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工程水文学
第8次开课
开课时间: 2024年09月02日 ~ 2024年12月15日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 459 人参加
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课程评价(91)
spContent=工程水文学是水利工程及涉水工程专业的基础课程,将水文学的基本理论与方法应用于工程建设与管理,研究工程规划设计、施工和管理中的水文问题与设计方法,为水利工程、城乡建设工程、交通运输工程、农业建设工程、环境工程、水务工程等提供水文情势,并融入空间信息技术,提升多学科融合创新思维能力。
工程水文学是水利工程及涉水工程专业的基础课程,将水文学的基本理论与方法应用于工程建设与管理,研究工程规划设计、施工和管理中的水文问题与设计方法,为水利工程、城乡建设工程、交通运输工程、农业建设工程、环境工程、水务工程等提供水文情势,并融入空间信息技术,提升多学科融合创新思维能力。
—— 课程团队
课程概述

工程水文学是一门融合了理论性、工程性和技术性的水利工程及涉水工程专业的基础课程,它将水文学的基本理论与方法应用于工程建设与管理。课程由华中科技大学三位教授主讲,课程教学目标是通过相关的教学活动,帮助学生理解水文循环和水量平衡的基本原理,掌握水文信息采集与处理、流域产汇流计算、水文统计、设计年径流计算、设计洪水计算、水文预报、水库调度的技术和方法,并探索空间科学和信息技术在工程水文学发展中的新应用,提升学生多学科融合的创新思维能力。本课程为后续专业课程学习、研究生备考、科学研究的探索奠定坚实的基础。

本课程的特色和亮点:

1.秉承“绿色观+系统观”的教学理念组织教学内容

秉承绿色发展和系统治理的新时代治水理念,并将其贯穿于工程水文学教学过程中。水利工程建设与管理是一项复杂的系统工程,涉及从天空到大地的多维海量信息,本课程为学习者创建了生动易学的教学环境,并根据水利工程规划设计、施工建设、管理运行的全生命周期涉及的水文问题组织教学内容。

2.多学科交叉融合的教学设计

工程水文学涉及了各种与水有关的信息,服务于人类社会。空间信息技术、智能优化技术、大数据物联网等技术的发展为水文科学的研究开辟了新的途径。本课程结合教学团队的科研成果,将其转化为教学资源,探索新技术在工程水文中的应用,通过多学科技术的交叉融合,为解决复杂的水文问题提供新的研究思路,培养学生多学科融合的创新思维能力。

3.面向全球水安全问题的探究式专题讨论

结合教学团队三位教授在美国一流高校留学和访问交流的先进教学经验,精心设计以人类面临的水问题为导向的启发式专题讨论,引导学生以工程水文学的理论知识为基础,进一步探究解决水安全问题的新思路,激励学生们大胆提出自己的见解,勇于去探索自然界人水共生的奥秘,追寻自己的科研梦想,培养学生的思辨能力和探索精神。

授课目标

使学生理解水文循环和水量平衡的基本原理,掌握水文信息采集与处理、流域产汇流计算、水文统计、设计年径流计算、设计洪水计算、水文预报、水库调度的技术和方法,并探索空间科学和信息技术在工程水文学发展中的新应用,提升学生多学科融合的创新思维能力。

课程大纲
绪论
课时目标:了解水文学、水资源的概念,理解工程水文学的研究内容及其任务,掌握水文循环基本原理与水量平衡计算方法。
1.1 水文学与水资源
1.2 工程水文学研究内容及任务
1.3 水文循环与水量平衡
流域径流形成过程
课时目标:了解河流与流域的基本特征,掌握水文循环中四个重要环节:降水、下渗、蒸发、径流的形成机理,时空分布特征、变化规律及其定量表示方法。
2.1 河流与流域
2.2 降水
2.3 下渗
2.4 蒸散发
2.5 径流
水文信息采集与处理
课时目标:了解水文测站的基本组成情况,掌握降水、水位、流量、泥沙和水质等信息的采集仪器和技术要求,重点掌握流量数据的处理计算方法,水位和流量关系的分析方法,了解遥感技术在水信息中的应用前景。
3.1 测站
3.2 降水与水位观测
3.3 流量测验
3.4 流量数据处理
3.5 泥沙测验
3.6 水质监测
3.7 水文遥感
流域产汇流计算
课时目标:了解表达降雨特征的常用图形,掌握面雨量的基本计算方法;了解流域的产流原理,并掌握基于张力水容量分布曲线概念的蓄满产流计算原理与方法,以及基于下渗曲线的超渗产流计算;掌握用单位线计算径流过程的计算原理与方法,以及单位线转换的计算原理;了解地下径流汇流的常用方法。
4.1 降水特征与降雨量计算
4.2 流域产流分析
4.3 流域蒸发计算
4.4 蓄满产流(计算方法)
4.5 蓄满产流(水源划分)
4.6 超渗产流
4.7 单位线(原理)
4.8 单位线(转换)
4.9 地下径流汇流
水文统计
课时目标:了解水文统计的基本概念、随机变量及其概率分布以及水文频率曲线的线型;掌握水文统计频率曲线的矩估计方法,理解极大似然法估计参数的基本原理,掌握水文频率曲线的适线法以及水文变量的相关分析方法。
5.1 水文统计概述
5.2 水文统计基本概念
5.3 随机变量及其概率分布
5.4 水文频率曲线线型
5.5 水文统计频率曲线的参数估计
5.6 水文频率计算-适线法
5.7 水文统计相关分析
设计年径流计算
课时目标:了解影响年径流的主要因素,掌握具有长期实测径流资料时设计年径流量及其时程分配方法,了解具有短期实测资料以及缺乏实测资料时的设计年径流计算方法。
6.1 设计年径流及径流随机模拟概述
6.2 影响年径流的因素
6.3 有长期实测径流资料时的设计年径流计算
6.4 有短期实测径流资料时的设计年径流计算
6.5 缺乏实测径流资料时的设计年径流计算
6.6 设计年径流的时程分配
6.7 设计枯水流量分析计算
设计洪水计算
课时目标:了解设计洪水、分期设计洪水、入库设计洪水、设计洪水地区组成的基本概念,理解特大洪水处理方法,掌握针对不同的实测资料情况下,分别由流量资料推求设计洪水和由暴雨资料推求设计洪水的计算方法,掌握设计洪峰、设计洪量、设计洪水过程线的具体计算步骤。
7.1 设计洪水概述
7.2 设计洪峰、洪量的计算
7.3 设计洪水过程线的推求
7.4 设计洪水的其他问题
7.5 设计暴雨推求(资料充分)
7.6 设计暴雨推求(资料缺乏)
7.7 由设计暴雨推求设计洪水
水文预报
课时目标:了解精度评定的基本方法,以及相应水位-流量的基本预报方法,掌握马斯京干河道演算方法;了解基于最小二乘法的洪水实时预报方法;了解中长期径流预报的常用数理统计方法;了解施工期的基本水文预报方法;了解新安江径流预报模型的结构、基本概念、流程与计算方法。
8.1 精度评定与短期洪水预报
8.2 洪水实时预报
8.3 中长期水文预报
8.4 施工水文预报
8.5 新安江模型(结构与计算)
8.6 新安江模型(参数与率定)
水库调度
课时目标:掌握水库常规兴利调度图绘制步骤与方法;了解水库常规综合调度图绘制;掌握基于确定性动态规划的水库优化调度模型与方法;了解基于随机动态规划的水库随机优化调度模型与方法;了解水库群联合防洪调度的基本模型及应用条件。
9.1 水库常规调度图绘制(兴利)
9.2 水库常规调度图绘制(综合)
9.3 水库优化调度(确定性)
9.4 水库优化调度(随机性)
9.5 水库群联合防洪调度及应用
新技术应用与探索
课时目标:空间信息技术、智能优化技术、风险管理方法、数值模拟计算等技术的发展为水文科学的研究开辟了新的途径。这些新技术的掌握需要通过专门的课程学习,在有限的课时中本章简要介绍这些新技术在工程水文学中的应用前景,希望通过多学科技术的交叉融合,为解决复杂的水科学问题提供新的研究思路,为同学们今后进一步的探索打下基础。
10.1 GIS在流域特征提取中的应用
10.2 分布式流域水文模型
10.3 无资料中小流域洪水估算方法-SCS模型
10.4 多变量水文分析与计算
10.5 水动力水质模型及应用
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参考资料

      

华中科技大学
3 位授课老师
康玲

康玲

教授

王金文

王金文

教授

陈璐

陈璐

教授

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