三要素（洪峰流量、洪水過程線、洪水總量） 、設計洪水4.4.2.推求設計洪水的方法由流量資料推求設計洪水、由暴雨資料推求設計洪水、由經驗公式推設計洪水（缺乏降雨資料） 、由

20、水文氣象資料推求設計洪水（缺乏降雨資料）4.4.3.設計標準第一類防洪設計標準、第二類防洪設計標準4.4.4.洪水資料審查可靠性、一致性、代表性4.4.5.洪水資料選擇特征數(shù)字、洪峰流量的選擇、洪水量的選擇4.4.6.洪水資料的插補延長上下游站或鄰近流域站資料的移用（直接移用、修正移用、按面積插）、利用洪峰、洪量關系插補延長、利用本流域暴雨徑流關系插補延長、4.4.7.特大洪水資料的處理特大洪水及其重要性、連序系列與不連序系列、經驗頻率計算設計洪峰流量 ( 或水位 ) 的計算不連序系列參數(shù)的計算、設計洪水頻率計算的適線、計算成果的合理性分析2. 基本概念和知識點基本概念：洪峰流量、洪水過程線、

21、洪水總量、設計洪水知識點：對設計洪水的理解、洪水資料審查、特大洪水資料的處理、設計洪峰流量 ( 或水位 ) 的計算第4.5 節(jié) 設計枯水流量和水位1. 主要容影響枯水徑流的因素流量影響因素、枯水期長短影響因素有長期實測資料時枯水徑流的計算資料的審查、年枯水徑流頻率分析、枯水徑流的歷時分析資料短缺時枯水徑流的計算資料不足、參證站的選取、均值、CV 和 Cs 的計算缺乏資料地區(qū)枯水徑流的計算資料的移用、地區(qū)經驗公式、等值線圖、表的應用2. 基本概念和知識點知識點：影響枯水徑流的因素、設計枯水的推算方法（三）實踐環(huán)節(jié)與課后練習課后要求學生復習本章節(jié)的概念、基本原理和計算過程，并完成 5 道作業(yè)題。（

22、四）教學方法與手段本章節(jié)的主要教學手段是多媒體教學。第5章降雨資料的收集與整理（一）目的與要求1. 使學生掌握用來分析降雨的三個要素：降水量、降水歷時線和降水強度。2. 使學生掌握點雨量資料的整理方法。3. 使學生掌握流域平均降雨量的計算方法。4. 使學生掌握暴雨強度公式的推求過程及應用。（二）教學容第5.1節(jié)降水1. 主要容5.1.1.降水的觀測降水量、雨量器5.1.2.降水三要素降水量、降水歷時線和降水強度2. 基本概念和知識點第5.2 節(jié) 降水分布1. 主要容流域平均降水量算術平均法、加權平均法、等雨量線法2. 基本概念和知識點第5.3 節(jié) 點雨量資料整理1. 主要容5.3.1.暴雨5.

23、3.2.資料整理的目的5.3.3.編制暴雨強度、降雨歷時和重現(xiàn)期關系表的要求數(shù)據(jù)選取、要求不同歷時、計算不同重現(xiàn)期的暴雨強度2. 基本概念和知識點第5.4 節(jié) 暴雨強度公式的推算1. 主要容5.4.1.暴雨強度公式5.4.2.公式 iAn 中參數(shù)的推求t圖解法、最小二乘法5.4.3.公式 iA中的參數(shù)推求ntb用試擺法求 b 值、 lg A為試擺直線的截距、可通過直線上一點求得 n選修無自記雨量計錄地區(qū)暴雨強度公式的推薦溫度飽和差法、最大日降雨量法、利用等值線圖求暴雨強度線形的確定、在無A 等值線資料時求A2. 基本概念和知識點基本概念：降水量、降水歷時線和降水強度知識點：點雨量資料整理、暴雨

24、強度公式的推算（三）實踐環(huán)節(jié)與課后練習課后要求學生復習本章節(jié)的概念、基本原理和計算過程，并完成 4 道作業(yè)題。（四）教學方法與手段本章節(jié)的主要教學手段是多媒體教學。第6章小流域暴雨洪峰流量的計算（一）目的與要求1. 使學生了解暴雨洪水形成過程，并掌握等流時線原理；2. 使學生掌握暴雨損失量的推求方法；3. 使學生了解水科院水文所和鐵 一院兩所 暴雨洪峰流量推理公式的推導過程和使用圍。（二）教學容第6.1 節(jié) 小流域暴雨洪水計算的特點1. 主要容面積界定頻率相同給排水設計要求我國目前的兩種計算公式推理公式、地區(qū)經驗公式2. 基本概念和知識點第6.2 節(jié) 暴雨損失1. 主要容6.2.1.損失分類植

25、物截留、蒸發(fā)、填洼、下滲6.2.2.下滲曲線與下滲量積累曲線下滲率、穩(wěn)滲率、下滲曲線、下滲量累積曲線6.2.3.初期損失與下滲率一次暴雨兩個損失段、平均下滲率、總凈雨深2. 基本概念和知識點知識點：平均下滲率第6.3 節(jié) 流域匯流1. 主要容暴雨洪水形成過程等流時線原理等時線、共時徑流面積、徑流過程線、流域平均匯流速度不同凈雨歷時情況下的徑流過程凈雨歷時小于流域匯流時間tc、凈雨歷時等于流域匯流時間 tc、凈雨歷時等于流域匯流時間tc暴雨洪峰流量公式2. 基本概念和知識點基本概念：等時線、共時徑流面積、徑流過程線、流域平均匯流速度知識點：等流時線原理、暴雨洪峰流量公式第6.4 節(jié) 暴雨洪峰流量的推理公式1. 主要容水科院水文所公式洪峰流量 Qm基本計算公式、洪峰流量公式中參數(shù)的定量方法、設計洪峰流量Qm的計算鐵一院兩所公式洪峰流量的物理模型和計算公式、 洪峰流量公式中參數(shù)的定量方法、設計洪峰流計算的簡化公式2. 基