《水文地質(zhì)學》課程教學大綱

《水文地質(zhì)學》教學大綱課程編號：16220099英文名稱：Hydrogeology學分：2.5學時：總學時48學時，其中理論32學時，實踐16學時先修課程：普通地質(zhì)學、構造地質(zhì)學、礦物巖石學、地貌與第四紀地質(zhì)學課程類別：專業(yè)基礎課程授課對象：地質(zhì)工程專業(yè)學生教學單位：土木工程學院修讀學期：第5學期一、課程描述和目標《水文地質(zhì)學》是地質(zhì)工程專業(yè)的核心課程，主要講授地下水科學的基本概念、基本原理和基本方法，課程內(nèi)容是構建學生專業(yè)知識體系的基礎框架。通過該課程的學習，學生能深入理解地下水賦存空間的特征，地下水的形成與分布，地下水的埋藏條件，運動機制與規(guī)律，地下水物理化學成分及地下水化學形成作用，地下水流系統(tǒng)的基本概念，地下水補給、徑流與排泄，地下水的動態(tài)與均衡，以及地下水資源與環(huán)境等基本概念與基本原理，在此基礎上初步掌握分析與解決水文地質(zhì)問題的方法與思路，并為后續(xù)的專業(yè)課奠定基礎。本課程擬達到的課程目標:課程目標1：掌握水文地質(zhì)學的基本概念、基本原理和基本方法；課程目標2：能夠運用水文地質(zhì)學原理，科學分析和解決相關水文地質(zhì)問題；課程目標3：培養(yǎng)學生愛水、愛自然、愛生活的情操。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重指標點2-1.能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別和判斷地質(zhì)工程專業(yè)復雜工程問題的關鍵環(huán)節(jié)。課程目標10.5指標點4-1.能夠基于自然科學及工程科學原理，通過文獻研究或相關方法，調(diào)研和分析復雜地質(zhì)工程問題，設計可行的研究方案。課程目標20.4指標點7-2.能夠理解、分析解決復雜地質(zhì)工程問題中的工程實踐活動對環(huán)境保護、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標30.1三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1緒論：1、水文地質(zhì)學的研究對象；2、地下水的功能；3、水文地質(zhì)學發(fā)展簡史；4、當代水文地質(zhì)學的特點?；疽螅赫莆账牡刭|(zhì)學的概念、研究對象及研究內(nèi)容；了解水文地質(zhì)學的發(fā)展概況，領會地下水在國民經(jīng)濟建設中的作用，樹立獻身水文地質(zhì)工程事業(yè)的信念。重難點：地下水和水文地質(zhì)學的定義；地下水的主要作用。2課堂講授課程目標12地球中水的分布與循環(huán)：1、地球上水的分布；2、地球上水的循環(huán)及水文循環(huán)；3、水文循環(huán)的主要影響因素；4、中國水循環(huán)及地下水概況?；疽螅毫私獾厍蛏纤男纬膳c分布；掌握自然界水循環(huán)過程。并深刻理解參與自然界水循環(huán)的地下水的含義。重難點：自然界的水循環(huán)（地質(zhì)循環(huán)、水文循環(huán)、大循環(huán)、小循環(huán)）的概念；水文循環(huán)與地質(zhì)循環(huán)的關聯(lián)和區(qū)別。2課堂講授課程目標13巖土中的空隙和水：1、巖土中的空隙；2、巖土中的水；3、巖土的水理性質(zhì)及滲透性。基本要求：了解巖石空隙的概念；了解巖石中水的各種存在形式；牢固掌握與水分的儲容及運移有關的巖石的性質(zhì)。重難點：反映巖土水理性質(zhì)的相關參數(shù)之間的內(nèi)在關聯(lián)。2課堂講授課程目標1課程目標24地下水的賦存：1、含水層、隔水層和弱透水層；2、潛水、承壓水和上層滯水；3、不同類型地下水的相互轉換?；疽螅赫莆蘸畬?、隔水層與弱透水層的定義，地下含水系統(tǒng)的概念；掌握潛水、承壓水與上層滯水的概念、劃分與表示方法，以及其相互轉化條件。重難點：含水層、隔水層、弱透水層、上層滯水、潛水、承壓水。難點是含水層與隔水層的相對性；潛水與承壓水的相互轉化。2課堂講授課程目標1課程目標25地下水運動的基本規(guī)律：1、滲流基本概念；2、重力水運動規(guī)律-達西定律，達西公式中各物理量的含義；3、不同含水層的流網(wǎng)?；疽螅褐攸c掌握重力水運動的基本規(guī)律—達西定律，學會運用達西定律和流網(wǎng)圖來解釋一些水文地質(zhì)現(xiàn)象，分析和解決相關的水文地質(zhì)問題。引導學生體會理論與實踐相輔相成，互相促進的過程。重難點：達西定律及其應用條件；流網(wǎng)圖的做法及其反映的水文地質(zhì)信息。難點是達西定律的表達式中各項因子尤其滲透系數(shù)的物理意義；流網(wǎng)圖中各種邊界條件的處理。2課堂講授課程目標1課程目標26包氣帶水：1、毛細現(xiàn)象、毛細負壓及毛細水；2、土壤水勢；3、包氣帶水的分布與運動規(guī)律?；疽螅赫莆彰氊搲?、毛細上升高度和毛細上升速度的概念；了解砂土中水的毛細上升高度與速度確定方法，以及影響因素。重難點：重點是包氣帶水的分布及運動規(guī)律。難點是毛細負壓，彎液面上的受力分析。2課堂講授課程目標1課程目標27地下水中的化學組分及其演化：1、地下水的分子成分和離子成分；2、地下水的溫度；3、地下水化學的形成作用；4、地下水的化學成因類型；5、水化學分析及表示方法。掌握地下水中主要氣體成分、七種主要離子成分，了解它們的來源及指示意義；重點掌握水化學成分的主要形成作用：溶濾作用、濃縮作用、脫硫酸作用和脫碳酸作用及其影響因素；了解水化學成分的表達方式與分類。增強地下水環(huán)境的保護意識。重難點：地下水化學成分的形成作用（7大作用）的概念和作用機理。2課堂講授課程目標1課程目標28地下水的補給與排泄：1、大氣降水對地下水的補給，補給機制及其不同；2、地下水的其他補給；3、地下水的排泄；4、含水層之間的補給關系?；疽螅毫私獾叵滤a給來源與方式；掌握大氣降水對地下水的補給過程、影響因素及補給量的確定；了解地下水的各種排泄去路；重點掌握泉的出露條件、類型及其意義；了解蒸發(fā)與泄流發(fā)生條件與影響因素；掌握地下水排泄量的初步估算方法。重難點：地下水補給、徑流、排泄的概念、過程和方式。2課堂講授課程目標1課程目標29地下水流系統(tǒng)：1、地下水系統(tǒng)的基本概念；2、地下水系統(tǒng)理論的形成與發(fā)展，系統(tǒng)的分級性；3、地下水系統(tǒng)的動力特征及其他特征；4、不同含水介質(zhì)的地下水系統(tǒng)。基本要求：了解地下水系統(tǒng)概念的產(chǎn)生過程。掌握地下水系統(tǒng)的定義、組成要素以及地下水系統(tǒng)的特征。深刻理解地下水系統(tǒng)的水動力特征、水化學特征和溫度分布特征。并學會利用流網(wǎng)工具，確定地下水系統(tǒng)的范圍、結構，解釋地下水系統(tǒng)有關水量、水化學成分及溫度分布等水文地質(zhì)問題。重難點：重點是地下水系統(tǒng)的概念、特性及及其控制因素和控制作用。難點是地下水系統(tǒng)的“三場”即滲流場、化學場與溫度場分析。2課堂講授課程目標1課程目標210地下水動態(tài)與均衡：1、地下水動態(tài)及影響因素；2、地下水均衡。基本要求：理解地下水動態(tài)和地下水均衡的概念；掌握地下水均衡原理，建立起地下水均衡的時、空概念；充分認識人類活動對地下水動態(tài)和地下水均衡的影響；學會建立一個地區(qū)地下水均衡方程式。理解工程建設要以資源環(huán)境承載能力為基礎，敬畏自然，方能實現(xiàn)可續(xù)發(fā)展。重難點：重點是與地下水動態(tài)與均衡的概念和地下水均衡方程式的建立。難點是地下水動態(tài)的形成機制及其影響因素分析和均衡式中各個均衡項的確定與表達。2課堂講授課程目標1課程目標211孔隙水：1、孔隙水的特征；2、各類沉積物中的孔隙水及含水系統(tǒng)實例。基本要求：掌握洪積物、沖積物及黃土中的地下水賦存與分布特點。重難點：重點是第四系松散沉積物中的孔隙水，主要是洪積扇及河流下游堆積平原地下水的形成、埋藏、分布及交替循環(huán)的規(guī)律。2課堂講授課程目標1課程目標212裂隙水：1、裂隙水的特征；2、裂隙成因類型及其中的裂隙水；3、裂隙水的研究方法。基本要求：掌握裂隙水分布的基本規(guī)律和基本特征，熟悉不同成因的基巖裂隙含水介質(zhì)的特點，了解能夠形成含水層和隔水層的主要巖石。重難點：重點是構造裂隙水和斷層帶的水文地質(zhì)意義。難點是裂隙含水介質(zhì)（含水系統(tǒng)）的特點及裂隙水賦存特征。2課堂講授課程目標1課程目標213巖溶水：巖溶及巖溶發(fā)育條件；2、巖溶水系統(tǒng)的改造與演化；3、我國南北方巖溶及巖溶水的差異?；疽螅赫莆諑r溶發(fā)育條件，巖溶水的賦存和運動特征；了解巖溶水系統(tǒng)的演變；初步掌握巖溶水系統(tǒng)的分析方法。重難點：重點是巖溶發(fā)育的基本條件與影響因素分析及巖溶水特征。難點是巖溶水系統(tǒng)的演變，亦即地下水對可溶巖的差異溶蝕與地下河系化發(fā)展。2課堂講授課程目標1課程目標214地下水資源與水資源管理：1、作為資源的地下水；2、地下水資源的特征；3、地下水資源的分類及評價方法；4、地下水資源管理?；疽螅赫莆盏叵滤Y源的概念與劃分，地下水補給資源和儲存資源的劃分、特征及其供水意義，以及地下水資源特征。建立綠色可持續(xù)發(fā)展的理念。重難點：重點是地下水資源的概念及其類別和水均衡分析。難點是建立在水均衡基礎上的水資源量的求算方法。2課堂講授課程目標315地下水與生態(tài)環(huán)境：1、作為環(huán)境因子的地下水及其環(huán)境效應；2、地下水水質(zhì)危害；3、地下水引起的巖土體災害；4、地下水支撐的生態(tài)系統(tǒng)?；疽螅毫私馀c地下水有關的主要環(huán)境問題；初步了解開采與過量開采地下水引起的降落漏斗、地面沉降、海水入侵以及地下水污染問題的機理與防治措施。樹立服務于國家國民經(jīng)濟建設和社會可持續(xù)發(fā)展的遠大志向。重難點：重點是人類過度開采地下水或過度補充地下水引起的水位變化所帶來的災害現(xiàn)象、機理和防范措施的基本內(nèi)容，其中區(qū)域地下水位下降為重中之重。難點是地面沉降的形成機理。2課堂講授課程目標3161、水文地質(zhì)學發(fā)展趨勢；2、發(fā)展中面臨的關鍵問題?；疽螅毫私馑牡刭|(zhì)學研究方法和發(fā)展趨勢。重難點：水文地質(zhì)調(diào)查及研究中的理念和方法。2課堂講授課程目標3合計32序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學時類型對應課程目標1孔隙與水必修，熟悉試樣給水度儀的結構，了解儀器的工作原理；測定松散巖土試樣的孔隙度、給水度和持水度。2驗證課程目標22編制潛水等水位線圖必修，熟悉潛水等水位線圖的繪制方法；初步學會閱讀和利用潛水等水位線圖。2綜合課程目標23編制承壓水等測壓水位線圖必修，掌握繪制承壓水等測壓水位線圖和承壓水頂板等值線圖的基本方法；具備閱讀承壓水等測壓水位線圖的能力。2綜合課程目標24達西滲流實驗必修，了解達西實驗裝置與原理；測定砂礫石試樣的滲透系數(shù)；加深理解達西定律。2驗證課程目標25達西定律的物理實質(zhì)及其應用必修，結合實例，進一步理解達西定律的實質(zhì)，學會運用達西定律分析、認識問題。2綜合課程目標26砂土中水的毛細運動必修，通過觀測不同粒徑砂樣的毛細上升速度與高度，了解包氣帶中毛細水的賦存與運動特征。2驗證課程目標27讀水文地質(zhì)圖必修，了解水文地質(zhì)圖的基本內(nèi)容、初步掌握閱讀水文地質(zhì)圖的方法；初步學會綜合運用所學理論分析一個地區(qū)的水文地質(zhì)條件。4綜合課程目標2合計16注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設計等。四、課程教學方法本課程以多媒體教學為主，以板書講解為輔，同時設置實踐教學、課堂討論等教學手段。增加微視頻，形象地展現(xiàn)地下水與巖土相互作用和水文地質(zhì)過程。穿插工程實例和課堂討論，激發(fā)學生參與學習過程的能動性，幫助學生掌握水文地質(zhì)學的基本概念和原理，引導學生去運用所學的基本原理，思考解決問題的辦法。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內(nèi)容主要由出勤、課后作業(yè)、課堂表現(xiàn)、專題研習、實驗、期末考試組成，其中出勤占0%、課后作業(yè)成績占10%、課堂表現(xiàn)占5%、專題研習占5%、實驗占20%、期末考試成績占60%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1出勤00002課后作業(yè)1000103課堂表現(xiàn)50054專題研習00555實驗0200206期末考試3618660課程目標對應分值513811100（二）考核與評價標準1.出勤考核與評價標準考勤不得分。缺席1次總評成績扣2分，缺席1/3總課時取消參加期末考試資格。2.課后作業(yè)考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠利用理論知識識別、分析水文地質(zhì)領域相關專業(yè)問題。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識識別、分析水文地質(zhì)領域相關專業(yè)問題。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。利用理論知識對水文地質(zhì)領域相關專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識對水文地質(zhì)領域相關專業(yè)問題進行識別、分析。3.課堂表現(xiàn)考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課堂表現(xiàn)上課聽講認真，能正確地回答課堂提問，課堂筆記完整、可讀性強，與師生的互動性良好。上課聽講認真，能較正確地回答課堂提問，課堂筆記較完整、可讀性較強，與師生的互動性一般。上課聽講較認真，能基本正確地回答課堂提問，課堂筆記的完整性一般、可讀性一般，與師生的互動性一般。上課聽講不認真，基本不能正確地回答課堂提問，無課堂筆記，無師生互動。4.專題研習考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分專題研習格式規(guī)范，符合專題研習寫作要求；內(nèi)容主題明確，符合課程教學內(nèi)容，有明確的綜合分析論點。無摘錄摘抄痕跡，能恰當運用自己的語言組織素材，論點正確。格式符合專題研習寫作要求；主題明確，符合課程教學內(nèi)容，具較好的綜合分析論點。正文主題大部分運用自己的語言組織素材，論點正確。格式符合專題研習寫作要求；主題基本明確，較符合課程教學內(nèi)容，具較好的綜合分析論點。正文有部分摘抄，論點分析較清晰。格式不符合專題研習要求，能反映部分主題內(nèi)容，結構不完整，論點分析不清晰。5.實驗考核與評分標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分實驗報告內(nèi)容完整，邏輯性強；能夠熟練運用科技語言正確、合理地報告實驗結果、實驗現(xiàn)象或合理地分析解釋實驗結果出現(xiàn)的問題，能夠綜合運用知識對實驗結果分析討論深入，得到合理有效的結論。報告內(nèi)容較完整，邏輯性較強；能夠運用科技語言正確、合理地