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01．教学单位名称：环境与资源学院
02．实验中心名称：水利工程与地下水实验教学中心
03．课程名称：地下水数值模拟
04．课程代码：642008
05．课程类别：专业教育课
06．课程性质：必修
07．课程学时：48学时，其中含实验16学时
08．课程学分：3
09．面向专业：地下水科学与工程、水文与水资源工程
10．实验课程的教学任务、要求和教学目的
教学任务
使员工掌握地下水数值模拟数据获取的一般方法，学会基于有限差分法和有限单元的主流地下水数值模拟软件的一般操作技术，完成非稳定地下水流运动问题和溶质运移问题的数值模拟练习，进而深入理解地下水数值模拟的原理和特点。
教学要求
（1） 要求员工能够对照实验内容完成相关的预习和数据准备工作；
（2） 要求员工能在教师指导下，能够在课堂上完成实验全程操作，并掌握操作过程中所涉及问题的基本原理；
（3） 对实验结果能够给出合理的分析和解释，并对结果的可靠性做出判断；
（4） 能够运用所学软件解决地下水流运动和溶质运移的一般性问题模拟计算。
教学目的
通过实例教学，使员工将理论与实践有机地结合起来，在实际操作中加深对理论的掌握程度；了解国内主流模拟软件的结构、功能，并能应用这些软件解决基本的实际水文地质问题。
11．员工应掌握的实验技术及实验能力
（1）了解数值模拟过程中数据的获取与处理过程
（2）掌握地下水数值模拟的主流软件的使用方法及具体操作过程
（3）掌握地下水流与溶质运移问题的模拟技术
（4）能够运用地下水数值模拟方法分析和解决实际问题
12．开设实验项目
开设实验项目一览表
实验项目编号
实验项目名称
实验类型
实验性质
实验学时
每组人数
首次开出年月
64200801
地下水数值模拟各种等值线数据获取
验证性
必做
2
1
2000510
64200802
非稳定地下水流动问题有限差分法实习
综合性
8
64200803
溶质运移问题的有限差分法实习
64200804
非稳定流问题的有限单元法实习
4
13．实验教材或指导书或主要参考资料
杜新强，地下水数值模拟基础与应用，自编，2013.10
14．考核要求、考核方式及成绩评定标准
考核要求：掌握实验内容，会应用相关技术分析实际水文地质问题
考核方式：教师出题，员工上机操作，输出结果，教师根据上机过程及提交的结果评定分数
成绩评定标准：
（1）实验操作认真，操作过程符合实验要求与规定（10%）
（2）实验数据记录完整、数据处理准确、实验结果正确（40%）
（3）对讨论及分析问题的理解及回答完整、准确（30%）
（4）实验报告格式规范、内容完整、表达清晰（20%）
15．执笔人
杜新强 副教授
16．制定日期
20141015
17．审核人
鲍新华 副教授
18．审核日期
20141020
19．学院审定程序说明
由地下水科学与工程系制定，系主任审核；经学院教学委员会审核批准。
20．学院审定日期
20141024
地下水数值模拟(642008)实验项目卡1
课程名称
地下水数值模拟
课程编号
642008
3
5
网络实验
0
6
7
计划学时数
9
实验目的
掌握地下水数值计算所需的各种等值线的数据处理方法
10
实验内容
1、Surfer软件绘制等值线图的基本原理
2、Surfer软件绘制含水层高程、初始地下水位等
11
实验原理
地下水数值模拟过程中，需要输入地表高程、含水层顶底板高程、地下水初始水位等数据，这些数据主要通过勘探和测量工作获得，但数据量十分有限，通过绘制等值线将有限实测数据均匀离散化为区域分布的数据。
12
1.演示性□；2.验证性□√；3.综合性□；4.设计性□；5.研究性□。
13
实验者层次
本科生
14
实验仪器设备
电脑，SURFER软件，投影仪，打印机
15
实验套数
60
16
开出时间
200510
17
教学单位名称
环境与资源学院
18
教学单位编号
64
19
实验单位名称
水利工程与地下水实验教学中心
20
实验中心编号
21
实验地名称
环境与资源学院微机室
22
实验地编号
前卫北区理化楼350
23
一次性材料品名
打印纸1包，硒鼓
24
一次性材料
1元
25
面向专业
地下水科学与工程、水文与水资源工程
26
实验项目卡制定人
杜新强
27
实验项目卡审核人
鲍新华
地下水数值模拟 (642008)实验项目卡2
掌握MODFLOW使用方法，并深入理解非稳定地下水流问题的有限差分方程求解过程，会应用该方法分析和解决实际问题
以加拿大Waterloo水文地质公司开发的Visual MODFlow为工具，采用数值计算实例，进行上机操作及结果分析。具体内容包括底图导入、空间剖分及调整，模型条件输入，模型识别、验证以及模型预报
采用差商代替导数，进行求解地下水流运动的偏微分方程是有限差分法的基本原理。目前国际上的主流求解程序为美国地质调查局开发的MODFLOW，本实验拟采用该软件作为求解工具。
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□√；4.设计性□；5.研究性□。
电脑，MODFLOW软件，投影仪，打印机
地下水数值模拟 (642008)实验项目卡3
掌握MODFLOW-MT3D模块的使用方法，深入理解地下水流溶质运移模拟的过程与方法
以加拿大Waterloo水文地质公司开发的Visual MODFlow为工具，利用其包含的多组份溶质运移模块MT3DMS开展特定问题的地下水溶质运移模拟
地下水溶质运移问题的数学模型及其求解方法，目前仍是国际上一直研究的热点问题。与水流问题相比，其求解更为复杂。本实验仍然采用MODFLOW的有限差分程序求解地下水流问题，在此基础上，采用3DMS模块实现溶质运移模拟。
地下水数值模拟 (642008)实验项目卡4
深入理解有限单元法求解地下水运动偏微分方程的特点和过程，初步掌握国际主流有限元求解软件FEFLOW的使用方法
以德国WASY(水资源规划与系统研究所)的FEFLOW软件为工具，自编简单实例讲解有限单元法的应用过程，主要内容包括：模型特点、实例模型条件输入、模拟识别与验证、模拟效果评价、模型预测以及模型结果分析与讨论
利用迦辽金有限单元法求解地下水运动的偏微分方程，本实验采用FEFLOW软件为工具，实现对实际地下水流运动过程的模拟和分析。
电脑，FEFLOW软件，投影仪，打印机
