工程水文及水资源第二章电子教案

'“工程水文及水资源”第二章电子教案山东水利职业学院授课时间年月日第周星期第节课题§2水文循环2.1水循环2.2河流的自然功能与特征学时2教学目的1、掌握水分循环过程，了解我国及山东水分循环路径2、理解河流的水文功能、生态功能和地质功能、人与河流的和谐共处3、理解河流的基本特征教学重点和难点重点：水分循环过程；河流的水文功能、生态功能、地质功能和人与河流的和谐共处难点：河流的水文功能、生态功能、地质功能和人与河流的和谐共处课型单一课教学方法讲授、启发、演示、举例教具水分循环Flash动画（见课件） 教学过程一、教学思路1、水水分循环我国水分循环路径山东水分循环路径。2、借助课件中的Flash讲授水分循环的概念。3、从河流的形成和发展引入河流的自然功能，进而是对自然功能的解释。4、从人类活动和河流演变的相互影响说明人与河流和谐共处的重要性和必然。5、结合具体河流讲授河流的基本特征。二、教学内容具体设计（一）水文循环结合课件讲授以下内容。1、水分循环产生的物理机制。从内因和外因两方面阐述。2、水分循环的形式和过程。从小循环、大循环阐述。3、我国水分循环的路径。从水汽的来源（太平洋、印度洋）阐述。4、山东地形地貌与降水量之间的关系。从鲁中南为山东全省地势最高、切割最强列的中低山丘陵区向外逐渐过渡到低山、丘陵和山麓冲积平原阐述。（二）河流的自然功能1、河流的水文功能：河流是全球水文循环过程中液态水在陆地表面流动的主要通道。2、河流的地质功能：河流是塑造全球地形地貌的一个重要因素。3、河流的生态功能：河流是形成和支持地球上许多生态系统的重要因素。（三）河流的基本特性及发展规律河流具有多方面的自然功能，其中最基本的是水文方面的功能。从一定意义上说，水文方面的功能决定了其他方面的功能，水文方面的特性决定了其他方面的特性。河流本身、所在的自然环境以及这个环境所支撑的生态系统，三者之间不断互动，在变化中相互调整适应。河流在这种反复调整过程中演化发展，这就是河流自身的发展规律。（四）人类活动和河流演变的相互影响从某种意义上说，人类是通过改造河流才创造了今天的文明世界。但是，随 教学过程着人类社会经济的发展，自然环境受到的干扰越来越大，河流的自然功能也受到越来越严重的损伤。首先是河流集水范围内的自然环境受到各种干扰，例如：森林和草地受到破坏，加重了水土流失；各类建设及生产中的废渣、废料和废水污染了地表水和地下水；各种废气污染了大气，并造成酸雨，导致植被破坏和水体污染；由于温室气体增加导致全球气温的变化，将对人类社会造成不利后果，包括对流域生态系统、河川径流和江河洪水的影响。由于人类开发利用土地，并利用河水发展灌溉、航运、发电、城乡供水等各种功能，从而改变了河流的本来面貌，例如：围垦河流两岸的洪泛土地，从而割断河流与两岸陆地的联系，并侵占洪水的蓄泄空间；引水到河道以外，从而减少河流的径流；筑坝壅高或拦截河水，从而阻拦或改变河水的流路；建造调节径流的水库，从而改变河流的水文律情；利用河流排泄废水，从而改变河流的水质。在改造河流的同时，也改变了河流所在地区的原有生态系统，并创造了城镇村庄、农耕地、人工湿地以及人工河流等各种人工生态系统。以上种种改造，都不同程度地改变了河流天然的水文律情，干扰它的自然功能。河流是一个巨大的系统，具有较强的抵御干扰能力，但如果干扰超过它的自我调节和自我修复能力，其自然功能也将不可逆转地逐渐退化，最终将影响甚至威胁人的生存和发展。我国的不少河流已经发生各种演变，对我国社会经济的可持续发展正在日益形成威胁，需要引起高度重视。（五）河流的基本特征1、水系、干流和支流2、河流分段通过列举山东河流（比如沂、沭河等）说明上述内容。3、河流的纵横断面如下图。 教学过程（六）小结1、让学生举例说明人与河流和谐工处的重要性。2、让学生描述水文循环让后加以点评。（七）布置作业布置作业2-1试导出比降的公式。补充教学内容教学总结 授课时间年月日第周星期第节课题§2水文循环2.3流域及特征2.4降水学时2教学目的1、掌握流域分水线、流域面积概念；点、面降水特性；面雨量的简单计算2、理解降水量的点面关系3、了解流域特征；降水的成因和分类教学重点和难点重点：流域分水线、流域面积概念；点、面降水特性；面雨量的简单计算；降水在水循环中的作用难点：降水的成因和分类；面降水特性课型单一课教学方法讲授、启发、演示、举例教具流域分水线Flash动画；锋面雨Flash动画（见课件）教学过程一、教学思路1、以山东黄河下游的黄河大堤剖析海河流域与淮河流域的分水线，进而阐述流域、流域分水线、闭合流域、流域面积的概念，继而阐述流域的几何特征、地形特征和自然地理特征。2、借助课件中的Flash讲授流域分水线勾绘。3、从日常生活中对降雨的感知让学生自己先行描述对降雨的认识，然后对降雨的成因和分类加以总结。4、借助课件中的Flash讲授不同种类的锋面雨。5、从日常生活中对天气预报的认知让学生说明点降雨量的特性，然后加以总结，并从流域出口的洪水特性说明面降雨量的重要性、特征及计算。6、按照从简单算术平均到加权平均逐步深入的过程讲面平均降水量的计算方法。二、教学内容具体设计（一）流域及特征讲流域的概念注意是否指明“断面”。闭合流域的概念及通常工程上的一般认识。流域的几何特征主要从流域面积、流域长度、流域平均宽度三方面讲授。流域的地形特征主要从流域平均高度和坡度两个方面讲授。结合日照付疃河流域简述其自然地理特征。借助流域分水线Flash动画，说明分水线的概念及勾绘的一般原则。（二）降水1、降水的基本概念、分类、形成及在水循环中的作用从云雾中降落到地面的液态水或固态水，如雨、雪、霰、雹、露、霜等称为降水。形成降水，尤其比较大的暴雨，必须具备二个条件： 一是大量的暖湿空气源源不断地输入雨区；二是这里存在使地面空气强烈上升的机制降水的分类：对流雨；地形雨；气旋雨；锋面雨。2、降水特性的描述. 教学过程（1）降雨量降雨量是指一定时段内降落在某一点或某一流域面积上的水层深度，以mm为单位。（2）降雨历时和降雨时间降雨历时是指一次降雨自始至终所经历的实际时间（３）降雨强度　降雨强度表示单位时间内的降雨量，以mm/min或mm/h计，简称雨强。（４）降雨面积指降雨笼罩的水平面积，以km２计。３、降雨的表示方法（１）降雨过程线（２）降雨累积曲线如下图。（3）降雨量等值线图法降雨量等值线图是表示某一地区或流域的次降雨量或时段（如h、d、月、年）降雨量地理分布的常用工具。4、流域平均降雨量的计算（1）算术平均法式中——某一指定时段的流域平均雨量，mm；  N——流域内的雨量站数；        Pi——流域内第i站指定时段的雨量，mm,。（2）泰森多边形法式中——第i站代表面积占流域面积的比值，称权重。 教学过程（3） 等雨量线法式中——相邻两条等雨深线间的面积，km2；——相邻两等雨深线值上的平均，mm。5、降水量的点面关系式中——点面折算系数；——点雨量，mm。（三）小结1、水利工程地点以上流域的水文情势直接影响着工程规模。所以要树立流域的概念。2、降水条件反映了一个流域水资源的好坏，所以降水量的特性和计算是本课的一部分知识内容。（四）布置作业布置作业2-2地形等高线勾绘补充教学内容教学总结授课时间年月日第周星期第节 课题§2水文循环2.5蒸发与下渗2.6径流与水量平衡学时2教学目的1、掌握径流的表示和度量；水量平衡的基本概念2、了解水面蒸发、土壤蒸发、植物散发概念；下渗的物理过程和容量曲线3、理解径流的物理机制；流域总蒸发概念。教学重点和难点重点：径流的表示和度量；水量平衡的基本概念。难点：径流的物理机制；水量平衡的应用课型单一课教学方法讲授、启发、举例教具教学过程一、教学思路1、以北方地区年降水量的80％～90％耗于蒸发这一现象，说明蒸发对降雨径流的影响。虽然指出流域蒸发的组成，但不重点阐述各分项的计算，重点说明从整体分析蒸发的理由。2、下渗的物理机制仅做一般讲解。Horton下渗容量曲线只说明其适用条件、公式意义，对参数的确定留做思考题。天然条件下的下渗仅以单点下渗做一简要说明。3、从河道水流的组成讲授地面径流、地下径流的概念。把降雨径流的物理机制从产流和汇流两个过程来阐述。4、结合实例讲授径流的表示方法。5、从水分循环各环节存在联系出发说明之间关系研究的重要性，进而说明学习流域水量平衡的意义和重要性。同时对前述内容做一复习。6、从水量平衡的基本概念出发给出任意区域、任意时段内的水量平衡方程，然后具体到全球水量平衡方程和流域水量平衡方程。二、教学内容具体设计（一）蒸发与下渗1、蒸发的概念，流域蒸发的概念。式中——计算时段内的全流域蒸发量，mm；P——计算时段内的全流域平均降水量，mm；R——计算时段内的全流域平均径流量，mm；——计算时段始、末流域蓄水变量值，mm。2、水文水资源校内实训现场讲授水面蒸发，同时阐述土壤蒸发和植物散发。3、简述下渗的概念和下渗的物理过程。4、下渗容量曲线 教学过程5、天然条件下的下渗就单点的时段雨强和下渗能力之间的关系说明，同时指出问题的复杂性。（二）径流与水量平衡1、径流的概念和补给重点说明雨水的补给。2、降雨径流的形成过程（1）产流过程在讲授产流的过程中，讲清各种损失量、壤中流、基流的概念。（2）汇流过程分河网汇流和坡面汇流。3、径流的度量（1）流量Q单位时间内通过河流某一断面的水量称为流量，以m3/s计。（2）径流总量W     指历时内流过某一断面的径流体积，也称总水量，以m3 ，  104m3，108m3  计。有时也用时段平均流量与时段的乘积表示，如（m3/s）·月或（m3/s）·日等。（3）径流深R为将径流总量W平铺在流域面积F上的水深，以mm计。式中W——时段T内径流量，m3；——时段T内平均流量，m3/s；T——计算时段，s；F——流域面积，km2 。（4）径流模数M平均单位流域面积上的流量，以m3/(s.km2)或L/(s.km2)计。（5）径流系数某一时段的径流深R与该时段内流域平均降雨深度P之比称为径流系数，即：4、水量平衡1、水量平衡的基本原理和其通式水文循环过程中，地球上对任一地区、任一时段进入的水量与输出的水量之差，必等于该区域内蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理。例如就全球的整个大陆，其方程为： 教学过程2、具体水量平衡方程（1）全球水量平衡方程                                 （2-19）即全球多年平均的蒸发量等于多年的降水量。（2）流域水量平衡方程讨论以下几种情况：任意时段、闭合流域且无跨流域引水；多年平均情况总结：A．水量平衡方程与所讨论的区域有关B．水量平衡方程与时段长短有关。（三）小结让学生回答径流的表示方法，让后加以总结。（四）布置作业布置作业2-3水量平衡方程应用补充教学内容教学总结'