西北农林《工程水文学》教学大纲.docx

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1、工程水文学教学大纲一、课程说明课程号07086课程名称工程水文学学时48学分3先修课程高等数学、概率论、工程测量、水力学内容简介本课程是本科水利水电工程专业和农业水利工程专业的一 门学科基础必修课,本科热能与动力工程专业的一门学科基础选 修课。主要内容包括水文循环过程、水文信息、的采集与处理、水文 统计、产汇流分析计算、水文预报、设计年径流分析计算和设计 洪水分析等。通过本课程的学习，为学习后续专业课打下基础，并为毕业 后从事水文分析计算、水利水电工程规划管理及科学研究打下基 础。推荐教材/ 参考书目1 ,芮孝芳主编.水文学原理.中国水利水电出版社. 2004年2 .魏文秋主编.水文信息技术.

2、武汉大学出版社.2003年3 .宋星原主编.工程水文学题库及题解.武汉大学出版社.2003 年4 .詹道江.工程水文学.第四版.北京:中国水利水电出版社,20095 .叶守泽主编.水文水利计算.北京：中国水利水电出版社.2003二、历史沿革工程水文学课程是水利类专业的一门基础必修课，是研究水文现象变化 规律及其在工程中应用的一门课程，主要讲授与水利水电工程相关的水文学理论 和方法。结合专业需要，使学生熟悉水文现象的基本规律，了解水文测验技术和 水文预报的基本方法；掌握水文学的基本原理、水文分析计算的基本理论和方法; 为学习后续专业课打下基础，并为毕业后从事水文分析计算、水利水电工程规划 管理及

3、科学研究打下基础。（1）课程发展历史悠久，80多年的发展形成了鲜明的教学特色西北农林科技大学是我国最早开展工程水文学教学的高等院校之一。建 校之初，李仪祉、沙玉清等老一代专家教授在吸收苏、美等国的先进技术的基础 上，编写了我国最早的农田水利学教材，开展了农业水文学教学内容。20 世纪60年代后期，以沈晋教授为主的水文教研组以美国的R.K林斯雷、M.A寇 乐等合著的工程水文学为蓝本，编写了包括水文气象、河川径流、泥沙、河 流流量及其测算方法为主的自编教材。1980年，华东水利学院、西北农学院（现 西北农林科技大学）和武汉水利电力学院合编水文及水利水电规划上册。1985 年,贺缠许教授参与审查了全

4、国第一版水利电力类专业规划教材工程水文学。 20世纪60年代和80年代贺缠许教授和张炳勋副教授先后参与审查陕西省中 小流域设计暴雨洪水图集和陕西省各地区水文实用手册，为我校工程水文教学 积累了丰富的实践经验和基础资料。1999年后，我校农业水利工程专业、水文 与水资源专业、水利水电工程专业和热能与动力工程专业将工程水文学与水 利计算合并为一门课程开设，使用我校参编的中国农业出版社国家农林院校十 五规划教材工程水文与水利计算；水土保持专业开设的水文与水资源学 课程，使用我校主编的中国林业出版社高等院校面向21世纪课程教材水文与 水资源学。从2009年开始，我校农业水利工程专业、水利水电工程专业和

5、热 能与动力工程专业又将工程水文学与水利水能规划分为两门课程开设， 其中工程水文学主要使用我校参编的黄河水利出版社全国高等院校水利水电 类精品规划教材工程水文学；并根据水文水资源工程专业培养方案，拓宽了 工程水文学的教学，先后为水文水资源工程专业开设水文统计、水文 分析计算、随机水文学、水文学原理、水文预报等课程。自1995年， 课程团队先后为农业水土工程、水利水电工程和水文学及水资源专业的研究生开 出了随机水文学、专门水文学、水文随机过程、流域水文模型 等课程，出版了专门水文学教材。经过近八十年的教学实践与建设，我校水文学教学已从农业水文学体系发展 到目前内容丰富的工程水文学教学内容体系；从

6、以灌溉工程规划水文计算到目前 水利水电工程相关的水文分析计算，在农业水文学、旱区中小型流域暴雨洪水分 析计算、黄土高原地下水文学和水文统计等方面形成了鲜明的教学特色。本课程 于2012年被批准为学校首批本科优质课程建设项目。（2）教学改革不断深化，教学内容和教学方法日趋合理与完善工程水文学课程具有内容丰富、知识面宽、概念抽象和计算繁琐等特点。 课程团队秉承老一辈专家教授严谨的治学态度，以提高课程教学效果为目标，积 极开展教学内容、教学方法和教学手段的改革与研究,总结教学经验;立足西北， 从旱区水文特性出发，在讲授水文学一般理论和方法的基础上，增加讲授了旱区 农业水文问题、中小型流域突发性暴雨洪

7、水分析、旱区水文极值和黄土坡面水文 机理等，进一步完善了课程体系。结合我校农业水利工程专业陕西省名牌专业建 设、教育部二类特色专业建设、工程教育专业认证和水文水资源工程专业陕西省 特色专业建设、工程教育专业认证以及相关专业硕士点和博士点建设计划支撑, 在理论教学方面，根据学科发展，更新课程内容，结合课程团队成员承担的科研 和生产项目，为本科生学生开设了教授专家讲座，采用启发式教学、精讲多练、 实例教学等多种教学方法；在实践教学方面，重视辅导、自学和实训相结合 的教学方法；在教学手段上，利用现代多媒体教学手段，探索工程水文学多 元辅助教学法；在考核方式方面，形成了作业、平时考核、课程论文/设计和

8、试 卷相结合的综合评定法。另外，课程团队总结启发式和引导式教学法，激励学 生自主学习的积极性；通过引进重点大学优秀博士，实现了教学队伍的新老交替 及教学内容、教学方法和教学水平的不断改进和提高。（3）重视教学环境和教学资源建设，不断强化实践教学八十年来，经过几代教师的辛勤工作，课程团队在课程教材编写、实习基地 建设、多媒体课件、网络资源开发、教学模式探索等方面，均取得了丰硕的成果。 在学校原有水文测验实验室、气象实验站、人工降雨大厅、水工厅和计算机室等 实验室的基础上，近五年补充购置了超声波探测仪、数字雨量计、测流取沙仪和 击式采样器等多台（套）水文实验仪器，并建立了水循环模拟实验室、水文资料

9、 室、3S实验室等，使得工程水文学的实践教学具有了完整的硬件条件。2005年千阳水文站、益门镇水文站、宝鸡市水文局正式挂牌为西北农林科 技大学工程水文学课程实习基地。学院拥有水利部西北水利实验中心、陕西 省水利工程质量检测中心站、咸阳西北水利工程咨询有限公司（甲级）、西北水 利水电建设监理中心（甲级）和西北水利水电建筑勘察设计院（乙级）等机构， 这些机构成为学生进行实际工程水文计算的依托。另外，我校黄土高原土壤侵 蚀与旱地农业国家重点实验室、旱区农业水土工程教育部重点实验室也是 工程水文学课程原理性实习和研究的基地。同时,主编和参编的全国高等院校水利水电类精品规划教材工程水文学、 国家农林院校

10、十五规划教材工程水文与水利计算和面向21世纪课程教材水 文与水资源学等作为教学用书，体现了我校课程的教学特点；课程团队结合工程实践编写的工程水文学实验指导书、水文信息采集与处理实习指导书、水文 水利计算课程设计指导书、水利水能规划课程设计指导书等为实验实习和实训提 供了丰富的资料。（4）积极开展国际交流与师资队伍建设，培养了一支以年轻博士为主体的 师资队伍我校实施以提高师资队伍整体素质和创新能力为中心，以建设创新团队和 支持高层次创造性人才为重点，加强师资队伍建设的人才强校战略。课程团队 与美国德州农工大学、衣阿华州大学和美国犹他州大学具有良好的合作基础，博 士学位人数达85.7%,教学力量强

11、，是一支以年轻博士为主体的师资队伍。2014年4-6月邀请美国内布拉斯加林肯大学流域模型专家Michael W. Van LieW博士为我校水利类本科生讲授工程水文学和地面径流与水质模型两 门课程，为水利类专业研究生讲授流域水文模型，本课程团队的全体老师全 程观摩教学过程，吸收了国外先进的工程水文方面的最新研究成果及教学理念和 方法。三、教学内容章名教学内容第一章 绪论水文学；工程水文学的研究方法；水文学的发展。第二章水文循环与径流形成水文循环与水量平衡；河流与流域；降水；土壤水、入渗 与地下水；蒸散发；径流。第三章水文信息采集与处理测站与站网；水位观测；流量测验；泥沙测验与计算；水 质监测；

12、水文调查与水文遥感。第四章 水文统计概率的基本概念；随机变量及其概率分布；水文频率曲线 线型；频率曲线参数估计；水文频率计算适线法；相关分 析。第五章设计年径流分析计算影响年径流的因素；具有长期实测资料时设计年径流量分 析计算；具有短期实测资料时设计年径流量分析计算；缺 乏实测资料时设计年径流量分析计算；流量历时曲线；设 计枯水流量分析计算第六章 由流量资料推求设计 洪水设计洪峰流量及设计洪量的推求；设计洪水过程线的推 求；分期设计洪水；入库设计洪水；设计洪水的地区组成。第七章 流域产汇流计算降雨径流要素计算；流域产流分析；产流计算；流域汇流 计算。第八章 由暴雨资料推求设计 洪水直接法推求设

13、计面暴雨量；间接法推求设计面暴雨量；设 计暴雨时空分配的计算；由设计暴雨推求设计洪水；小流 域设计洪水的计算。第九章 水文预报短期洪水预报；洪水实时预报方法；水文预报精度评定。第十章 河流泥沙计算多年平均输沙量的估算；输沙量的变化；悬移质的颗粒级 配。四、教学设计工程水文学是将水文学的基本原理和方法应用到工程实践中的一门应用 水文学，该课程体系不仅涵盖丰富的理论知识，还具有很强的实践经验性。课程 团队在总结、吸收我校工程水文学近八十年教学经验的基础上，结合近年水 利科技的发展、信息技术的创新和工程实践的需求，在授课中一直将工程实例贯 穿于理论知识的讲授中，促进同学对理论知识的理解，同时增加工程

14、实践锻炼, 使同学能够将理论知识应用于工程实践中，形成了单项实例促进理论知识吸收, 综合工程实例锻炼理论知识应用的理论联系实践的教学理念。在此教学理念的 指导下，以掌握基本原理和方法、锻炼学生能力和拓宽专业视野为目的，针对不 同的教学内容的特点，课程团队对教学过程进行了全面设计。（1）基本原理：以课堂授课和室内实验为主，以网络授课、相关专题教学 片和野外实习为辅，并用适量的习题和思考题促进学生的理解。（2）计算方法：以工程实例中相应问题为素材，以手工为主，辅以通用计 算机软件（EXCEL）讲解计算步骤，并要求学生用编写相关习题的计算机程序， 一方面加深学生对方法的理解，另一方面提高学生的编程能

15、力。（3）知识拓展：对工程水文学涉及到的工程专题，教师提炼问题，布置任 务，学生以组为单位查阅相关学术期刊、工程设计报告、相关专题总结等，撰写 学科进展报告，开展学生课堂，老师参与讨论。同时对学科前沿问题，通过聘请 国内外知名专家学者以学术报告形式，扩展课程内容，开拓学生视野。（4）能力培养：以习题和思考题为主，加深学生对基本原理和基本方法的 理解，以相应知识模块的实例促进基本知识和原理的应用。同时在全部内容讲授 结束后，布置综合性水利工程水文分析计算问题（大作业或课设），促进学生理 解课程各知识模块之间的关联性，形成一个有机的工程水文知识体系，并培养学 生分析和解决实际工程的能力。（5）课程

16、考核：以平时作业、课程报告、实验实习、课程设计、测验、考 试等多种形式对该课程进行考核。五、教学方法工程水文学不仅涵盖丰富的理论知识，还具有很强的实践经验性。课程 团队在总结、吸收我校工程水文学近八十年教学经验的基础上，结合近年水 利科技的发展、信息技术的创新和工程实践的需求，在单项实例促进理论知识 吸收，综合工程实例锻炼理论知识应用的理论联系实践的教学理念的指导下， 总结出了以课堂授课与网络教学平台结合、室内实验与野外实习结合、课后习题 与综合性工程（课程设计）结合、手工计算与程序设计结合、课堂讨论与自主学 习结合、主讲教师与校外专家教授结合的六结合教学方法。（1）课堂授课与网络教学平台结合

17、：在课堂讲授水文学的基本知识、原理 和方法的基础上，通过工程水文学课程网络平台提供多媒体课件、课程录像、 课程测验、规范规定和工程设计报告等辅助材料，以延伸学生学习的时间和空间。（2）室内实验与野外实习结合：在室内演示、模拟水文现象发生发展规律 和水文测验仪器基本结构和原理的基础上，通过水文站实习以锻炼学生的水文测 验机能，熟悉水文测验规范和资料整编方法。（3）课后习题与综合性工程（课程设计）结合：在每个知识模块授课的过 程中，布置适量的习题和思考题，促进学生对基本原理和方法的理解。课程全部 知识讲授结束后，结合教师的工程实践项目，布置一个综合性较强的大作业或课 程设计，使学生对整个课程知识模

18、块之间的联系得以了解，并锻炼学生分析解决 实际工程的水文问题。（4）手工计算与程序设计结合：本课程中的计算方法多，计算工作量大， 授课过程中对各种计算方法的原理和步骤以手工计算为主进行讲解，以通用计算 机软件（如EXCEL）和程序设计语言（VB、Matlab等）结合例题加深学生对原 理和方法的理解，以培养学生利用软件和程序进行水文分析计算的能力。（5）课堂讨论与自主学习结合：督促和鼓励学生查阅水文计算规范、工程 设计报告、水文专题报告、辅助教材和相关学术期刊等辅助教学材料，归纳总结 学习中存在问题，开设学生课堂，以小组汇报、全体讨论、老师点评等多种形式 解决课程中的难点和重点问题。（6）主讲教

19、师与校外专家教授结合：本课程以主讲教师讲授为主，同时还 聘请国内外知名专家教授开设课程或对水文学的研究热点和前沿做学术报告，以 扩展学生的视野，提升学生学习的积极性，了解水文学的发展动态。通过近年来的教学实践，以上教学方法使学生掌握了本课程的基本知识结构, 锻炼了学生分析解决实际问题的能力，扩宽了学生的专业视野，激发了学生学习 的积极性，取得了良好的效果。六、教学手段工程水文学是一门集原理、方法、技术与实践为一体的应用水文学，课程 团队在单项实例促进理论知识吸收，综合工程实例锻炼理论知识应用的理论联 系实践的教学理念指导下，形成了以课堂多媒体授课为主，辅以实验、实习、工 程实训、学生课堂和网络

20、答疑等多种形式的综合性教学手段。（1）多媒体授课。课程团队成员在收集了校工程水文学课程历代教师教学 素材（挂图、幻灯、教学录像等）的基础上，从2000年开始就陆续制作课堂多 媒体课件，并逐步用于实际教学，近年来经过集体讨论、多次修改，己形成了课 组集体编制的工程水文学多媒体课件，通过动画、录像、软件等讲授基本原 理和方法。（2）实验实习。通过室内实验和野外实习，使学生深入了解水文现象的发 生发展规律，掌握水文测验仪器的基本原理、水文要素的基本测验方法、资料整 编的方法和规范。（3）网络答疑。课程团队结合我校千门课程上网工程已初步完成了工程 水文学课程的网络平台建设，并投入运行，设置了辅导答疑和

21、课程邮箱两个模 块用于解答学生再课程学习中的疑难问题，并及时总结归纳，对普遍问题，通过 加强课堂讲授或开设辅导课进行解决。（4）专家课堂。课程团队聘请国内外知名专家教授对水文学研究的热点和 前沿做学术报告，以扩展学生的视野，提升学生学习的积极性，了解水文学的发 展动态。（5）工程实训。以实际水利工程设计运行中的水文问题为素材，教师归类 凝练课程大作业或课程设计题目，通过这种综合性实训，增强理论知识体系的应 用性，了解各相关课程之间的联系，锻炼学生处理实际工程问题的能力。（6）学生课堂。学生针对习题、大作业（或课程设计）、水文专题、学术 报告等中的一些具体水文问题，开设学生课堂，以小组汇报、全体讨论、老师点 评等多种形式解决课程中的难点和重点问题，并了解课程及水利学科的前沿动态。通过近几年教学实践证明，这些教学手段的灵活运用，使学生在掌握扎实宽 厚的水文学基础知识和理论的同时，提高了学生分析处理实际问题的能力，激发 了学生自主学习的积极性，取得了良好的学习效果。