1、環(huán)境流體力學(xué)課程教學(xué)大綱課程中文名稱（英文名稱）：環(huán)境流體力學(xué)（Environmental Fluid Mechanics）課程代碼：B03135課程類別：專業(yè)課程課程性質(zhì)：必修課課程學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論48學(xué)時(shí)） 學(xué)分：3學(xué)分適用專業(yè)：環(huán)境科學(xué)和工程專業(yè)，及相關(guān)環(huán)境類專業(yè)先修課程：大學(xué)數(shù)學(xué)（二）（已修偏微分方程內(nèi)容）、大學(xué)物理，并最好先修水文學(xué)、環(huán)境工程學(xué)一、課程介紹環(huán)境流體力學(xué)課程是環(huán)境類各專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課，是以理論性為主同時(shí)又是一門實(shí)用性強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)科學(xué)，大多數(shù)院校作為研究生專業(yè)課程選修課，少數(shù)院校也作為環(huán)境工程專業(yè)本科高年級的選修課。從學(xué)科角度來講，該課程是一門綜合水利學(xué)科與環(huán)

2、境學(xué)科的課程，是水力學(xué)的延伸與發(fā)展，適應(yīng)當(dāng)前國家水體污染控制與治理的發(fā)展需求。在眾多解決環(huán)境問題的工作中都會涉及到流體流動(dòng)的問題。廣義來說，環(huán)境流體力學(xué)包括研究所有和環(huán)境有關(guān)的流體運(yùn)動(dòng)的知識；但從狹義來說，則其中重要而普遍的部分，即污染物質(zhì)在各種水域和大氣中擴(kuò)散與遷移的規(guī)律及其應(yīng)用。本課程系統(tǒng)介紹了環(huán)境流體力學(xué)的基本概念、基本理論和最新研究成果。內(nèi)容主要包括：環(huán)境水力學(xué)發(fā)展概況、水環(huán)境基本概念、遷移擴(kuò)散理論、剪切流離散、射流、羽流、浮射流、水質(zhì)模型、地下水污染模型、分層流、生態(tài)水力學(xué)等。二、課程教學(xué)目的和任務(wù)通過本課程的學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生能系統(tǒng)地掌握環(huán)境流體力學(xué)的基本原理、基本方法，學(xué)會分析水流

3、現(xiàn)象，揭示水流內(nèi)在規(guī)律；并熟悉相關(guān)物理概念，能夠熟練使用計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算和建模，引導(dǎo)學(xué)生用計(jì)算機(jī)來完成計(jì)算；探求因混合、遷移而形成的污染物濃度隨空間和時(shí)間的變化關(guān)系，為水質(zhì)評價(jià)與預(yù)報(bào)、水質(zhì)規(guī)劃與管理、排污工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及水資源保護(hù)的合理措施提供基本依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決環(huán)境工程問題的基本素質(zhì)與創(chuàng)新能力。三、課程學(xué)時(shí)分配、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)基本要求章節(jié)教學(xué)內(nèi)容具體安排學(xué)時(shí)重點(diǎn)難點(diǎn)備注第一章緒論4重點(diǎn)：環(huán)境水力學(xué)和水環(huán)境的定義、內(nèi)涵、環(huán)境問題的起源和特點(diǎn)、全球性環(huán)境問題難點(diǎn)：環(huán)境水力學(xué)的定義、內(nèi)涵多媒體教學(xué)，以講教為主第二章遷移擴(kuò)散理論8重點(diǎn)：費(fèi)克定律與擴(kuò)散方程、瞬時(shí)源擴(kuò)散、連續(xù)源擴(kuò)散、有限空

4、間的擴(kuò)散、分子擴(kuò)散的隨機(jī)游動(dòng)理論、紊動(dòng)擴(kuò)散的拉格朗日法、紊動(dòng)擴(kuò)散的歐拉法、岸邊排放與中心排放污染帶的計(jì)算難點(diǎn)：物理概念和方程的理解和應(yīng)用多媒體教學(xué)，以講教為主第三章剪切流離散6重點(diǎn)：管道剪切流離散、明渠剪切流離散、非恒定剪切流離散難點(diǎn)：剪切流的概念和水環(huán)境結(jié)合的理解多媒體教學(xué)，以講教為主第四章射流、羽流和浮射流8重點(diǎn)：紊動(dòng)射流基本方程、紊流的半經(jīng)驗(yàn)理論、自由紊動(dòng)射流的一般特性、平面紊動(dòng)射流、圓形紊動(dòng)射流、羽流、圓形浮射流、二維浮射流、浮射流的量綱分析法、多孔擴(kuò)散器水力計(jì)算難點(diǎn)：概念和方程的理解和運(yùn)用討論教學(xué)方式+小專題第五章水質(zhì)模型6重點(diǎn)：河流BOD-DO耦合模型、河流綜合水質(zhì)模型、湖泊水質(zhì)模

5、型、重金屬污染模型難點(diǎn)：模型的選用和建模討論教學(xué)方式+小專題第六章分層流8重點(diǎn)：分層漸變流基本方程、分層均勻流、分層非均勻流、內(nèi)波運(yùn)動(dòng)與交界面的穩(wěn)定性、選擇性取水難點(diǎn)：分層流各方程的合理應(yīng)用，邊界條件多媒體教學(xué)，以講教為主第七章生態(tài)水力學(xué)引論8重點(diǎn)：魚類的生態(tài)特性、魚道水力設(shè)計(jì)、過魚孔出流特性難點(diǎn)：理論到實(shí)際設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換應(yīng)用討論教學(xué)方式+小專題合 計(jì)48要求：采用多媒體教學(xué)、案例分析配合教學(xué)。四、教學(xué)方法與教學(xué)手段說明環(huán)境流體力學(xué)為專業(yè)基礎(chǔ)課，屬交叉學(xué)科，內(nèi)容廣泛，而學(xué)時(shí)有限，因此，貫徹“少而精”的原則，精選有代表性的、有廣泛應(yīng)用的、最基本的、較現(xiàn)代化的內(nèi)容作為基本要求。主要采用講授法，配合采用

6、啟發(fā)式、討論式等教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，注意循序漸進(jìn)。利用各種現(xiàn)代化教學(xué)手段，如多媒體等，以提高教學(xué)效果。本課程配合以下兩種教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，提高教學(xué)效果。1.小專題教學(xué)法即小專題學(xué)生講課模式，學(xué)生在每章課的最后幾分鐘講述一個(gè)小專題，專題內(nèi)容與本章有關(guān)，是知識的擴(kuò)充與運(yùn)用。專題提前布置，以利于學(xué)生做準(zhǔn)備。講課的學(xué)生每次安排12個(gè)人，題目由老師給，學(xué)生自己查找資料寫講稿做PPT課件上臺講課，其他學(xué)生和老師提問，最后老師做點(diǎn)評，以利于學(xué)生更深入的理解和提高。案例分析部分亦交給學(xué)生主講，老師作指導(dǎo)，學(xué)生準(zhǔn)備充分，老師認(rèn)可后，以PPT形式講解。2.討論式教學(xué)法水質(zhì)模型、地下水污染模型和生態(tài)水力學(xué)引論擬采用討論式教學(xué)法，重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生參與思考，把理論知識運(yùn)用到模型的建立過程，并最終用于設(shè)計(jì)應(yīng)用。提問式的課堂討論，教師根據(jù)專題和自學(xué)提綱，有計(jì)劃地對學(xué)生提問，先經(jīng)大家短暫思考，再依次請一些同學(xué)回答并引導(dǎo)大家展開討論。這樣一方面檢查了學(xué)生自學(xué)的效果，同時(shí)在討論過程中，教師通過有目的地講解， 澄清疑點(diǎn)，解答難點(diǎn)。五、考核方式和成績評定方法考核方式為考試，其中：期末考試占70%，平時(shí)成績（含平時(shí)考勤、提問、作業(yè)等）占30%。六、教材與主要參考書目教材：環(huán)境水力學(xué)，董志勇，科學(xué)出版社