SPOC学校专有课程
地下水动力学
第1次开课
开课时间: 2019年11月10日 ~ 2020年01月22日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 304 人参加
立即自学
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spContent=《地下水动力学》是定量研究地下水在岩土空隙介质中运动规律及其应用的科学,是水文与水资源工程、地下水科学与工程、环境工程、水文地质与工程地质、岩土工程等专业的专业基础课。 中国地质大学(武汉)《地下水动力学》积淀了六十多年的课程建设历史,是湖北省精品课程。
《地下水动力学》是定量研究地下水在岩土空隙介质中运动规律及其应用的科学,是水文与水资源工程、地下水科学与工程、环境工程、水文地质与工程地质、岩土工程等专业的专业基础课。 中国地质大学(武汉)《地下水动力学》积淀了六十多年的课程建设历史,是湖北省精品课程。
—— 课程团队
课程概述

地下水动力学课程主要讲解地下水运动的基本原理、计算方法及试验求参方法。内容主要包括渗流的基本概念、基本定律、基本微分方程和定解条件,均质和层状非均质条件下地下水向河渠运动、稳定井流和不稳定井流的渗流特征、基本公式及试验求参方法等。其教学目的是要求学生掌握以上基本理论,学会运用地下水动力学基本公式求解地下水运动要素的时空分布和水文地质参数。《地下水动力学》是水文与水资源工程、地下水科学与工程、环境工程、岩土工程等专业重要的专业基础理论课,是水文与水资源工程和地下水科学与工程专业学生进一步研究地下水运动规律和定量评价地下水资源的基础;是与地下水紧密相关的专业人员(如岩土工程、地质工程、环境工程等)解决与地下水有关水工环问题的工具。

授课目标

本课程的教学目标是使学生掌握地下水运动的基本概念、基本定律和计算方法,能运用地下水动力学的理论和方法分析水文地质问题、建立相应数学模型、解决水文地质计算问题、定量刻画地下水系统特征。

成绩 要求

1、完成所有课程的学习;
2、完成课程中的作业和测试题;
3、完成课程考试;
4、采用百分制计分,平时成绩(包括单元测验和单元作业)60%,考试40%。60分至84分为“合格”,85分及以上为“优秀”。由任课教师签发课程结业证书,其中成绩“合格”者颁发普通证书,成绩“优秀”者颁发优秀证书。

课程大纲
绪论
课时目标:了解《地下水动力学》的 研究内容、 学科地位、 研究方法和学习要求。
绪论
渗流基本概念和基本定律
课时目标:掌握渗流的基本概念、 渗流基本定律—达西定律、流网特性及绘制方法。
1.1 渗流基本概念
1.2 渗流基本定律—达西定律
1.3 流网
实验—非稳定流渗流实验
实验—水电比拟绘制流网
地下水运动的基本微分方程及定解条件
课时目标:理解水和多孔介质的压缩性,掌握弹性给水度的概念,理解渗流基本微分方程的物理意义和推导过程,掌握渗流数学模型的建立方法。
2.1 水和多孔介质的压缩性
2.2 渗流基本微分方程和数学模型
2.3 潜水流动的布西涅斯克方程
地下水向河渠运动
课时目标:掌握均值均质含水层地下水向河渠稳定运动的基本公式和计算方法,包括有无入渗的潜水条件;掌握层状非均质含水层地下水向河渠稳定运动的计算方法,重点掌握分段法和等效渗透系数方法。
3.1 无入渗补给地下水向河渠一维稳定运动
3.2 均匀稳定入渗的潜水向河渠二维稳定运动
3.3 非均质含水层中地下水向河渠的运动——分段法的应用
实验—剖面二维稳定渗流实验
无越流含水层中的稳定井流
课时目标:理解无越流含水层中的裘布依潜水和承压水稳定井流特性及其与齐姆井流的区别,掌握裘布依潜水和承压水的计算方法。
4.1 井流概述
4.2 裘布依稳定潜水井流
4.3 裘布依稳定承压井流
4.4 齐姆井流与裘布依井流的区别
实验—裘布依型潜水稳定流井流实验
单含水层中地下水完整井流
课时目标:了解Theis井流模型特点、建立条件、基本方程及相关讨论;了解并掌握渗流叠加原理,及半无限、扇形、带状、矩形含水层中的井流计算;理解并掌握变流量井流计算方法;掌握利用抽水试验资料(标准曲线配比法、直线图解法)和水位恢复试验资料求水文地质参数的常用方法;掌握特定条件直线图解法求参方法和利用抽水试验近似确定直线边界的位置。
5.1 无界含水层中的定流量井流(1)——Theis公式
5.1 无界含水层中的定流量井流(2)——Theis公式的讨论
5.2 抽水试验求参——标准曲线对比法
5.3 抽水试验求参——直线图解法
5.4 井群干扰——叠加法
5.5 直线边界附近的井流——反映法(基本方程)
5.6 直线边界附近定流量井流试验数据分析
5.7 变流量井流——基本方程
5.8 水位恢复试验数据分析
实验—非稳定抽水试验
越流系统中承压完整井流
课时目标:了解越流系统的分类,理解第一类越流模型的基本方程及求参方法。
6.1 越流基本概念与越流系统分类
6.2 第一越流系统中的定流量井流
6.3 第一越流系统定流量井流公式的应用
无越流系统中潜水完整井流
课时目标:理解潜水井流的特点与计算方法。
7.1 潜水井流特点
7.2 考虑滞后给水的博尔顿井流模型
7.3 考虑流速垂直分量和弹性储量的纽曼井流模型
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预备知识

高等数学水力学、普通地质学、水文地质学基础。

参考资料

(1)陈崇希,林敏,成建梅. 地下水动力学(第五版),地质出版社,2011。
(2)靳孟贵,成建梅,文章.地下水动力学实验与习题(第二版),中国水利水电出版社,2017。
(3)薛禹群,吴吉春. 地下水动力学(第三版),地质出版社,2010。
(4)Jacob Bear. Hydraulics of Groundwater, McGraw-Hill, 1979。

源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

中国地质大学(武汉)
6 位授课老师
靳孟贵

靳孟贵

教授

成建梅

成建梅

教授

陈刚

陈刚

副教授

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