水文学教案西华师范大学精品资源共享课程.docx

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水文学教案西华师范大学精品资源共享课程

教案

课程名称水文学

课程编号101000107

课程性质专业基础课

教学时数64

教学对象地理科学专业

授课教师许武成

职称教授

西华师范大学国土资源学院

2009年8月

（一）课程教学目的和要求

目的：

通过该课程的教学，使学生掌握地球上各种水体的分布、性质及其运动规律，并运用水文学理论对水文现象予以分析，构建学生可持续的水资源利用观及为学生今后从事地理教学、科研、参与国民经济建设打下一定的基础。

要求：

掌握各种水体的组成、性质、现象、运动变化及其时空分布规律、水资源及其利用；掌握水文学研究的基本方法以及实践意义

（二）课程教学重点和难点

1、重点：

2、难点：

（三）教学方法

讲授法

（四）课时安排

（一）总课时：

64课时。

（二）课时安排:

课程内容

各教学环节的学时分配

讲课

习题课

实验

设计

绪论

地球上水的性质与分布

地球上水的循环

陆地表面水的组成与运动

课程中期小结与练习

海洋的结构与海水的运动

地下水的结构与运动

人类活动对水环境的影响

课程终期小结与练习

总计（学时）

（五）考核方式

1、考核方式

本课程考试采用笔式、闭卷的方式。

2、成绩构成

课堂成绩10%；课外成绩10%；期终考试80%。

（六）参考教材

（1）丁兰璋.水文学与水资源基础.河南大学出版社.1987

（2）胡方荣.水文学原理.水利电力出版社.1991

（3）天津师范大学地理系.水文学与水资源共概论.华中师范大学出版社.1987

绪论

教研室：

地理科学教研室教师姓名：

罗熙

课程名称

水文学

授课专业及班次

地理科学专业2007级

授课内容

绪论

授课方式及学时

讲授法，学时：

2课时

目的要求

（1）掌握水文学研究的对象、内容、任务及学科体系；

（2）了解水文学发展简史和水文学的地理研究方向；

（3）理解水文现象的主要特点；初步认识水文学研究的主要方法.

重点与难点

（1）教学重点：

水文学研究的对象；水文现象的主要特点；水文学的研究方法。

（2）教学难点：

水文现象的主要特点。

讲授内容及

时间分配

（1）水文学研究的对象。

（2）水文学发展简史。

（3）水文学体系。

（4）水文学的地理研究方向——地理水文学。

（5）水文现象的主要特点。

（6）水文学研究的主要方法。

（7）水文学的课程性质及教学目的要求。

课的类型

讲授课

参考资料

（1）丁兰璋.水文学与水资源基础.河南大学出版社.1987

（2）胡方荣.水文学原理.水利电力出版社.1991

（3）天津师范大学地理系.水文学与水资源共概论.华中师范大学出版社.1987

教学过程：

一、水文学的研究对象及主要内容

（一）研究对象

1、水文学——研究地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律及其与地理环境、人类社会之间相互关系的科学

2、水体——以一定形式存在于自然界中水的总称。

水的形态包括大汽水、河流水、湖泊水、海洋水、湖泊水、沼泽水、冰川水、地下水、土壤水、生物水等。

（二）水文学研究的主要内容及本课程的内容结构

1、主要内容

（1）水分循环及水量平衡（水文学的核心内容）

（2）水的数量、质量及分布

（3）各种水体的性质（物理性质、化学性质）

（4）各种水体的类型结构及运动规律

（5）水在地理环境中的作用（与生态系统、地理环境、人类活动之间的关系）

（6）水资源开发利用及人类活动的水文效应

2、本课程的内容结构

二、水文学的发展简介

水文学经历了从萌芽到成熟、从经验到理论、从定性到定量的历史发展过程。

（一）水文现象定性描述阶段

1、时期：

远古——14世纪未

2、标志

（1）世界上最早的水文观测：

中国和埃及（大禹冶水、随山刊木）

（2）水经注吕氏春秋定性描述各大河流的源流、水情、水文循环的初步概念

（3）特点水文观测定性描述经验积累

（二）水文科学的形成阶段

1、时期：

15世纪初——19世纪未

2、特点：

（1）概念描述进入定量描述

（2）水文理论的形成

3、标志

（1）1674年p.佩罗提出了水量平衡概念

（2）1775年谢才提出了谢才公式（明渠畅流等流速公式）

（3）1802年道尔顿提出蒸发公式

（4）1856年达西定律形成

（三）应用水文学阶段

1、时期：

20世纪—20世纪五十年代

2、特点

（1）水文观测理论体系进一步完善

（2）应用水文学发展

3、标志

（1）工程水文学成为应用水文学的主要分支

（2）产汇流理论计算公式

（3）森林水文学、城市水文学的形成

（四）现代水文学阶段

1、时期：

20世纪50年代以来

2、特点

（1）水文技术科学的发展

（2）分支科学不断诞生

（3）研究方法趋向综合

（4）水资源开发利用、管理、评价成为重点

3、标志

（1）雷达测雨

（2）中子散射法测土壤含水量

（3）放射性示踪测流

（4）同位素测沙

（5）卫星遥感及GIS的利用

（6）水文模拟、随机分析、系统分析方法

（7）水文研究自动化

（8）水资源的评价、管理、优化利用

三、水文学体系

（一）按水体的分类（对象）（传统分类法）

（二）系统水文学体系

1、水文学的学科体系

2、普通水文学：

水文学基本理论、方法

3、水文测验学

4、区域水文学

（1）流域水文学

（2）河口水文学

（3）山地水文学

（4）平原水文学

（5）坡地水文学

（6）干旱区水文学

（7）岩溶区水文学

5、应用水文学

（1）工程水文学

（2）城市水文学

（3）森林水文学

（4）农业水文学

（5）土壤水文学

6、新技术方法

（1）随机水文学

（2）模糊水文学

（3）系统水文学

（4）遥感水文学

（5）同位素水文学

四、水文学地理研究方向及其与其它学科的联系

（一）、水文学的地理研究方向

1、水文学的三个研究方向

（1）地理学方向

（2）地球物理学方向

（3）工程学方向

2、水文学地理方向（地理水文学）

（1）水文学与地理学共同隶属、分别分支

（2）侧重水体运动变化的自然规律，总体演化趋势，与其它地理要素相互关系的综合研究；水体差异的区域性研究

（3）特点：

宏观性、区域性、综合性

（二）、水文学在地理学中的地位

1、地理学的学科体系

2水文学是地理学自然地理的学科分支学科

自然地理包括气候学、地貌学、水文学、土壤地理学、生物地理学等。

五、水文现象的基本特点

（一）水文现象——水循环过程中，水的存在和运动的各种形态，统称为水文现象。

（二）水文现象的特点

1、水循环永无止境

2、周期性与随机性（时间变化上）

（1）、周期性：

年周期、季周期、月周期、日周期

（2）、随机性：

不重复性

3、地区颁布上的相似性和特殊性

（1）相似性：

地带性规律

（2）特殊性：

区域性（差异性）

六、水文学的研究方法

（一）、传统研究方法

1、成因分析法（物理学原理为基础进行水文解释）

2、数理统计法相关分析——经验性模型

3、地理综合防治法——等值线法（地带性规律、非地带性规律）

（二）、新技术方法

七、水文学课程性质及教学目的要求

（一）水文学的学科性质

1、学科性质：

综合性学科

2、部门自然地理学分支学科

（二）课程性质：

专业基础课程（必修）

（三）教学目的

1、掌握水分循环与水量平衡

2、掌握各种水体的运动、变化相互转化的理论及计算方法

（四）、本课程内容结构

邵阳学院城市建设系

教案尾页

一、复习思考题

1、名词解释水文学、水体、水文现象

2、简述水文学的研究对象及主要内容

3、简述水文学的发展简史

4、简述水文学的学科体系地理学中的地位

5、简述水文现象的特点

二、参考文献

1、邓绶林《普通水文学》高等教育出版社1985

2、天津师范大学地理系合编《水文学与水资源概论》华中师范大学出版社1986

三、课后分析

第一章地球上水的性质与分布

教研室：

地理科学教研室教师姓名：

罗熙

课程名称

水文学

授课专业及班次

地理科学专业2007级

授课内容

地球上水的性质与分布

授课方式及学时

讲授法，学时：

6课时

目的要求

（1）掌握天然水的主要理化性质；了解地球上水的分布、水资源涵义与特性；

（2）了解世界及我国水资源的特点。

重点与难点

（1）教学重点：

水的形态及其转化、水温、水的密度；天然水的矿化过程及天然水的分类；世界水资源、我国水资源。

（2）教学难点：

水的形态及其转化；天然水的矿化过程。

讲授内容及

时间分配

（1）地球上水的物理性质：

水的形态及其转化；水的热学性质；水温；水的密度；水色与透明度。

（2课时）

（2）地球上水的化学性质：

天然水的化学成分；天然水的矿化过程；天然水的分类；水体的化学性质。

（2课时）

（3）地球上水的分布与水资源：

地球上水的分布；水资源涵义与特征；世界水资源；我国水资源。

（2课时）

课的类型

讲授课

参考资料

（1）丁兰璋.水文学与水资源基础.河南大学出版社.1987

（2）胡方荣.水文学原理.水利电力出版社.1991

（3）天津师范大学地理系.水文学与水资源共概论.华中师范大学出版社.1987

教学过程：

第一节地球上水的物理性质

地球上水的物理性质包括：

水的形态及其转化、水的热力学性质、水温、水的密度、水色及透明度

一、水质形态及其转化

地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在，在常温条件下三相可以互相转化。

（一）水分子的结构

1、单水分子结构

（1）单水分子结构图

（2）氧原子附近形成负极，氢原子附近形成正极；水分子具有极性

2、水分子聚合体

由于水分子具有极性，故有聚合体

（1）双水分子聚合体

（2）三水分子聚合体

（二）水的三态及其转化

1、冰点与沸点

在一个标准大气压下，纯水0℃为冰点，100℃为沸点

2、水的三态与水温

（1）不同水温水分子聚合体的分布（％）

类型

温度

冰（0℃）

水（0℃）

4℃

38℃

98℃

单水

双水

三水

（2）三个结论

a）随着水温的升高，单水分子比例升高，聚合体比例下降，当温度高于100℃以上时，主要为单水分子。

当温度高于100℃呈气态时，水主要由单水分子组成。

b）随着温度的降低，水分子聚合体不断增多，单水分子不断减少。

水温达到0℃结冰时，单水分子为零，三水分子增多，因三水分子结构特性，使液态水变成固态冰时，体积膨胀10％，若冰变成液态水时，体积减小10％。

c）水温在3.98℃时，二水分子占比重大，而二水分子结合紧密，故密度最大，其为1。

（三）固态水（冰）的结构

1、冰的结构的形成：

氢键起着强烈的缔合作用

（1）每个氢键以等键距与另外四个氧原子相连结，在冰晶中的水分子则具有比较完整的正四面体结构形态

（2）键角增为109°28'，键距亦增至1.01A。

2、冰晶中的内在矛盾主要表现为氢键的凝聚力和氢核的振动、水分子的热运动，前者为吸引因素，后二者为排斥因素。

（四）液态水结构的主要理论模

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