地下水?dāng)?shù)值模擬實驗教學(xué)大綱

地下水?dāng)?shù)值模擬實驗教學(xué)大綱01．教學(xué)單位名稱：環(huán)境與資源學(xué)院02．實驗中心名稱：水利工程與地下水實驗教學(xué)中心03．課程名稱：地下水?dāng)?shù)值模擬04．課程代碼：64200805．課程類別：專業(yè)教育課06．課程性質(zhì)：必修/選修07．課程學(xué)時：48學(xué)時，其中含實驗16學(xué)時08．課程學(xué)分：309．面向?qū)I(yè)：地下水科學(xué)與工程，水文與水資源工程10．實驗課程的教學(xué)任務(wù)、要求和教學(xué)目的教學(xué)任務(wù)使學(xué)生掌握地下水?dāng)?shù)值模擬數(shù)據(jù)獲取的一般方法，學(xué)會基于有限差分法和有限單元的主流地下水?dāng)?shù)值模擬軟件的一般操作技術(shù)，完成非穩(wěn)定地下水流運動問題和溶質(zhì)運移問題的數(shù)值模擬練習(xí)，進(jìn)而深入理解地下水?dāng)?shù)值模擬的原理和特點。教學(xué)要求（1）要求學(xué)生能夠?qū)φ諏嶒瀮?nèi)容完成相關(guān)的預(yù)習(xí)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作；（2）要求學(xué)生能在教師指導(dǎo)下，能夠在課堂上完成實驗全程操作，并掌握操作過程中所涉及問題的基本原理；（3）對實驗結(jié)果能夠給出合理的分析和解釋，并對結(jié)果的可靠性做出判斷；（4）能夠運用所學(xué)軟件解決地下水流運動和溶質(zhì)運移的一般性問題模擬計算。教學(xué)目的通過實例教學(xué)，使學(xué)生將理論與實踐有機(jī)地結(jié)合起來，在實際操作中加深對理論的掌握程度；了解國內(nèi)主流模擬軟件的結(jié)構(gòu)、功能，并能應(yīng)用這些軟件解決基本的實際水文地質(zhì)問題。11．學(xué)生應(yīng)掌握的實驗技術(shù)及實驗?zāi)芰Γ?）了解數(shù)值模擬過程中數(shù)據(jù)的獲取與處理過程；（2）掌握地下水?dāng)?shù)值模擬的主流軟件的使用方法及具體操作過程；（3）掌握地下水流與溶質(zhì)運移問題的模擬技術(shù)；（4）能夠運用地下水?dāng)?shù)值模擬方法分析和解決實際問題。12．開設(shè)實驗項目開設(shè)實驗項目一覽表實驗項目編號實驗項目名稱實驗類型實驗性質(zhì)實驗學(xué)時每組人數(shù)首次開出年月64200801地下水?dāng)?shù)值模擬各種等值線數(shù)據(jù)獲取驗證性必做21200051064200802非穩(wěn)定地下水流動問題有限差分法實習(xí)綜合性必做81200051064200803溶質(zhì)運移問題的有限差分法實習(xí)驗證性必做21200051064200804非穩(wěn)定流問題的有限單元法實習(xí)綜合性必做41200051013．實驗教材或指導(dǎo)書或主要參考資料杜新強(qiáng)，地下水?dāng)?shù)值模擬基礎(chǔ)與應(yīng)用，自編，2013.1014．考核要求、考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核要求：掌握實驗內(nèi)容，會應(yīng)用相關(guān)技術(shù)分析實際水文地質(zhì)問題?？己朔绞剑航處煶鲱}，學(xué)生上機(jī)操作，輸出結(jié)果，教師根據(jù)上機(jī)過程及提交的結(jié)果評定分?jǐn)?shù)。成績評定標(biāo)準(zhǔn)：（1）實驗操作認(rèn)真，操作過程符合實驗要求與規(guī)定（10%）；（2）實驗數(shù)據(jù)記錄完整、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確、實驗結(jié)果正確（40%）；（3）對討論及分析問題的理解及回答完整、準(zhǔn)確（30%）；（4）實驗報告格式規(guī)范、內(nèi)容完整、表達(dá)清晰（20%）。

地下水?dāng)?shù)值模擬(642008)實驗項目卡1No字段名填寫內(nèi)容1課程名稱地下水?dāng)?shù)值模擬2課程編號6420083實驗項目名稱地下水?dāng)?shù)值模擬各種等值線數(shù)據(jù)獲取4實驗項目編號642008015網(wǎng)絡(luò)實驗06每組人數(shù)17計劃學(xué)時數(shù)28實驗性質(zhì)必做9實驗?zāi)康恼莆盏叵滤當(dāng)?shù)值計算所需的各種等值線的數(shù)據(jù)處理方法。10實驗內(nèi)容1.Surfer軟件繪制等值線圖的基本原理；2.Surfer軟件繪制含水層高程、初始地下水位等11實驗原理地下水?dāng)?shù)值模擬過程中，需要輸入地表高程、含水層頂?shù)装甯叱?、地下水初始水位等?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要通過勘探和測量工作獲得，但數(shù)據(jù)量十分有限，通過繪制等值線將有限實測數(shù)據(jù)均勻離散化為區(qū)域分布的數(shù)據(jù)。12實驗類型13實驗者層次本科生14實驗儀器設(shè)備電腦，SURFER軟件，投影儀，打印機(jī)15實驗套數(shù)6016開出時間20051017教學(xué)單位名稱環(huán)境與資源學(xué)院18教學(xué)單位編號6419實驗單位名稱水利工程與地下水實驗教學(xué)中心20實驗中心編號14270321實驗地名稱微機(jī)室22實驗地編號北區(qū)理化樓35023一次性材料品名打印紙1包，硒鼓24一次性材料1元25面向?qū)I(yè)地下水科學(xué)與工程、水文與水資源工程地下水?dāng)?shù)值模擬(642008)實驗項目卡2No字段名填寫內(nèi)容1課程名稱地下水?dāng)?shù)值模擬2課程編號6420083實驗項目名稱非穩(wěn)定地下水流動問題有限差分法實習(xí)4實驗項目編號642008025網(wǎng)絡(luò)實驗06每組人數(shù)17計劃學(xué)時數(shù)88實驗性質(zhì)必做9實驗?zāi)康恼莆誐ODFLOW使用方法，并深入理解非穩(wěn)定地下水流問題的有限差分方程求解過程，會應(yīng)用該方法分析和解決實際問題。10實驗內(nèi)容以加拿大Waterloo水文地質(zhì)公司開發(fā)的VisualMODFlow為工具，采用數(shù)值計算實例，進(jìn)行上機(jī)操作及結(jié)果分析。具體內(nèi)容包括底圖導(dǎo)入、空間剖分及調(diào)整，模型條件輸入，模型識別、驗證以及模型預(yù)報。11實驗原理采用差商代替導(dǎo)數(shù)，進(jìn)行求解地下水流運動的偏微分方程是有限差分法的基本原理。目前國際上的主流求解程序為美國地質(zhì)調(diào)查局開發(fā)的MODFLOW，本實驗擬采用該軟件作為求解工具。12實驗類型13實驗者層次本科生14實驗儀器設(shè)備電腦，MODFLOW軟件，投影儀，打印機(jī)15實驗套數(shù)6016開出時間20051017教學(xué)單位名稱環(huán)境與資源學(xué)院18教學(xué)單位編號6419實驗單位名稱水利工程與地下水實驗教學(xué)中心20實驗中心編號14270321實驗地名稱微機(jī)室22實驗地編號北區(qū)理化樓35023一次性材料品名打印紙1包，硒鼓24一次性材料1元25面向?qū)I(yè)地下水科學(xué)與工程、水文與水資源工程地下水?dāng)?shù)值模擬(642008)實驗項目卡3No字段名填寫內(nèi)容1課程名稱地下水?dāng)?shù)值模擬2課程編號6420083實驗項目名稱溶質(zhì)運移問題的有限差分法實習(xí)4實驗項目編號642008035網(wǎng)絡(luò)實驗06每組人數(shù)17計劃學(xué)時數(shù)28實驗性質(zhì)必做9實驗?zāi)康恼莆誐ODFLOW-MT3D模塊的使用方法，深入理解地下水流溶質(zhì)運移模擬的過程與方法。10實驗內(nèi)容以加拿大Waterloo水文地質(zhì)公司開發(fā)的VisualMODFlow為工具，利用其包含的多組份溶質(zhì)運移模塊MT3DMS開展特定問題的地下水溶質(zhì)運移模擬。11實驗原理地下水溶質(zhì)運移問題的數(shù)學(xué)模型及其求解方法，目前仍是國際上一直研究的熱點問題。與水流問題相比，其求解更為復(fù)雜。本實驗仍然采用MODFLOW的有限差分程序求解地下水流問題，在此基礎(chǔ)上，采用3DMS模塊實現(xiàn)溶質(zhì)運移模擬。12實驗類型13實驗者層次本科生14實驗儀器設(shè)備電腦，MODFLOW軟件，投影儀，打印機(jī)15實驗套數(shù)6016開出時間20051017教學(xué)單位名稱環(huán)境與資源學(xué)院18教學(xué)單位編號6419實驗單位名稱水利工程與地下水實驗教學(xué)中心20實驗中心編號14270321實驗地名稱微機(jī)室22實驗地編號北區(qū)理化樓35023一次性材料品名打印紙1包，硒鼓24一次性材料1元25面向?qū)I(yè)地下水科學(xué)與工程、水文與水資源工程地下水?dāng)?shù)值模擬(642008)實驗項目卡4No字段名填寫內(nèi)容1課程名稱地下水?dāng)?shù)值模擬2課程編號6420083實驗項目名稱非穩(wěn)定流問題的有限單元法實習(xí)4實驗項目編號642008045網(wǎng)絡(luò)實驗06每組人數(shù)17計劃學(xué)時數(shù)48實驗性質(zhì)必做9實驗?zāi)康纳钊肜斫庥邢迒卧ㄇ蠼獾叵滤\動偏微分方程的特點和過程，初步掌握國際主流有限元求解軟件FEFLOW的使用方法。10實驗內(nèi)容以德國WASY(水資源規(guī)劃與系統(tǒng)研究所)的FEFLOW軟件為工具，自編簡單實例講解有限單元法的應(yīng)用過程，主要內(nèi)容包括：模型特點、實例模型條件輸入、模擬識別與驗證、模擬效果評價、模型預(yù)測以及模型結(jié)果分析與討論。11實驗原理利用迦遼金有限單元法求解地下水運動的偏微分方程，本實驗采用FEFLOW軟件為工具，實現(xiàn)對實際地下水流運動過程的模擬和分析。12實驗類型13實驗者層次本科生14實驗儀器設(shè)備電腦，F(xiàn)EFLOW軟