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水利工程与地下水实验教学中心

试验大纲及项目卡

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地下水动力学A（642004）实验教学大纲及项目卡

2016-09-21 10:39:47 点击数：

01．教学单位名称：环境与资源学院

02．实验中心名称：水利工程实验教学中心、地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心

03．课程名称：地下水动力学A

04．课程代码：642004

05．课程类别：学科基础课

06．课程性质：必修

07．课程学时：64学时，其中含实验14学时

08．课程学分：4

09．面向专业：水文与水资源工程，地下水科学与工程

10．实验课程的教学任务、要求和教学目的

教学任务:

通过电模拟、渗压仪、渗流槽、渗流柱、计算机上机训练、仿真模拟等实验，使学生掌握地下水运动的常规实验方法，培养学生水文地质参数计算，分析实际水文地质问题，建立地下水计算与模拟模型的实验能力，对地下水渗流场、地下水流运动特征和规律有深入的认识，巩固地下水运动的基本理论

教学要求:

（1）明确实验目的，掌握实验原理等相关的实验知识；

（2）掌握实验技能及熟悉实验方法，通过实验把实践知识与理论结合起来；

（3）掌握实验数据的分析及处理方法，具备编制实验成果报告的能力。

教学目的:

通过实验使学生掌握地下水运动的常规实验方法，学会利用实验进行地下水运动的相关问题分析和研究。

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）掌握水电比拟仪的操作方法和实验步骤；

（2）能够运用渗压仪测定粘性土渗透系数的实验技术；

（3）掌握含水层中及河渠间地下水运动的实验技术；

（4）掌握地下水向井运动的井流实验技术；

（5）掌握地下水运动、模拟和计算的专业软件和仿真模拟技术。

应掌握的实验能力

（1）掌握渗流实验从实验样品填装、实验操作过程控制、数据获取能力；

（2）掌握运用计算机技术、仿真模拟技术进行地下水运动模拟与计算的实验能力；

（3）掌握实验数据处理和绘制相关图件（流线、流网）的实验能力；

（4）掌握利用实验数据进行分析计算、编写实验报告的实验能力。

12．开设实验项目

开设8个实验项目，验证性、设计性、综合性和研究性实验项目均为2个。其中渗流仿真模拟实验是综合性、设计性和创新性实验的集成。

在理论验证性实验中，引导学生掌握基础知识，并能理论联系实际，学会分析问题和解决问题的基本方法。

综合性和设计性实验主要目的是培养、训练学生利用实验探索和解决相关渗流的科学问题的能力。在试验的操作过程中，由教师讲解基本原理，实验的目的意义，要求达到的目标，提供实验的基本条件和可供参考的各个实验操作环节的录像片，由学生独立负责地设计具体的实验方案和实验过程，并且独立完成实验过程，对比不同实验方案的实验结果，评价不同方案实验的效果。

研究性实验主要培养学生的专业综合素质和综合技能，在教师指导下有选择性地进行。

开设实验项目一览表

实验项目编号	实验项目名称	实验类型	实验性质	实验学时	每组人数	首次开出年月
64200401	水电比拟实验	验证性	必做	1	4	198009
64200402	贮水系数测定实验	验证性	必做	1	4	201109
64200403	岩石孔隙度、渗透率测定	研究性	必做	2	3	201409
64200404	渗压实验	设计性	必做	2	4	198309
64200405	渗流模拟实验	设计性	必做	2	4	198209
64200406	井流模拟实验	综合性	必做	2	4	201109
64200407	Aquifer-Test上机应用	综合性	必做	2	1	200509
64200408	渗流仿真模拟实验（仿真）	研究性	必做	2	2	201309

13．实验教材或指导书或主要参考资料

实验教材：实验讲义，本校自编，2006年

主要参考书：

（1）地下水动力学，薛禹群主编，地质出版社，2007年；

（2）地下水动力学，李同斌，邹立芝主编，吉林大学出版社 1995年

（3）地下水动力学，陈祟希，林敏，中国地质大学出版社 1999年

（4）地下水动力学，李佩成主编，农业出版社 1993年版

（5）水文地质学，肖长来，梁秀娟等，清华大学出版社，2010年

14．考核要求、考核方式及成绩评定标准

（1）考核要求：记录实习表现，检查实验数据，审核实验结果和实验报告，要求学生能够利用实验技术手段分析解决实际水文地质问题。

（2）考核方式：根据实验操作过程、实验数据记录、实验成果编制和实验表现等进行考核，特别是根据实验成果的正确性评定分数。

（3）成绩评定标准（每次实验按100分计）：

实验操作过程熟练（20分）；

实验数据准确，记录完整（30分）；

实验报告编写规范，图件绘制正确（40分）；

实习表现积极、主动（10分）。

15．执笔人

肖长来教授

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

地下水动力学(642004)实验项目卡1

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	水电比拟实验
4	实验项目编号	64200401
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	1
8	实验性质	必做
9	实验目的	水电比拟方法利用电场和渗流场的相似性，通过电流场模拟渗流场。学生通过实验绘制渗流场分布形态，加深对渗流理论的深入理解。
10	实验内容	用水电比拟仪进行实验，理解水电比拟的原理，掌握流网图的绘制，根据流网计算流量及水位。
11	实验原理	孔隙介质中的渗流现象与导电介质中电流现象之间存在着数学上和物理上的相似性，只要将渗流区按比例缩小为电场模型，就可以用电流传导规律来模拟渗流规律。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性√；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	水电比拟仪
15	实验套数	4
16	开出时间	198009
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	前卫北区理化楼
22	实验地编号	168室
23	一次性材料品名	实验用导电纸、硫酸纸
24	一次性材料	150元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	卞建民、孙晓庆
27	实验项目卡审核人	肖长来

地下水动力学(642004)实验项目卡2

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	贮水系数测定实验
4	实验项目编号	64200402
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	1
8	实验性质	必做
9	实验目的	测定岩土体的贮水系数，深化理解给水度、贮水系数之间的差异
10	实验内容	装填砂、土，构成承压含水层结构；将砂土饱和；打开开关，对岩土体进行释水；同时量测水头下降值、出水量；计算贮水系数。
11	实验原理	单位水头下降、单位面积的饱和岩土体由于水体积膨胀和介质压缩而释放出来的水层厚度即为贮水系数。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性√；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	贮水系数测定仪
15	实验套数	4
16	开出时间	201109
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	前卫北区理化楼
22	实验地编号	168室
23	一次性材料品名	石英砂、方格纸、硫酸纸等
24	一次性材料	200元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	肖长来、孙晓庆
27	实验项目卡审核人	卞建民

地下水动力学(642004)实验项目卡3

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	岩石孔隙度、渗透率测定
4	实验项目编号	64200403
5	网络实验	0
6	每组人数	3
7	计划学时数	2
8	实验性质	必做
9	实验目的	学会应用现代的计算机技术与先进传感器技术，掌握KS-I型气体孔渗测定仪的原理及测试方法，并测定岩心的孔隙度和渗透率。
10	实验内容	在实验过程中认真观察低、中、高渗压力、孔隙压力和环压的变化，学会岩心样品装样及计算机软件的操作,测定岩石的孔隙度和渗透率。
11	实验原理	孔隙度、渗透率测量是岩心常规分析的重要指标，气体孔渗测定仪是在正压下通过玻意耳-马略特定律的应用来测量的。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性√。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	KS-I型气体孔渗测定仪、恒温箱、卡尺等。
15	实验套数	1
16	开出时间	201409
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	前卫北区理化楼
22	实验地编号	171室
23	一次性材料品名	氮气、岩心、胶套
24	一次性材料	50元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	肖长来，赵玉红
27	实验项目卡审核人	卞建民

地下水动力学(642004)实验项目卡4

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	渗压实验
4	实验项目编号	64200404
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	2
8	实验性质	必做
9	实验目的	通过渗压实验，用渗压仪来测定粘性土的渗透系数，掌握渗压仪的工作原理和操作方法。
10	实验内容	采取土样并放到饱和器中进行真空饱和；对土样施加固结压力，使气压表读数达到土体自重压力；记录计量管中水面标高及毫升数，记录A(或B)计量管中水位下降后的标高及毫升数；绘制不同压力的V—I曲线，进行渗透系数计算。
11	实验原理	采用纯气压加荷系统，由空压机通过压力控制器（调压阀）向试样施加一与自重压力相当的固结压力，压力的大小由精密压力表监控，固结过程由百分表监测土样的变形量，待固结稳定后（百分表一小时内读数变化≤0.005mm），即认为土样恢复了天然状态，再进行渗透试验，即得到天然状态下的渗透系数K。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性√；5.研究性□。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	HXTSY-I多功能土壤渗透仪、STQY1-3型渗压仪、空压机、真空泵，饱和器等。
15	实验套数	5
16	开出时间	198309
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	前卫北区理化楼
22	实验地编号	168室
23	一次性材料品名	实验用粘土、滤网
24	一次性材料	30元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	梁秀娟、赵玉红、孙晓庆
27	实验项目卡审核人	肖长来

地下水动力学(642004)实验项目卡5

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	渗流模拟实验
4	实验项目编号	64200405
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	2
8	实验性质	必做
9	实验目的	利用实验装置，观察不同条件下地下水在介质中渗流状态及其特征。
10	实验内容	观察水在岩土中的渗透现象，研究渗流运动状态；观测记录水头及流量的变化关系并绘制其随时间变化曲线图，分析地下水渗流特征；对于稳定流，利用含水层中地下水运动公式进行相应的分析计算。可将地下水渗流设计成为稳定流或非稳定流、承压水流或潜水流。
11	实验原理	水流连续性方程和质量守恒定律；达西定律和裘布依公式。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性√；5.研究性□。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	渗流槽、槽箱（自行设计804020cm，厂家定做）
15	实验套数	4
16	开出时间	198209
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	前卫北区理化楼
22	实验地编号	168室
23	一次性材料品名	实验用石英砂、粘土、方格纸、硫酸纸等
24	一次性材料	200元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	梁秀娟、孙晓庆
27	实验项目卡审核人	肖长来

地下水动力学(642004)实验项目卡6

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	井流模拟实验
4	实验项目编号	64200406
5	网络实验	0
6	每组人数	4
7	计划学时数	2
8	实验性质	必做
9	实验目的	将自然界中的水文地质实体按照一定比例缩制成模型，可以设计成为井流模型进行渗流要素观测。利用观测到的结果，按地下水向井的运动理论公式进行分析计算。
10	实验内容	实验中认真观察、记录不同时间水头、流量的变化情况。观察水在岩土中向模拟井的渗透现象和运动状态; 观测不同距离上观测孔的水头，绘制实际浸润曲线、等水头线及水头降落漏斗图；测定模拟水井的流量；利用地下水向井的运动公式进行分析计算。
11	实验原理	地下水向井的运动方程、数学模型和典型公式，例如完整井的裘布依公式、汉图士-雅可布公式、泰斯公式、布尔顿公式、纽曼公式等。可设计为稳定井流或非稳定井流、承压水井或潜水井、完整井或非完整井。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性□；3.综合性√；4.设计性□；5.研究性□。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	井流实验槽、槽箱（自行设计，厂家定做）
15	实验套数	1
16	开出时间	201109
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	前卫北区理化楼
22	实验地编号	168室
23	一次性材料品名	实验用石英砂、粘土土、滤网、塑料管、方格纸、硫酸纸等
24	一次性材料	200元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程，
26	实验项目卡制定人	肖长来、孙晓庆
27	实验项目卡审核人	卞建民

地下水动力学(642004)实验项目卡7

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	Aquifer-Test上机应用
4	实验项目编号	64200407
5	网络实验	1
6	每组人数	1
7	计划学时数	2
8	实验性质	必做
9	实验目的	学会软件的基本功能，并利用软件技术进行地下水运动的分析计算，包括依据降深预测流量或依据流量预测降深；根据抽水试验资料进行水文地质参数计算。
10	实验内容	熟悉软件，数据录入，参数计算，结果分析。
11	实验原理	地下水向井运动的基本原理，包括水文地质概念模型、地下水流数学模型、定解问题的解（相应的井流方程）等。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性□；3.综合性√；4.设计性□；5.研究性□。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	Aquifer-Test 软件（正版）；计算机；打印机
15	实验套数	30
16	开出时间	200509
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	水利工程与地下水实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	环境与资源学院微机室
22	实验地编号	理化楼350
23	一次性材料品名	打印纸、墨盒
24	一次性材料	15元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	肖长来，孙晓庆
27	实验项目卡审核人	卞建民

地下水动力学(642004)实验项目卡8

1	课程名称	地下水动力学A
2	课程编号	642004
3	实验项目名称	渗流仿真模拟实验（仿真）
4	实验项目编号	64200408
5	网络实验	1
6	每组人数	2
7	计划学时数	2
8	实验性质	必做
9	实验目的	提供复杂多样的仿真实验环境，可以实现稳定井流抽水试验、参数计算和分析，非稳定井流抽水试验、参数计算与分析，群井和干扰井群抽水试验、参数计算与分析，可以极大丰富基础实验、综合性实验、创新实验的内容，提高学生的综合专业素质和科学研究研究能力。
10	实验内容	提供复杂多样的仿真实验环境，学生可以根据实验目的，选取实验场地，确定抽水井布置、井深、井径、水泵（流量、扬程）、观测井布置，不同水文地质条件、不同季节、不同试验方法、不同布井方案，均会得到不同的实验结果
11	实验原理	利用提供的地质与水文地质基础数据库、三维可视化的地层结构模型和地下水数值仿真模拟模型，完成地下水动力学实验模块，包括含水层地下水运动、稳定井流地下水运动、非稳定井流地下水运动、干扰井群地下水运动、创新实验、专业技能训练等主要功能；运用虚拟技术、仿真模拟技术的高度集成，构建大型抽水仿真模拟实验系统（模块）。
12	实验类型	1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性√。
13	实验者层次	本科生
14	实验仪器设备	计算机、地下水仿真模拟软件
15	实验套数	40
16	开出时间	201309
17	教学单位名称	环境与资源学院
18	教学单位编号	64
19	实验单位名称	地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心
20	实验中心编号
21	实验地名称	环境与资源学院微机室
22	实验地编号	理化楼350
23	一次性材料品名	打印纸、墨盒
24	一次性材料	30元
25	面向专业	水文与水资源工程，地下水科学与工程
26	实验项目卡制定人	肖长来孙晓庆
27	实验项目卡审核人	卞建民