工程水文学作为港口航道与海岸工程专业的“专业基础课”,前置课程为《海岸动力学》和《水文统计学》等基础课程,涉及到河川水文和海洋水文两大部分。河川水文部分主要包括河川水文基础知识、河川水文测验、水文统计基础知识、河道工程设计水位及流量推求,该部分又涵盖设计洪水和通航水位等内容;海洋(海岸)水文部分主要包括波浪、潮汐、近岸海流等海洋三大动力因素,其中波浪部分的内容相对较多,涉及到海浪要素与分类、风况和海况的基础知识、海浪要素的统计规律、海浪谱的基础知识、设计波浪要素的推求、风成浪的计算、近岸波浪浅水变形计算以及港内波高分布计算等。这些知识一方面是后续的专业课程学习中必须具备的知识,同时也是学生毕业后在港口、航道及海岸工程的规划、设计、施工工作中经常涉及到的知识内容。
本课程与大学一二年级学习的数学、物理等基础课程比较,其系统性较弱,而且涉及的知识面相对较宽,既有陆地的气象、降雨、河流等基本概念,又有海洋中的波浪、潮汐、潮流等基本概念。同时,课程对于数理基础知识要求较高,一方面要学习海浪的不规则性,必须从统计含义上定义“特征波高”,探讨其分布规律,着重掌握各种特征波高的定义及其差异性,理解各种特征波高在工程上的实际用途。另一方面,由于台风等恶劣天气的随机性,波浪存在长期的分布规律,需要结合波高定义及其分布规律,理解一个“波列”(一个波浪过程)的波高分布(短期分布)与不同“波列”之间的长期分布规律的差异,这在概念上较为抽象,理解起来有一定的难度。近岸波浪的传播变形问题中的潮汐、潮流方面,既涉及到天体运动等天文学方面的基础知识,又涉及到地形地貌与潮波相互作用等方面的知识,对学生来说也是一个比较大的挑战。
本课程跨多门学科,交叉融合,知识面广,数理知识要求高。只有认真学习,细心琢磨,才能掌握精髓、灵活应用。
结合河海大学世界一流水利特色的办学定位,围绕“港航并重、河海兼顾”专业导向,履践新工科创新实践复合型人才的培养需求,融合国内外先进教学理念和方法,坚持立德树人、知识育人、实践成人,实现科教协同、数智赋能、思政入心的人才培养。
知识目标:让学生充分理解港口航道与海岸工程建设中的水文情势,熟练掌握设计参数的推求方法、规范要求和应用场景;
能力目标:使学生综合运用数理方法和工程原理,灵活解决实际工程问题,具备自主创新、科学探索的研究能力;
素质目标:价值引领知识传授,将思政育人与新工科课程教学目标相融合,发扬上善若水、笃学敦行的河海文化,传承治水报国的大禹精神。
1、系统学习过高等数学、概率论与数理统计、河流动力学、海岸动力学、港口工程导论等前置课程;
2、具备较好的分析计算能力和一定的数学模型基础知识。
中文教材:
1.邱大洪.《工程水文学》(第四版),人民交通出版社,2011.
2.冯卫兵,冯曦,曹海锦.《海洋工程水文学》,河海大学,2023.
行业规范:
1.中华人民共和国交通运输部,《港口与航道水文规范》(JTS145-2015),2015.
2.中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,《内河通航标准》(GB50139-2014),2014.
3.中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),2013.
4.中华人民共和国交通运输部,《水运工程水工建筑物原型观测技术规范》(JTS235-2016),2016.
5.中华人民共和国交通运输部,《波浪模型试验规程》(JTJ/T234-2001),2001.
6.中华人民共和国水利部,《河工模型试验规程》(SL 99-2012),2012.
7.中华人民共和国交通运输部,《海港总体设计规范》(JTS165-2013),2013.
8.中华人民共和国交通运输部,《河港工程总体设计规范》(JTJ212-2006),2006.
其它参考资料:
1.黄祖珂, 黄磊,《潮汐计算与原理》,中国海洋大学出版社,2005.
2.朱建荣,《海洋数值计算方法和数值模式》, 海洋出版社,2003.
3.Mei, C. C., Stiassnie, M. & Yue, D. K. P. Theory and applications of ocean surface waves. Advanced Series on Ocean Engineering 23. World Scientific. 2005.
4.Svendsen, I. A. Introduction to nearshore hydrodynamics. Advanced Series on Ocean Engineering 24. World Scientific. 2006.
5.权威期刊,详参河海大学A类期刊目录.