西南大學本科課程備課教案

1、西南大學本科課程備課教案2014 2015學年第2學期（理論課程類）課 程 名 稱 授課專業(yè)年級班級 教 師 姓 名 教 師 職 稱 地理科學學院2015年3月1日課程性質學科必修課 專業(yè)必修課 專業(yè)選修課 教師教育必修課教師教育選修課實踐必修課學生數： 人課程簡介（總學時）（400字左右課程簡介）教材黃錫荃.水文學 (M). 北京:高等教育出版社.20XX參考書目及文獻（或互聯(lián)網網址）1丁蘭璋.水文學與水資源基礎(M).河南:河南大學出版社.19872胡方榮.水文學原理(M).北京:水利電力出版社.1991345（列全該課程所有參考書目及文獻）考核方式緒論題目（教學章、節(jié)或主題）緒論周次：1

2、-1學時：3時間： 年 月 日教學目標或要求（1）掌握水文學研究的對象、內容、任務及學科體系（2）了解水文學發(fā)展簡史和水文學的地理研究方向（3）理解水文現(xiàn)象的主要特點；初步認識水文學研究的主要方法教學基本內容（1）水文學研究的對象（2）水文學發(fā)展簡史（3）水文學體系（4）水文學的地理研究方向地理水文學（5）水文現(xiàn)象的主要特點（6）水文學研究的主要方法（7）水文學的課程性質及教學目的要求教學重點與難點教學重點：水文學研究的對象；水文現(xiàn)象的主要特點；水文學的研究方法。教學難點：水文現(xiàn)象的主要特點。授課類型講授課教學手段與方法講解法、對比分析法、利用多媒體手段提供有關的資料使用教具參考書目及文獻（或

3、互聯(lián)網網址）1丁蘭璋.水文學與水資源基礎(M).河南:河南大學出版社.19872胡方榮.水文學原理(M).北京:水利電力出版社.19913天津師范大學地理系.水文學與水資源共概論(M).武漢:華中師范大學出版社.1987（只列該章的參考書目）教 學 內 容：一、 水文學的研究對象及主要內容（一）研究對象1、 水文學研究地球上水的性質、分布、循環(huán)、運動變化規(guī)律及其與地理環(huán)境、人類社會之間相互關系的科學2、水體以一定形式存在于自然界中水的總稱。水的形態(tài)包括大汽水、河流水、湖泊水、海洋水、湖泊水、沼澤水、冰川水、地下水、土壤水、生物水等。（二）水文學研究的主要內容1、水分循環(huán)及水量平衡（水文學的核心

4、內容）2、水的數量、質量及分布3、各種水體的性質（物理性質、化學性質）4、各種水體的類型結構及運動規(guī)律5、水在地理環(huán)境中的作用（與生態(tài)系統(tǒng)、地理環(huán)境、人類活動之間的關系）6、水資源開發(fā)利用及人類活動的水文效應二、水文學的發(fā)展簡介（一）水文現(xiàn)象定性描述階段1、時期：遠古14世紀未2、標志（1）世界上最早的水文觀測：中國和埃及（大禹冶水、隨山刊木）（2）水經注呂氏春秋定性描述各大河流的源流、水情、水文循環(huán)的概念（3）特點水文觀測定性描述經驗積累（二）水文科學的形成階段1、時期：15世紀初19世紀未2、特點：（1）概念描述進入定量描述（2）水文理論的形成3、標志（1）1674年p.佩羅提出了水量平衡

5、概念（2）1775年謝才提出了謝才公式（明渠暢流等流速公式）（3）1802年道爾頓提出蒸發(fā)公式（4）1856年達西定律形成（三）應用水文學階段1、時期：20世紀20世紀五十年代2、特點（1）水文觀測理論體系進一步完善（2）應用水文學發(fā)展3、標志（1）工程水文學成為應用水文學的主要分支（2）產匯流理論計算公式（3）森林水文學、城市水文學的形成（四）現(xiàn)代水文學階段1、時期：20世紀50年代以來2、特點（1）水文技術科學的發(fā)展（2）分支科學不斷誕生（3）研究方法趨向綜合（4）水資源開發(fā)利用、管理、評價成為重點3、標志（1）雷達測雨（2）中子散射法測土壤含水量（3）放射性示蹤測流（4）同位素測沙（5）

6、衛(wèi)星遙感及GIS的利用（6）水文模擬、隨機分析、系統(tǒng)分析方法（7）水文研究自動化（8）水資源的評價、管理、優(yōu)化利用三、水文學體系（一）按水體的分類（對象）（傳統(tǒng)分類法）（二）系統(tǒng)水文學體系1、水文學的學科體系2、普通水文學：水文學基本理論、方法3、水文測驗學4、區(qū)域水文學5、應用水文學6、新技術方法四、水文學地理研究方向及其與其它學科的聯(lián)系（一）、水文學的地理研究方向1、水文學的三個研究方向（1）地理學方向（2）地球物理學方向（3）工程學方向2、水文學地理方向（地理水文學）（1）水文學與地理學共同隸屬、分別分支（2）側重水體運動變化的自然規(guī)律，總體演化趨勢（3）特點：宏觀性、區(qū)域性、綜合性（二

7、）、水文學在地理學中的地位1、地理學的學科體系2、水文學是地理學自然地理的學科分支學科五、水文現(xiàn)象的基本特點（一）水文現(xiàn)象水循環(huán)過程中，水的存在和運動各種形態(tài)，統(tǒng)稱為水文現(xiàn)象。（二）水文現(xiàn)象的特點1、水循環(huán)永無止境2、周期性與隨機性（時間變化上）（1）、周期性：年周期、季周期、月周期、日周期（2）、隨機性：不重復性3、地區(qū)頒布上的相似性和特殊性（1）相似性：地帶性規(guī)律（2）特殊性：區(qū)域性（差異性）六、水文學的研究方法（一）、傳統(tǒng)研究方法1、成因分析法（物理學原理為基礎進行水文解釋）2、數理統(tǒng)計法 相關分析經驗性模型3、地理綜合防治法等值線法（地帶性規(guī)律、非地帶性規(guī)律）（二）、新技術方法七、水文

8、學課程性質及教學目的要求（一）水文學的學科性質1、學科性質：綜合性學科 2、部門自然地理學分支學科（二）課程性質：專業(yè)基礎課程（必修）（三） 教學目的1、掌握水分循環(huán)與水量平衡2、掌握各種水體的運動、變化相互轉化的理論及計算方法案例與習題：（1）（2）（3）（4）（5）第六章 人類活動對水環(huán)境的影響題目（教學章、節(jié)或主題）第六章 人類活動對水環(huán)境的影響周次：17-18學時：3時間： 年 月 日教學目標或要求（1）了解水利工程、農業(yè)措施對水文要素的影響；（2）理解森林水文效應、城市水文效應；了解影響水體水質的物質來源；（3）理解水體水質惡化的特點；掌握水體自凈能力和水環(huán)境容量。教學基本內容（1）

9、人類活動的水文效應：水利工程、農業(yè)措施對水文要素的影響；森林水文效應；城市水文效應；人類活動水文效應的研究方法。（2）人類活動對水體水質的影響：影響水體水質的物質來源；天然水體水質惡化特點；水體的自凈能力；水環(huán)境容量。教學重點與難點教學重點：森林、城市水文效應；水環(huán)境容量教學難點：水環(huán)境容量授課類型講授課教學手段與方法講解法、對比分析法、利用多媒體手段提供有關的資料，學生自主學習，老師輔導使用教具參考書目及文獻（或互聯(lián)網網址）1丁蘭璋.水文學與水資源基礎(M).河南:河南大學出版社.19872胡方榮.水文學原理(M).北京:水利電力出版社.19913天津師范大學地理系.水文學與水資源共概論(M

10、).武漢:華中師范大學出版社.1987教學內容：第一節(jié) 人類活動的水文效應 概念：由于自然或人為因素，使地理環(huán)境發(fā)生改變，從而引起水循環(huán)要素、過程、水文情勢發(fā)生變化，稱為水文效應。一、水利工程、農業(yè)措施對水文要素的影響。（一）水庫水文效應1、概念（1）狹義的概念：研究水庫與水文要素及變化過程之間的相互影響（2）廣義的水庫水文效應是研究水庫與其周圍的自然環(huán)境的相互作用、相互影響的問題。2、效應（1）水庫攔蓄地表徑流、減少入海流量，從而改變了流域內水量平衡要素的對比關系。（2）使地區(qū)的熱量平衡發(fā)生變化，由于水庫比陸地具有更大的熱容量，故庫區(qū)會產生明顯的小氣候效應。（3）水庫壩上游水位的抬高，同時也

11、抬高了上游地區(qū)的地下水位，增加了水庫臨近地區(qū)的地下水補給量，這樣也常常會引起土壤次生鹽堿化。（二）跨流域調水水文效應1、概念 跨流域調水工程主要是為了改變水的地區(qū)分布，將濕潤地區(qū)的部分水量調到較干旱缺水的地區(qū)，以滿足生產和生活的需要。2、跨流域調水的水文效應可分3 個影響區(qū)來分析（1）水量輸出區(qū)：主要是由于水量減少，從而于枯水季節(jié)在引水口以下會導致泥沙的沉積，河道特性改變，河水自凈能力減低，河口海永入侵加劇等；（2）輸水通過區(qū)的水文效應，是由輸水環(huán)境效應、滲水環(huán)境效應、阻水環(huán)境效應和蓄水環(huán)境效應等一系列水文環(huán)境效應引起的，調水后將抬高輸水線兩側和蓄水體周圍的地下水位，加重土壤鹽堿化，并給水質、

12、湖泊水域環(huán)境和水生生物帶來一定的影響；（3）水量輸入區(qū)的永文效應是由外水大量引入造成的，可能導致地下水位升高，水溶鹽的積累，蒸發(fā)量增加，土壤次生鹽漬化和農田小氣候的變化等。（三）小型農田水利措施水文效應1、概念：農田水利措施主要包括灌溉、排水措施、山區(qū)梯田谷坊措施、平原圩區(qū)的控制措施等2、水文效應（1）農田灌溉主要通過修建蓄水塘壩或提水工程、輸配水系統(tǒng)等措施，以滿足田間灌溉的需水要求。（2）地表或地下排水的效應，主要是加速地下水消退，降低地下水位，減少潛水蒸發(fā)，從而加大地下水對河流的補給量，使水流量增加。（3）山區(qū)修筑水平梯田、谷坊、魚鱗坑等，主要是改變坡面和河流的坡降及糙率，攔蓄和延緩了地表

13、徑流，增加地表水的下滲，變地表水為潛流，因而延緩洪水過程，同時也起防止水土流失的作用。（4）三角洲平原感潮河網區(qū)地勢低平，為了防洪擋潮及降低地下水，通常修筑圩堤并建立以骨干河道和水閘泵站為主的聯(lián)圩分片治理的大控制體系。（四）農業(yè)措施的水文效應 農作物的蒸散發(fā)是其重要的生理過程，也是一項重要的水文現(xiàn)象。五、森林水文效應（一）、概念森林水文效應是指森林覆蓋對徑流、蒸發(fā)、降水等水循環(huán)要素，及河流水情、地下水、水質、泥沙等水文現(xiàn)象的影響。（二）效應1、森林的攔洪作用（1）林地上枯枝落葉層也能截留一定的降水量，從而減少地表徑流。（2）林冠及枯枝落葉層的截留作用，減少了直接落入地面的降水，削減了雨滴對土壤

14、表層的濺擊強度，避免了土壤板結，從而增大了下滲率。（3）森林具有良好的持蓄水能力，具有減小洪水流量、徑流，削減洪峰延緩2、森林對流域蒸散發(fā)、林地蒸散發(fā)是植被截留蒸發(fā)、植物散發(fā)和土壤蒸發(fā)的總和。3、森林對降水的影響一般認為大面積森林由于增加了蒸散發(fā)，促進了水分循環(huán)，而使降水有所增加，森林對地下水的影響一般認為山區(qū)森林下滲量對地下水補給有利4、濫伐森林的后果大面積毀林會使寶貴的水源變成水患三、城市水文效應（一）概念城市水文效應是指城市化所及地區(qū)內，水文過程的變化及其對城市環(huán)境的影響。（二）效應1、城市化對水文過程的影響。（1）城市興建和發(fā)展后，城市氣候和下墊面條件均發(fā)生明顯的變化。（2）城市人口、

15、建筑及工業(yè)的高度密集，城市氣候的熱島效應、凝結核效應（煙、塵增多），及高層建筑障礙效應的影響，城市地區(qū)雨島效應也明顯反映出來。（3）下墊面的變化，調蓄能力的減弱（4）城市地區(qū)的產匯流水文過程發(fā)生相應的變化2、城市水資源危機城市化的迅猛發(fā)展帶來了嚴重的城市水荒，即城市水資源危城市本身不能夠產生水，而且需大量消費水甚至污染水。許多城市超量開采地下水，使地下水資源日趨枯竭3、城市化對水質的影響城市工業(yè)廢水和生活污水向河流排放，工業(yè)廢氣向大氣排放形成酸雨下降，使天然水體受到污染，水質明顯惡化四、人類活動水文效應的研究方法（一）水量平衡法根據水量平衡原理和方法，分析主要要素受人類活動影響后的差異和變化，

16、即按平衡的自然狀況，結合人類活動改變某一分量來計算。（二）對比分析法1、按同一測站歷史資料對比計算，即按人類活動前后的觀測或史料記載進行對比分析。2、不同流域的對比計算，即選其他條件相同或相似的未經人類活動影響的水文測站作參照站與研究測站同期資料進行對比，兩者輸出之差即為計算的結果。（三）流域水文模擬法流域水文模型是基于對水文現(xiàn)象的認識、分析其成因及各要素之間的關系，以數學方法建立一個模型，來模擬流域的水文變化過程。第二節(jié) 人類活動對水體水質的影響一、 概念 人類直接或間接地把物質和能量引入水體的生產或生活活動，都可以引起江河、湖泊、海洋和地下水等水體的水質、底泥的物理、化學性質或生物群落組成

17、發(fā)生變化，使水體水質變壞，降低了水體的使用價值，這種現(xiàn)象稱為水體污染。二、影響水體水質的物質來源（一）大氣降水使大氣惡化的物質主要來自礦物燃料的燃燒和工業(yè)生產。前者燃燒時產生二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物、碳氫化合物和煙塵；氟化物和各種金屬及其化合物（二）農田排水（三）城市生活污水懸浮雜質有泥沙、礦物廢料和各種有機物（包括人及牲畜的排泄物、食物和蔬菜殘渣等），以及膠體和高分子物質（包括淀粉、糖、纖維素、脂肪、蛋白質、油類、肥皂、洗滌劑等）；溶解物質則有各種含氮化合物、磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、尿素和其它有機物分解產物，產生臭味的有硫化物以及特殊的糞臭素。（四）工業(yè)廢水1、無機物廢水2、有機物廢水3

18、、含有大量的有機物，同時含有大量無機物的廢水（五）工業(yè)廢渣和城市垃圾淋溶水工業(yè)廢渣主要來源于燃料渣、冶金渣、化工渣等三、天然水體水質惡化特點（一）海洋水體水質惡化特點1.污染源多而復雜2.污染物持續(xù)性強，危害性大3.污染范圍大（二）河流水體水質惡化特點1.河流水質惡化程度隨流量的大小而變化2.河流水質惡化影響范圍廣3.河流水質惡化影響大4.河流自凈能力強，水質惡化易于控制（三）湖泊（水庫）水質惡化特點1.湖泊、水庫污染來源廣、途徑多、種類復雜2.湖水稀釋和搬運污染物質的能力弱3.湖泊對污染物質的生物降解、累積和轉化能力強（四）地下水水質惡化特點1.地下水水質惡化過程緩慢2.地下水的間接惡化方式

19、3.地下水污染物濃度高4.地下水污染難治理四、水體的自凈能力（一）水體惡化與自凈關系（二）水體的自凈過程1、概念（1）廣義的定義：受污染的水體，經過水中物理、化學與生物作用，使污染物濃度降低，并恢復到污染前的水平；（2）狹義的定義指水體中的微生物氧化分解有機物而使得水體得以凈化的過程。2、水體自凈過程的特征（1）進入水體中的污染物，在連續(xù)的自凈過程中，總的趨勢是濃度逐漸下降。（2）大多數有毒污染物經各種物理、化學和生物作用，轉變?yōu)榈投净驘o毒化合物。（3）重金屬一類污染物，從溶解狀態(tài)被吸附或轉變?yōu)椴蝗苄曰衔?，沉淀后進入底泥。（4）復雜的有機物，如碳水化合物，脂肪和蛋白質等，不論在溶解氧富裕或缺氧條件下，都能被微生物利用和分解。先降解為較簡單的有機物，再進一步分解為二氧化碳和水。（5）不穩(wěn)定的污染物在自凈過程中轉變?yōu)榉€(wěn)定的化合物。如氨轉變?yōu)閬喯跛猁}，再氧化為硝酸鹽。（6）在自凈過程初期，水中溶解氧數量急劇下降，到達最低點后又緩慢上升，逐漸恢復到正常水平。（7）進入水體的大量污染物，如果是有毒的，則生物不能棲息，如不逃避就要死亡，水中生物種類和個體