地下水溶质运移理论（642006）实验教学大纲
01．教学单位名称：环境与资源学院
02．实验中心名称：水利工程与地下水实验教学中心
03．课程名称：地下水溶质运移理论
04．课程代码：642006
05．课程类别：学科基础课
06．课程性质：必修/选修
07．课程学时：32学时，其中含实验4学时
08．课程学分：2
09．面向专业：地下水科学与工程，水文与水资源工程
10．实验课程的教学任务、要求和教学目的
教学任务
通过开展实验，使学生进一步巩固和深化对饱和与非饱和介质中地下水中溶质运移特征、转化机制的理解，提高学生运用溶质运移基本理论分析溶质运移转化现象、解决实际溶质运移问题的能力。
教学要求
（1）掌握溶质运移实验主要设备和常用分析仪器的使用方法；
（2）通过实验，加深和巩固地下水溶质运移课堂讲授的相关基础理论和基本知识；
（3）学会合理设计实验，合理解释溶质运移的各种现象和机理；
（4）学会对实验数据进行处理和计算，编写实验报告。
教学目的
通过溶质运移实验使学生将地下水溶质运移理论与分析地下水溶质运移现象和机理有机地结合起来，在实际操作中加深对地下水溶质运移基本理论及重要参数求取原理的理解，提高学生实验技能、培养学生的实验设计及仪器使用等动手操作能力。
11．学生应掌握的实验技术及实验能力
应掌握的实验技术
（1）掌握水动力弥散系数的室内测定方法；
（2）掌握实验室测定固-液分配系数(Kd)的动态模拟原理和方法。
应掌握的实验能力
（1）熟悉室内一维水动力弥散实验的一般步骤，掌握一维条件下纵向弥散系数的求解方法；
（2）加深理解固-液分配系数的概念理解，并熟悉掌握实验室测定Kd的动态模拟实验步骤和求解方法，
（3）掌握利用实验数据进行分析计算、绘制图表和编写实验报告的基本技能。
12．开设实验项目
开设2个实验项目，均为验证性。
开设实验项目一览表
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实验项目编号
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实验项目名称
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实验类型
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实验性质
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实验学时
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每组人数
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首次开出年月
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64200601
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水动力弥散系数的室内测定
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验证性
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必做
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2
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4
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201404
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64200602
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固-液分配系数的动态模拟实验
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验证性
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必做
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2
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4
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201405
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13．实验教材或指导书或主要参考资料
（1）地下水溶质运移理论及模型，陈祟希，李国敏编著，中国地质大学出版社，1996年；
（2）Physical and Chemical Hydrology，Patrick A．Domenico，Franklin W．Schwartz， John Wiley & Sons，1990；
（3）地下水污染——数学模型与数值方法，孙纳正，地质出版社，1989；
（4）地下水运移模型，朱学愚，谢春红，中国建筑工业出版社，1990。
（5）多孔介质渗流与污染物迁移数学模型，仵彦卿主编，科学出版社，2012年；
（6）多孔介质污染物迁移动力学，王洪涛 编著，高等教育出版社，2008年
（7）地下水污染/迁移与修复(原著第二版)，（美）贝迪恩特，里法尔，纽厄尔著，施周等译，中国建筑工业出版社，2010年；
（8）地下水污染物迁移模拟，郑春苗，贝聂特 著，孙晋玉 等译，高等教育出版社，2009年
（9）C. A. J.Appelo and D.Posta, Geochemistry, groundwater and pollution, 2nd edition.
14．考核要求、考核方式及成绩评定标准
考核要求：掌握实验内容和基本操作，会应用地下书溶质运移基本理论分析实验现象；会自主设计实验并完成实验内容，分析、解决实际溶质运移问题
考核方式：根据实验过程中学生的实验操作规范性、实验记录的规范性；实验结果的合理性；实验报告中实验内容的完整性、对实验现象、实验结果分析的准确性评定分数
成绩评定标准：
（1）实验操作规范性 （20%）
（2）实验原始数据齐全、记录规范性 （5%）
（3）实验报告中图表清晰、字迹工整、数据处理准确、讨论和分析问题简明扼要、表达清楚（40%）
（4）实验报告中内容的完整性 （5%）
（5）对实验现象、实验结果分析的准确性（30%）
15．执笔人
杨青春 副教授
16．制定日期
20141015
17．审核人
鲍新华 副教授
18．审核日期
20141020
19．学院审定程序说明
由地下水科学与工程系制定，系主任审核；经学院教学委员会审核批准。
20．学院审定日期
20141024
地下水溶质运移理论（642006）实验项目卡1
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1
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课程名称
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地下水溶质运移理论
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2
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课程编号
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642006
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3
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实验项目名称
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水动力弥散系数的室内测定
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4
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实验项目编号
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64200601
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5
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网络实验
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0
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6
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每组人数
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4
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7
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计划学时数
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2
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8
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实验性质
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综合性
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9
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实验目的
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通过一维瞬时注入示踪剂试验求水动力弥散参数，从而掌握利用实验求得水动力弥散系数的方法
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10
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实验内容
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进行一维瞬时注入示踪剂试验，根据记录的数据，利用一维瞬时注入示踪剂模型，计算水动力弥散系数
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11
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实验原理
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采用人工装填的扰动土柱进行室一维水动力弥散实验，实验采用瞬时示踪剂注入法，根据一维水动力弥散方程的解析解得知浓度是按正态分布的单峰曲线，其数学期望 ,即在 处，浓度曲线出现峰值。曲线在 处有拐点，且在拐点处
依下列步骤确定一维水动力弥散系数；
（1）先确定 的值及其所对应的数学期望，即 ；
（2）取0.67 ，从浓度曲线上找出拐点所在的位置，求出对应的，并由此求出均方差值；
（3）依均方差公式得到
当在浓度曲线上确定出现均方差 的时间 ，并代入上式即可计算出纵向弥散系数 。
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12
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实验类型
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1.演示性□；2.验证性√；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□。
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13
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实验者层次
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本科生
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14
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实验仪器设备
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一维砂柱水动力弥散仪，电导率仪,秒表,量筒
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15
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实验套数
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6
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16
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开出时间
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201404
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17
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教学单位名称
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环境与资源学院
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18
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教学单位编号
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64
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19
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实验单位名称
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水利工程与地下水实验教学中心
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20
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实验中心编号
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21
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实验地名称
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水分析化学实验室、水化学综合实验室
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22
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实验地编号
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前卫北区理化楼275、170
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23
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一次性材料品名
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实验用砂样，NaCl溶液，硫酸铅纸， A4打印纸，橡胶手套，鞋套
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24
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一次性材料
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20元
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25
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面向专业
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地下水科学与工程，水文与水资源工程
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26
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实验项目卡制定人
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杨青春
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27
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实验项目卡审核人
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苏小四
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地下水溶质运移理论（642006）实验项目卡2
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1
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课程名称
|
地下水溶质运移理论
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2
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课程编号
|
642006
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3
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实验项目名称
|
固-液分配系数的动态模拟实验
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4
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实验项目编号
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64200602
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5
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网络实验
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0
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6
|
每组人数
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4
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7
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计划学时数
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2
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8
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实验性质
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验证性
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9
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实验目的
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掌握实验室测定固-液分配系数(Kd)的动态模拟方法
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10
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实验内容
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根据示踪剂与具有吸附性质的离子在介质中的穿透曲线确定固-液分配系数
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11
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实验原理
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在一种类似达西实验的装置中, 同时输入某种示踪剂与某种有吸收组分一起迁移, 观测两者的穿透曲线。由于示踪剂的迁移只服从溶质的渗流弥散机制, 而有吸收组分的迁移为弥散作用与物理化学反应的综合效应所决定, 二者的穿透曲线存在一个时差 。由于有吸收组分迁移的滞后时间取决于岩土的综合吸收作用, 即 取决于 , 找出 与 间的数量关系就可以通过实验测定的△t值来求出Kd值。其中 与 的关系为： ，其中 为非吸收组分的平均流速，L为溶质穿透距离，为非吸收组分的相对浓度（ ， 为迁移浓度， 为输入起始浓度）等于0.5时所需要的时间。
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12
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实验类型
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1.演示性□；2.验证性√；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□。
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13
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实验者层次
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本科生
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14
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实验仪器设备
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土柱仪,NaCl溶液，CuCl2 溶液，秒表,量筒,水质分析仪，硫酸铅纸，A4打印纸，橡胶手套，鞋套
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15
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实验套数
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6
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16
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开出时间
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201404
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17
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教学单位名称
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环境与资源学院
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18
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教学单位编号
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64
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19
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实验单位名称
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水利工程与地下水实验教学中心
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20
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实验中心编号
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21
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实验地名称
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水分析化学实验室、水化学综合实验室
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