地下水动力学_吴吉春_教学大纲
地下水动力学
达形式。
§6 地下水动力学的应用
（1）城市、工矿企业和农业供水：确定水文 地质参数，论证开采方案和预计开采量，预 报开采动态，正确评价地下水资源评价，科 学管理和保护地下水资源。
（2）矿山开采、建筑基坑和沼泽化、盐渍化 区的疏干：设计疏干量、疏干水平，预测疏 干范围、疏干过程，合理选择疏干设备。
2使学生系统掌握地下水运动的基本理论并能初步运用这些基本理论分析水文地质问题建立相应的数学模型和提出适当的计算方法或模拟方法对地下水进行定量评价
地下水动力学
§1 概 念
地下水动力学（groundwater dynamics） 研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石
中运动规律的科学。其研究对象主要是重力水。 它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运
Henry Darcy (1803-1858)
Karl Terzaghi (1883-1963)
Oscar Edward Meinzer (1876-1948)
Charles Edward Jacob (1914-1970)
Charles Vernon Theis (1900-1987)
M. King Hubbert (1903-1989)
(3) 1901年，P. Forchheimer等研究了更复杂的渗流问 题，从而奠定了地下水稳定理论的基础。
(4) 1906年，提出了Thiem公式。 (5) 1928年，O.E. Meinzer （1976~1948）注意到地下
水运动的不稳定性和承压含水层的贮水性质。
2 非稳定流建立和发展阶段 （1935~1969）
3 实验-电网络模拟技术阶段 （1950~1980）
地下水动力学符号与量纲
1 符号与量纲
《地下水动力学》第三版薛禹群吴吉春
2 公式
2.1 地下水运动特征和渗流基本定律 2.1.1 达西定律ωΔ
ω——过水断面面积
K——渗透系数
达西定律适用范围γ
R e =
ud
γ
1～10
u——地下水实际流速
d——孔隙的直径
y——地下水的运动粘滞系数
2.2 渗流
2.2.1 渗流连续方程ρ
在δt时间内，沿着x轴方向流入六面体左边界面的液体质量为：
ρQ x·Δt=ρu·Δy·Δz·Δt
将地下水当作不可压缩的均匀水体，地下水的密度为常数，假定孔隙度也是常数，同时设流
2.2.2 承压水
在承压含水层中，含水层产生形变时主要是在垂直方向上，在水平方向上近似为不变，同时
其中μs= α+nβ ρg为释水率。
其含义是：水头降低一个单位时，从单位体积含水层中因水体积膨胀和含水层骨架压缩挤出水的弹性释放水量，量纲为[L-1]，而α，β分别为含水层颗粒骨架的压缩系数和水的弹性压缩系数。
2.3 稳定渗流
2.3.1 均质含水层
2.3.1.1 一维渗流
拉普拉斯方程әӘ
ә2H
=0
әx2。
地下水动力学_吴吉春_教学大纲
地下水动力学_吴吉春_教学大纲《地下水动力学》课程教学大纲课程编号：19054课程性质：学科核心课程课程学分：5课内总学时：80授课方式：课堂讲授一、课程目的与要求：地下水动力学是水文学及水资源专业或水文地质工程地质专业的一门重要的专业基础理论课。
学习本课程的目的在于掌握地下水运动的基本理论，能初步运用这些基本理论分析水文地质问题，并能建立相应的数学模型和提出适当的计算方法或模拟方法，对地下水进行定量评价。
同时对一些地下水运动的专门问题，如海水入侵，裂隙介质中的地下水运动，非饱和带地下水的运动，水动力弥散理论等有一定初步认识，了解基本原理及基本研究方法。
本课程要求学生重点掌握各种条件下地下水稳定流和非稳定流的解析解的原理和方法，深刻理解其适用条件。
二、课程内容和学时分配：第一章渗流理论基础（20学时）第一节渗流的基本概念第二节渗流基本定律第三节岩层透水特征分类和渗透系数张量第四节实变界面的水流折射和等效渗透系数第五节流网第六节渗流的连续性方程第七节承压水运动的基本微分方程第八节越流含水层中地下水非稳定运动的基本微分方程第九节研究潜水运动的基本微分方程第十节定解条件第十一节描述地下水运动的数学模型及其解法第二章地下水向河渠的运动（8学时）第一节河渠间地下水的稳定运动第二节一侧有河流渗漏时河渠附近潜水的非稳定运动第三节两侧有河流渗透时，河渠间潜水的非稳定流动第三章地下水向完整井的稳定运动（14学时）第一节导论第二节地下水向承压水井和潜水井的运动第三节越流含水层中地下水向完整井的稳定运动第四节非浅性流情况下，地下水向完整井的稳定运动第五节流量和水位降深关系的经验公式第六节补给井（注水井）第七节叠加原理第八节地下水向完整井群的稳定运动第九节均匀流中的井第十节井损与有效井半径及其确定方法第四章地下水向完整井的非稳定运动（16学时）第一节承压含水层中的完整井流第二节有越流补给的完整井流第三节有弱透水层弹性释水补给和越流补给的完整井流第四节潜水完整井流第五章地下水向边界附近井的运动（4学时）第一节镜象法原理及直线边界附近的井流第二节扇形含水层中的井流第三节条形和矩形含水层中的井流第六章地下水向不完整井的运动（4学时）第一节地下水向不完整井运动的特点第二节地下水向不完整井的稳定运动第三节地下水向承压水不完整井的非稳定运动第七章地下水运动中的若干专门问题（12学时）第一节非饱和带的地下水运动第二节双重介质渗流学说第三节水动力弥散理论第四节海岸带含水层中的咸淡水界面第八章研究地下水运动的模拟法（2学时）第一节模型的相似基础第二节砂槽模拟第三节容缝槽模拟第四节电模拟三、教材、参考书目：（一）教材薛禹群主编，《地下水动力学》，地质出版社，1997。
1 - 河海大学地质科学与工程系
《地下水动力学》教学大纲一、课程名称：地下水动力学Dynamics of Groundwater二、课程编号：0403057三、学分学时：3学分/48学时四、使用教材：周志芳等，《地下水动力学》，河海大学自编教材，2005五、课程属性：学科基础课必修六、教学对象：地质工程专业本科生七、开课单位：地球科学与工程学院地质科学与工程系八、先修课程：普通地质学，构造地质学，水文地质学基础九、教学目标：地下水动力学是地质工程专业的一门重要的专业课。
本课程的主要任务是使学生掌握地下水动力学的基本概念、基本定律，河渠附近、井附近的地下水运动理论，裂隙介质地下水运动基本概念等。
培养学生掌握专业知识能力、分析和解决实际工程问题的能力。
十、课程要求：本课程采用课程讲授与问题探讨、实例演示以及研究性教学等教学方式，实行启发式教学，重点培养学生的理论基础和解决地下水运动问题的能力。
因此，本课程要求课前必须阅读教材的相关部分和参考文献；课上主动参与讨论；课后按时完成布置的作业，及时进行教学互动交流。
十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成：第一章绪言（2学时）⏹知识要点：地下水动力学的概念，地下水动力学发展简史，资源、环境、工程及水文地质工作中遇到的地下水动力学问题及本课程的学习方法等。
⏹重点难点：地下水动力学的概念及其应用⏹教学方法：课堂讲授，应用实例介绍地下水动力学的应用第二章地下水运动学基础（16学时）⏹知识要点：（1）地下水运动的基本概念：地下水和多孔介质的性质，贮水率和贮水系数；典型单元体，渗流、渗透、渗漏和渗流速度，地下水的水头及水力梯度；（2）渗流基本定律：多孔介质透水特征分类；均质、非均质，各向同性和各向异性；地下水流态的判别；Darcy定律及其应有范围；地下水运动特征的分类；（3）流网；（4）地下水运动的控制方程；（5）地下水运动的数学模型及其求解方法。
⏹重点难点：典型单元体、渗流介质透水性特征分类、地下水运动控制方程等。
地下水动力学-第五讲
目录 CONTENT
• 地下水动力学概述 • 地下水运动的基本规律 • 地下水动态变化 • 地下水资源评价与开发利用 • 地下水污染与防治
01
地下水动力学概述
地下水定义与特点
定义
地下水是指存在于地下岩层中的 水，是地球水循环的重要组成部 分。
特点
地下水具有不可见性、流动性、 不可替代性和有限性等特点。
监测与控制
通过建立地下水温度监测网，对地下水温度进行 实时监测，了解地下水温度变化规律。
04
地下水资源评价与开发利 用
地下水资源量评价
确评价目标
01
明确地下水资源量评价的目标，如预测可开采量、评估资源可
持续性等。
收集资料
02
收集地质、水文、气象等相关资料，了解地下水补给、径流、
排泄等条件。
计算方法
达西定律是地下水动力学中的基本 原理，广泛应用于地下水模拟、水 资源评价和污染迁移等领域。
地下水流向与流速
流向
测量方法
地下水流向通常由高水位点向低水位 点流动，受到地形、水文地质条件和 人为因素等多种因素的影响。
地下水流速可以通过示踪剂法、电法、 声波法等多种方法进行测量。
流速
地下水流速受到多种因素的影响，如渗 透系数、地形坡度、含水层厚度等。在 给定条件下，流速与水力梯度成正比。
高人民生活水平。
02
地下水运动的基本规律
达西定律
定义
达西定律是描述地下水在多孔介 质中运动的规律，指出在一定条 件下，地下水的流量与水力梯度
成正比，与渗透系数成正比。
公式
Q = K * A * (ΔH/L)，其中Q为流 量，K为渗透系数，A为过水断面 面积，ΔH为水头差，L为渗流路径 长度。
地下水动力学讲义第2章(全)2009-11
吉林大学 肖长来
53
地下水动力学
图 2-6 承压—无压流
此时，采用分段法计算，将其划分成两个部分：
承压水流段：
q1
=
KM
H1 − l0
M
无压水流段：
q2
=
K
M2 2(l
−
H
2 2
−l0 )
根据水流连续性原理，q1=q2=q，得到：
l0
=
2lM (H1 − M )
M
(2H1
−
M
)
−
H
2 2
把 l0 代入任何一个流量公式，可得承压—无压流的单宽流量公式：
当含水层上部没有入渗或蒸发，即 W=0 时，（2-5）式和(2-8)式可简化为:
h2
=
h12
−
h12
− h22 l
x
（2-9）
q = K h12 − h22 2l
（2-10）
这就是 Dupuit 公式。降落曲线的形状已经不是椭圆曲线，而是二次抛物线了。通过含
水层中所有断面的单宽流量也变成相等的了。
上述所导出的公式都是在应用 Dupuit 假设，忽略了渗流垂向分速度的情况下导出的。
式中 h1，h2——为断面 1 和 2 上的潜水流厚度，m；
K1，K2——相邻两种岩层的渗透系数，m；
l1，l2——断面 1 和 2 到岩层分界面的距离，m。
(2-14) (2-15) (2-16) (2-17)
2.1.4 承压水-无压流的稳定运动
在地下水坡度较大的地区，若上游为承压水，下游由于水头降至隔水底板以下转为无 压水的情况，形成承压—无压流，见图 2-6。
qx
=
−Kh
地下水地质学教学大纲
地下水地质学教学大纲一、前言地下水地质学是地质学的一个重要分支，研究地球内部水文循环过程及地下水资源的形成、分布、运移规律等。
地下水地质学教学大纲的编写旨在系统总结地下水地质学的知识结构，明确教学目标和教学内容，为师生提供明确的学习指导。
二、教学目标1. 了解地下水地质学的基本概念和理论基础；2. 掌握地下水循环及地下水成因的基本原理；3. 了解地下水资源的分布规律和利用方法；4. 掌握地下水地质勘探技术及应用；5. 了解地下水环境保护和治理。
三、教学内容1. 地下水地质学概论1.1 地下水的概念和分类1.2 地下水的地质意义和作用1.3 地下水的循环过程2. 地下水成因及运移2.1 地下水的形成2.2 地下水的运移规律2.3 地下水与地表水的关系3. 地下水资源3.1 地下水资源的分布规律3.2 地下水资源的利用和管理3.3 地下水开采与保护4. 地下水地质勘探4.1 地下水勘探的方法和技术4.2 地下水勘探资料的分析和应用4.3 地下水勘探实习5. 地下水环境保护5.1 地下水污染及治理5.2 地下水资源可持续利用5.3 地下水环境监测技术四、教学方法1. 理论教学：采用讲授、讨论等方式，注重理论联系实际。
2. 实验教学：加强实验教学环节，培养学生实践能力。
3. 实习实践：组织实地勘探实习，提高学生实际操作能力。
4. 课程设计：进行课程设计训练，提高学生综合应用能力。
五、教学要求1. 学生应按时听课，认真学习教材和相关资料。
2. 学生应积极参与实验和实习活动，勤奋学习、勇于实践。
3. 学生应按规定要求完成课程设计和实习报告。
4. 学生应具备较强的实际动手能力和团队合作意识。
六、教材及参考书目教材：《地下水地质学导论》、《地下水资源与环境》、《地下水勘探技术》等。
参考书目：《地下水地质学概论》、《地下水资源管理》、《地下水环境保护与治理》等。
七、教学评价1. 学生平时表现（课堂作业、实验报告等）占比30%；2. 期末考核（笔试、实习报告、课程设计等）占比70%。
《地下水利用》课程教学大纲
《地下水利用》课程教学大纲一、课程性质、教学目的与要求1.本课程的性质和任务《地下水利用》是新疆广播电视大学“开放教育试点”水利水电工程专业（本科）的一门专业课。
通过本课程的教学，使学生能够比较全面地掌握开发利用地下水资源的基本理论、基本知识和基本技能，初步具备从事地下水开发、利用和管理的能力，也为从事地下水的科学研究奠定基础。
2.本课程的基本要求通过本课程的学习，应达到下列基本要求：了解地下水资源的基本概念，掌握地下水资源计算与评价的基本方法；学会推求各种水文地质参数的方法；掌握常见取水建筑物出水量计算、结构设计和施工方法；掌握井灌（排）工程规划的基本方法；加深对地下水开发利用管理工作的认识，学会科学用水，提高效益，更好的为国民经济建设服务。
二、教学内容1.绪论地下水在我国农业生产中的地位；地下水开发利用成就；本课程的主要内容和学习要求。
2.地下水的赋存规律岩石中的空隙与水理性质；含水层与隔水层；地下水的主要类型及其特点；地下水的循环；孔隙水；裂隙水；岩溶水。
3.水井出水量的确定概述；单井稳定流计算；单井非稳定流计算；干扰井群出水量计算；影响水井出水量的主要因素。
4.水文地质参数的确定稳定流抽水试验确定水文地质参数；非稳定流抽水试验确定水文地质参数；其它方法确定水文地质参数。
5.地下水资源的计算与评价概述；水均衡法；开采试验法；相关分析法；数值法；地下水水质评价。
6.管井设计管井的结构形式；井管的类型；井管的联结；滤水管的结构与设计；滤水管的透水性和水力计算。
7.管井施工井孔钻进；电法测井；井管安装；管外填封；洗井方法；成井验收。
8.其它取水工程大口井；辐射井；水平集水工程。
9.地下水的开发利用规划概述；基本资料及其分析整理；规划分区；水量平衡计算；井灌区的灌溉工程规划；井渠双灌和综合治理规划；井灌区技术经济分析。
10.井灌区管理地下水资源管理；井灌区的用水管理；水井的管理养护和修复；地下水动态观测和预报；地下水的人工回灌；地下水的污染防治；井灌区现代化管理技术简介。
地下水动力学第三版教学大纲
地下水动力学第三版教学大纲一、课程简介《地下水动力学》是地下水水文学的重要分支之一，它是以流体力学为基础，以地下水流动为研究对象，探讨地下水水力过程、物理过程及控制因素的一门交叉性学科。
本课程旨在介绍地下水的流体力学基础与数值模拟方法，包括地下水流动方程式的推导、数值解法、地下水模型构建、历史演变及最新发展等方面内容。
二、课程目标1.掌握地下水基本的物理和化学特性；2.理解地下水流动方程式的推导及应用；3.掌握地下水传热传质过程及相应模拟方法；4.学习流域地下水模型的构建和分析方法；5.了解最新的地下水动力学研究进展，具备对地下水问题进行科学研究的能力。
三、课程安排第一章地下水动力学基础1.1 地下水的物理和化学特性 - 地下水结构及成分 - 地下水与岩石的作用 - 地下水化学性质及微生物的作用1.2 地下水流动方程式的推导 - 微分方程式的基本理论 - 水力方程式的推导 - 运动方程式的推导 - 地下水流动方程式的综合应用1.3 地下水流量的计算方法 - 井流量计算 - 数值模拟方法第二章地下水传热传质过程2.1 地下水传热传质基本理论 - 热传递的基本原理 - 质传递的基本原理 - 热传质的耦合过程2.2 地下水传热传质数值模拟方法 - 传热传质差分方程式的推导 - 数值模拟方法的实现第三章流域地下水模型3.1 流域地下水特征分析方法 - 流域分析的原理 - 地下水特征分析3.2 流域地下水模型基本理论 - 模型观念的产生 - 模型的基本概念 - 模型的构建方法3.3 流域地下水模型构建方法 - 模型构建前的准备 - 模型的建立 - 模型的检验 - 模型的应用第四章地下水动力学的最新进展4.1 地下水动力学发展历程回顾 - 地下水动力学的起源 - 地下水动力学的发展历程4.2 地下水动力学的最新研究进展 - 地下水动力学模型细化及耦合方法 - 参数变异性对地下水模型的影响 - 生物地下水动力学及其研究方法四、课程考核1.平时成绩：包括课堂表现、参加讨论、作业等，占总成绩的30%；2.实验成绩：占总成绩的20%；3.期末考试：占总成绩的50%。
第1章-渗流理论基础
Groundwater flow beneath surface of earth through:
Large passage (karst dissolution cavities media): with large
1.1 Porous media
z z
1.1 Porous media
Particle size distribution
z z
z z
z
Solid matrix, void space (pore space, water-air)
2
1.1 Porous media
Particle size distribution
z z z
1.1 Porous media
Soil texture- 土壤地地
Unconsolidated sediment Particle size and shape vary greatly related to physical and chemical properties of the soil
Groundwater Hydrology 学 scientific study of water under the earth surface
Occurrence, Circulation, Distribution Chemical and physical properties Recharge, discharge
z
Hydrology 学 scientific study of water
Concerned water on earth surface of earth) （ above and below the
Occurrence, Circulation, Distribution Chemical, physical and biological properties
地下水动力学-第五讲
13
地下水动力学讲稿_第五讲
地下水向完整井的非稳定运动（续第四章）
（2）长时间抽水资料确定μ *1、μ *2、K1、K2 1）相邻为定水头函水层（以第一种情况为例） 配线关系（降深-时间配线）
r 2 μ* 1 Q lg s lg t lg W (u, ) lg lg lg 4T u 4πT
* m1 μ1 t 5 K1
和
m2 μ* 2 t 10 K2
住含水层的降深近似公式
Q r s(r,t ) W (u3 , ) 4πT B1
式中： W(u3,r/B1)为不计弱含水层弹性释水越流系统井函数；
* * r 2(μ* μ1 / 3 2 ) u3 4Tt
市政系水资源与水工研究所
Q s (r,t ) W (u1 , ) 4πT
1 * 1 * r (μ μ1 2 ) 3 3 u1 4Tt
2 *
αr
1 1 2 2 B1 B2
9
市政系水资源与水工研究所
地下水动力学讲稿_第五讲
地下水向完整井的非稳定运动（续第四章）
b）两相邻层为隔水层 当
* m1 μ1 和 m2 μ* 2 t 10 t 10 K1 K2
地下水向完整井的非稳定运动（续第四章） 三、考虑弱透水层弹性释水补给和越流补给的完整井流
前述在研究越流补给时忽略了弱透水含水层的弹性释水补给，当弱 透水层较厚时，这种补给量是可观的，不能忽略不计。 （一）模型 1、物理模型、基本假设与数学模型 （1）物理模型 1960年，M. S. Hantush提出的三层结构模型，根据弱透水层弹性 释水与相邻含水层关系分三种情况进行了研究，如图4-16所示。 1）与两弱透水相邻的越流含水层为定水头含水层； 2）与两弱透水层相邻为隔水层； 3）上弱透水含水层与定水头含水层相邻，下弱透水含水层与隔水层 相邻。
地下水动力学2015.10-12教学内容(40学时)
（*）式=（**）式，方程两端同除以△t，且取△x→0，△y→0，△z→0，△t→0，得到渗流连续性方程（2-1-1）式。
（3）水头与压强变化方程：由（1-1-12）式得到压强变化与水头变化方程。
三、渗流的基本微分方程（指承压含水层的基本微分方程）
1、渗流的连续性方程（2-1-1）式，是质量守恒定律，这里要变其为水力学常用的与水头有关的方程，将（2-3-1）式、（2-1-9'）、（2-2-6'）和（2-2-11）式代入（2-1-1）式得到（2-3-2）式。
均衡单元体（图2-1-1）渗流进入的质量—渗流流出的质量=在这一时间段（△t）内该单元体积内质量的变化量；
1、均衡单元体（图2-1-1）渗流进入的质量—渗流流出的质量，如在x方向：单位之间通过单位断面的渗流量为渗流速度vx，密度ρ∙vx为单位断面上的流量的质量，△y∙△z为断面宽度，得到该方向上在△t时段内流入与流出水流质量的变化量；同理在y、z方向也得到相似方程。在三个方向净流入均衡体的质量为20页（*）式。
2、旋转坐标使计算坐标与主渗流方向一致，并且在渗流方向上水密度变化远远小于渗流速度的变化，将达西定律代入，得到（2-3-5）式。
3、由（2-3-6）式定义弹性给水率，最终得到承压含水层的基本微分方程（2-3-7）式。
第四次课程内容
一、渗流基本微分方程的讨论
1、单位给水度的物理意义：由（2-3-6）定义 ，得到右端项两项，αγ和nγβ。
（2-3-1）式的由来：孔隙度与孔隙比的计算公式
，由于 ，可见如果含水层水平方向不变，在垂直方向上△z=Vb，所以这一项是多孔介质均衡体中固体部分的厚度，代入（2-2-1）式，得到（2-3-1）式；将骨架的压缩性方程（2-2-9）和(2-2-11)代入（2-3-1）、将（2-2-6）和（2-2-11）代入（2-3-1），解决了（2-2-1）式右端的问题，公式为（2-3-2）式。
地下水动力学 教学大纲
地下水动力学一、课程说明课程编号：020311Z10课程名称：地下水动力学/Groundwater dynamical mechanics课程类别：专业课学时/学分：40/2.5先修课程：理论力学，材料力学适用专业：城市地下空间工程教材，参考书：1.吴吉春,薛禹群主编.地下水动力学.北京:中国水利水电出版社.2009年；2.薛禹群主编.地下水动力学.北京:地质出版社,1997年.二、课程设置的目的意义地下水动力学是城市地下空间工程专业的必修技术基础课，在基础课与专业课之间起着承上启下的作用。
通过该课程的学习，使学生对结构的小型问题能熟练地进行手算，对大型问题能应用计算机进行计算，为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好理论基础。
地下水动力学主要叙述了有关地下水运动的基本原理、计算方法、试验方法和模拟方法。
三、课程的基本要求知识：了解地下水动力学是研究地下水在多孔介质中运动规律的科学，它是解决有关地下水定量评价和合理开发的基础，是水文地质学科的一个重要组成部分。
地下水运动规律的研究以数学、物理学、水力学等学科的成就为基础，应用了数值计算、模拟实验等一系列研究方法。
能力：学完本课程后，要求学生熟悉渗流理论基础、地下水向河渠的运动、地下水向完整井的运动、地下水向不完整井的运动、非饱和带地下水运动基本理论、水动力弥散基本理论、物理模拟方法以及地下水运动的数值模拟方法。
培养创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力；素质：本课程主要使学生掌握不同水文地质条件下，地下水稳定流和非稳定流的解析解，主要模拟实验的适用条件、原理及计算方法；掌握水文地质实体、水文地质模型、水文地质数学模型三者之间的内在联系。
通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求无六、考核方式及成绩评定教学过程中采取讲授、讨论、分析、课外作业、课前导学的方式进行，注重过程考核，考核方式包括：笔试、作业、讨论、考勤、课内互动，课堂提问等；过程考核占总评成绩的40%，期末考试点60%。
在教学中培养水利人才核心素养的探讨--以“地下水动力学”为例
在教学中培养水利人才核心素养的探讨谢一凡1，鲁春辉1，吴吉春2（1.河海大学水利水电学院，江苏南京210098；2.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210023）［摘要］水文水资源、环境工程等相关专业的基础课“地下水动力学”的教学，融入培养学生水利人才核心素养的教育理念，进行教学内容和教学方法的改革和研究，通过丰富课程内容、优化学习方法、改良教学方式，帮助学生深入理解教学内容，着力培养学生的水利人才核心素养，强化素质教育，期待为“地下水动力学”的教学研究提供参考。
实践表明，基于核心素养理念的“地下水动力学”教学过程，能够提高教学质量，有利于水利人才关键能力和必备品格的培育。
［关键词］地下水动力学；教学改革；水利人才；核心素养［基金项目］2021年度中央高校基本业务费项目“裂隙地下水流问题的多尺度算法与模拟研究”（B210202018）［作者简介］谢一凡（1987—），男，江苏南京人，博士，河海大学水利水电学院副教授，主要从事地下水科学、水文地质学研究；鲁春辉（1981—），男，江苏南通人，博士，长江保护与绿色发展研究院常务副院长，河海大学水利水电学院教授（通信作者），主要从事地下水科学、水文地质学研究；吴吉春（1968—），男，江西上饶人，博士，南京大学水资源与水环境研究所所长，南京大学地球科学与工程学院教授，主要从事地下水科学、水文地质学研究。
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2021）03-0085-04［收稿日期］2020-10-16———以“地下水动力学”为例一、引言人的核心素养是解决复杂问题和适应不可预测情境的必备品格和关键能力。
提出这一教育理念旨在勾勒新时代新型人才的形象，规约学校教育的方向、内容和方法。
“地下水动力学”[１]是研究地下水运动规律和定量评价地下水资源的基础，是与地下水紧密相关的专业人员研究和解决与地下水有关的水工环问题的理论依据和重要工具，是水工环各专业的一门专业基础课程，在水工环各专业核心素养培育中具有独特价值[２-４]。
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《地下水动力学》课程教学大纲
课程编号：19054课程性质：学科核心课程
课程学分：5
课内总学时：80
授课方式：课堂讲授
一、课程目的与要求：
地下水动力学是水文学及水资源专业或水文地质工程地质专业的一门重要的专业基础理论课。
学习本课程的目的在于掌握地下水运动的基本理论，能初步运用这些基本理论分析水文地质问题，并能建立相应的数学模型和提出适当的计算方法或模拟方法，对地下水进行定量评价。
同时对一些地下水运动的专门问题，如海水入侵，裂隙介质中的地下水运动，非饱和带地下水的运动，水动力弥散理论等有一定初步认识，了解基本原理及基本研究方法。
本课程要求学生重点掌握各种条件下地下水稳定流和非稳定流的解析解的原理和方法，深刻理解其适用条件。
二、课程内容和学时分配：
第一章渗流理论基础（20学时）
第一节渗流的基本概念
第二节渗流基本定律
第三节岩层透水特征分类和渗透系数张量
第四节实变界面的水流折射和等效渗透系数
第五节流网
第六节渗流的连续性方程
第七节承压水运动的基本微分方程
第八节越流含水层中地下水非稳定运动的基本微分方程
第九节研究潜水运动的基本微分方程
第十节定解条件
第十一节描述地下水运动的数学模型及其解法
第二章地下水向河渠的运动（8学时）
第一节河渠间地下水的稳定运动
第二节一侧有河流渗漏时河渠附近潜水的非稳定运动
第三节两侧有河流渗透时，河渠间潜水的非稳定流动第三章地下水向完整井的稳定运动（14学时）
第一节导论
第二节地下水向承压水井和潜水井的运动
第三节越流含水层中地下水向完整井的稳定运动
第四节非浅性流情况下，地下水向完整井的稳定运动
第五节流量和水位降深关系的经验公式
第六节补给井（注水井）
第七节叠加原理
第八节地下水向完整井群的稳定运动
第九节均匀流中的井
第十节井损与有效井半径及其确定方法
第四章地下水向完整井的非稳定运动（16学时）第一节承压含水层中的完整井流
第二节有越流补给的完整井流
第三节有弱透水层弹性释水补给和越流补给的完整井流第四节潜水完整井流
第五章地下水向边界附近井的运动（4学时）第一节镜象法原理及直线边界附近的井流
第二节扇形含水层中的井流
第三节条形和矩形含水层中的井流
第六章地下水向不完整井的运动（4学时）
第一节地下水向不完整井运动的特点
第二节地下水向不完整井的稳定运动
第三节地下水向承压水不完整井的非稳定运动
第七章地下水运动中的若干专门问题（12学时）
第一节非饱和带的地下水运动
第二节双重介质渗流学说
第三节水动力弥散理论
第四节海岸带含水层中的咸淡水界面
第八章研究地下水运动的模拟法（2学时）
第一节模型的相似基础
第二节砂槽模拟
第三节容缝槽模拟
第四节电模拟
三、教材、参考书目：
（一）教材
薛禹群主编，《地下水动力学》，地质出版社，1997。
（二）参考书目
1．J．Bear著，李竟生等译《多孔介质流体动力学》，中国建筑出版社，1983。
2．J．Bear著，许涓铭等译《地下水动力学》，地质出版社，1985。