环境水力学案例分析
新工科背景下的“流体力学”课程思政教育探索与研究
2022年5月第21期May 2022No.21教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM新工科背景下的“流体力学”课程思政教育探索与研究衡亚光（西华大学 能源与动力工程学院，四川 成都 610039）［摘 要］ 思想政治教育是落实国家立德树人根本任务的重要教育方式，通过将思政元素融入课程主体知识结构中，可实现协同育人的效果。
以“流体力学”课程为例，该课程具有专业性强、知识点复杂、课程思政元素融入难度极大的特点，需要巧妙设计才能达到思想政治教育效果。
基于此，挖掘归纳“流体力学”课程中的思政元素，设计了课程思政内容和学习目标，引导学生在学习过程中提升自身素养，塑造健康的价值观，提高“流体力学”课程的思想政治育人成效。
［关键词］ 课程思政；流体力学；思政元素；教学设计［基金项目］ 2017年度西华大学校级教改项目“能源与动力工程专业国际化人才培养模式的研究与实践”（xjjg2017082）；2017年度西华大学校级教改项目“加强流体机械自制实验台建设，提升本科实践教学水平”（xjjg2017086）［作者简介］ 衡亚光（1989－），男，四川遂宁人，工学博士，西华大学能源与动力工程学院讲师，硕士生导师，主要从事流体机械及工程领域相关研究。
［中图分类号］ G420 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）21-0145-04 ［收稿日期］ 2022-02-22课程思政的本质是立德树人、协同育人。
在当今思想政治教育背景下，高校课堂教学是思想政治教育的主渠道，这与高校专业设置密集、课程种类繁多等特殊性具有密不可分的关系。
如何在各类专业课程中融入思政元素是现阶段高校课程建设与改革的重点。
一、“流体力学”课程简介“流体力学”课程是能源动力类专业学生需要掌握的专业核心课程，西华大学该课程目前主要面向能源与动力工程、土木建筑与环境、航空航天等学院，是能源与动力工程、飞行器动力工程、水利水电工程等理工类专业的必修课程。
桥涵设计流量及水位推算
• 桥涵设计概述 • 桥涵设计流量计算 • 水位推算方法 • 桥涵设计流量及水位推算案例分析
01
桥涵设计概述
桥涵设计的概念
桥涵设计是指根据桥梁和涵洞的具体 要求和条件，进行结构、构造、施工 等方面的设计，以满足交通、水利、 市政等方面的需求。
桥涵设计需要考虑多种因素，如荷载 、结构形式、材料、施工方法等，以 确保结构的安全性、经济性和耐久性 。
VS
详细描述
在某水库上设计一座桥涵，需要考虑水库 的蓄水和泄洪要求。通过分析水库调度图 和历史水位数据，可以推算出桥涵的设计 流量和水位，以确保桥涵在各种工况下的 安全性和稳定性。
案例三
总结词
根据灌溉需求和渠道输水能力，采用水利计算方法确定桥涵的设计流量和水位。
详细描述
在某灌溉渠道上设计一座桥涵，需要考虑灌溉需求和渠道输水能力。通过水利计算方法，可以确定桥涵的设计流 量和水位，以满足灌溉需求的同时，保证渠道的正常输水能力。
气候变化会影响降雨量和蒸发量，从而影响水位 变化。
流域特征
河流的流域特征，如地形、地貌、植被等，会影 响水流的运动和河道的冲刷。
3
水利工程
水利工程的建设和运行会影响河道的流量和水位 变化。
水位推算的实际应用
01
02
03
桥涵设计
根据水位推算结果，确定 桥涵的高度和跨度，确保 桥涵的安全和正常使用。
防洪规划
案例四：某排水沟的桥涵设计流量及水位推算
总结词
根据排水沟的设计排涝标准，利用暴雨资料和排水沟的排水能力，推算桥涵的设计流量和水位。
详细描述
在某排水沟上设计一座桥涵，需要考虑排水沟的排涝标准和排水能力。通过分析暴雨资料和排水沟的 排水能力，可以推算出桥涵的设计流量和水位，以确保在暴雨期间能够及时排除积水，保障周边地区 的安全。
浅谈《水力学》课程教学方法
浅谈《水力学》课程教学方法作者：任燕来源：《教育教学论坛》 2014年第11期任燕（青海大学水利电力学院，青海西宁810016）摘要：《水力学》是一门重要的专业基础课程，是学习相关专业知识的敲门砖。
本文介绍了《水力学》课程采用“板书+课件”的多媒体辅助教学模式增加了课堂趣味性，提高了学习兴趣；结合专业和实际工程的“倒叙式”教学方法培养学生工程意识和分析能力；结合EXCEL、MATLAB、MATHCAD等软件提高学生的计算机水平和计算能力；基础性实验和综合设计性试验相结合的实验教学环节，提高学生的创新能力和勇于探索的精神。
关键词：教学方法；多媒体教学；“倒叙式”教学方法；现代计算技术；综合设计性实验中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）11-0081-0220世纪末我国高等教育进入大众化阶段，培养具有创新能力的应用型高级技术人才，为经济和社会发展提供知识、技术支持成为高等教育的主要任务。
《水力学》是具有特殊性的专业技术基础课程，在培养学生专业素质、动手能力、创新能力等方面起着举足轻重的作用。
因此，教师如何在《水力学》课程的教学过程中以专业为基础，利用先进的教学手段，结合实际工程提高教学质量、学习兴趣和工程意识成为需要不断思考和实践的问题。
一、《水力学》课程的特点《水力学》是水利、土木、给水排水、环境等诸多工程专业的专业技术基础课程，具有综合性强、基本概念多、经验公式多和工程实践性强的特点。
《水力学》是学习基础课过渡到学习专业课的桥梁，是学好后续专业课的关键，所学知识可以解决实际工程中泄流、消能、有压管道非恒定流，明渠过流能力等大量的水力计算问题，具有较强的理论性和工程实际意义。
二、《水力学》教学方法《水力学》以其特殊的课程地位，在学生学习专业知识和培养专业素质过程中的作用不可忽视。
教学过程中采用多种教学手段相结合的教学方法，提高教学质量、学习兴趣，培养工程意识，在帮助学生学习、巩固理论知识，提高实践能力等方面收到了较好的效果。
一流本科课程的建设探索——以水力学教学改革为例
现代商贸工业2021年第20期161基金项目:本文系2019年度教育部第二批产学合作协同育人项目(201902099003) 面向工程教育专业认证的水力学课程建设及改革 ,2019年度湖南城市学院教学改革研究项目地方应用型本科院校 金课 建设的教学改革研究 的研究成果㊂作者简介:黎媛萍(1982-),女,广西梧州人,博士,湖南城市学院市政与测绘工程学院讲师,主要从事水环境污染与修复相关教学研究;陈耀宁(1978-),男,湖南岳阳人,博士,湖南大学环境科学与工程学院教授,主要从事固体废物资源化与环境微生物学相关教学研究(通讯作者)㊂一流本科课程的建设探索以水力学教学改革为例黎媛萍1 陈耀宁2(1.湖南城市学院市政与测绘工程学院,湖南益阳413000;2.湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙410082)摘 要:在一流本科课程建设大潮中,水力学教学团队通过总结课程建设与实施情况,评价了课程建设成效和改革亮点,阐述了以一流本科课程为目标的建设思路和实施路径,包括构建立体化教学模式,进一步优化教学设计和改革教学方法,深化课程思政教学改革等方面,以期为高素质人才培养奠定基础㊂关键词:水力学;教学改革;一流本科课程中图分类号:G 4 文献标识码:A d o i :10.19311/j .c n k i .1672-3198.2021.20.077 教育部在关于一流本科课程建设的实施意见中提出:让课程优起来㊁教师强起来㊁学生忙起来㊁管理严起来㊁效果实起来,形成中国特色㊁世界水平的一流本科课程体系,构建更高水平人才培养体系㊂水力学是给排水科学与工程㊁环境科学与工程㊁水利水电工程等的专业基础课,是研究液体平衡和机械运动规律及其实际应用的一门技术科学,为学生学习后续专业课程㊁从事专业技术工作奠定基础,理论性很强,内容大多抽象而复杂㊂本课程应立足新型城镇化建设和区域经济社会发展需求,学习本课程后应达到的知识水平包括:(1)具有一定的理论知识,如理解水力学基本概念,掌握水力学基本理论和水流运动的分析方法等;(2)对工程中的一般水流问题具有分析与计算的能力;(3)掌握测量水位㊁压强㊁流量㊁流速的基本方法和操作技能㊂要实现课程目标并通过改革建设成为一流课程,应主要解决五个问题:(1)学时压缩㊁内容繁多;(2)课程有一定难度,导致学生学习兴趣不够高;(3)传统教学模式难以调动学生学习的积极性;(4)实验教学模式单一;(5)课程考核方法欠灵活㊂1 本课程建设与实施情况1.1 修订教学大纲,完善教学内容通过走访调研市政及相关行业,根据行业反馈和人才培养方案要求,修订教学大纲,整合教学内容㊂精简传统教材中繁琐公式推导过程,重点讲解知识应用,通过巧妙的教学设计增强学生对实际生活生产中水力学知识的融会贯通㊂1.2 构建存疑-探究-释疑的教学过程,课堂教学多样化采用启发式㊁切入式㊁引导式㊁随机分组讨论式的教学方法,利用多媒体等辅助教学手段,促进学生思维深度与广度发展,实现课堂教学多样化㊂例如在讲解伯努利方程的意义和应用时,在上课开始向学生提出启发性问题:目前,云贵部分地区设施型缺水,虽已建水源工程,但由于不配套,设施功能没有充分发挥作用所造成的缺水㊂解决设施性缺水跟本节知识有没有关系?先把设施性缺水与本小节知识的关联问题抛给学生㊂再通过实例切入举例授课教师在设计院参加实践能力培训时,与总工关于实际工程中水力计算的对话交流引出伯努利方程在水力学中的重要性㊂以上教学设计可激发学生带着疑问去学习探究的兴趣,自然切入伯努利方程的应用让学生的疑问得到解答,建立科学思考观㊂同时在相关4个核心知识点后面都设置了问题,学生带着好奇心将该节知识学完,然后再回到问题,最后自己解决问题㊂采用切入式提问和讨论的方法对前述内容进行深入复习和引申,比如引导学生思考伯努利方程中的7项之间可以互相转化吗在水力计算中各项转化的意义是什么?引导学生练习伯努利方程在水力计算中的应用,特别是加深对 三选 原则的印象,思考在不同应用中的不同计算技巧和共同点㊂把各方面能力综合起来,构筑多样灵活的教学方法,启发学生的创造性㊂同时注重学生实践能力的培养,把 工程搬进课堂 ,在教学过程中插入工程实际,培养学生工程意识和对所学知识的消化吸收㊂通过精讲多练,双向互动,在活跃宽松的课堂氛围中激励学生思考,激发他们的学习兴趣㊂1.3 加强配套实验教学改革打破以验证性实验为主的单一教学模式,大幅提高综合性㊁创新性实验比例,实现实验教学多元化㊂通商贸教育现代商贸工业2021年第20期162过空置实验室预约平台,学生可以根据自身兴趣和时间,在老师的指导下灵活地开展实验㊂同时依托省级工程技术研究中心平台和产学协同育人模式,更新水力学实验设备和虚拟仿真软件,鼓励学生参与生产与科研相结合的实验,不断提高把课本理论知识应用于生产实践的综合能力㊂1.4 构建灵活的课程考核方法实行试题库每年更新两次㊂降低课程考试分数在总评中的比例,采用随堂测试㊁课堂讨论㊁回答问题㊁实验报告㊁工程案例分析和期末考试相结合的灵活考核方法㊂2 本课程评价及改革成效通过不断加强课程建设和教学改革,应用灵活多样的教学方法,科学组织教学内容,学生平均成绩逐年得到提高,挂科率降低,达到了持续改进的效果,形成一套适应新形势的水力学课程体系,激发学生学习积极性和主动性,提高教学质量和改善教学效果㊂3 本课程教学改革亮点课程团队运用信息化技术在教学内容和方法方面的改革做过有益尝试,对于较难理解的知识点,采用课堂教学+微课相结合的方式㊂比如,选择一个难点知识制作名为 非恒定有压管流 水击 的专题微课,获得2017年湖南省第二届微课大赛高等教育组二等奖㊂在此基础上,课程团队拟进一步开发精品在线开放课程,旨在运用信息化技术促进‘水力学“在课程体系㊁教学内容和教学方法等方面均取得改革新成果,目前已立项校级精品在线开放课程㊂信息化课程资源有利于一流本科课程建设㊂4 以一流本科课程为目标的建设思路和实施路径以一流本科课程为目标,课程团队进一步与企业深度合作和充分交流,紧密围绕给排水热点领域共同开展‘水力学“课程建设和改革理论研究,建设思路和实施路径包括三个方面㊂4.1 构建立体化教学模式建设多维立体化教学资源,一是立体化教材建设,包括主教材㊁电子教案㊁精品在线开放课程㊁试题库等㊂二是立体化教学内容建设,引入前沿知识和教师科研课题,启发学生创新思维㊂更新教学内容,改革教学模式,为学生提供多种类自主学习资源㊂4.2 进一步优化教学设计和改革教学方法推行线上线下互动混合式教学,同时运用虚拟仿真教学软件优化教学过程㊂设立小组讨论学习模式,增强学生在团队协作中获得专业知识的能力㊂例如,在讲解毕托管测速知识点时,紧密贴合教学内容设置随机小组讨论问题:如果没有毕托管,如何利用普通玻璃管测流速?引导学生思考几百年前工程师毕托巧妙地利用驻点原理发明了毕托管测流速,既领略了工程师前辈的智慧,也站在 巨人 的肩膀上锻炼了创新思维㊂通过启发式教学和小组讨论方式,加强教师与学生的互动,增强教学中的及时反馈,提高学生的积极性与参与度,以达到更好的学习效果㊂还可以设置体验式教学,学生随机分组观摩,将课堂中心从讲台移至学生中心,通过实物和实验图片展示毕托管和文丘里管,对比两者的核心构件,学生获得视觉㊁听觉㊁触觉上的体验和刺激,引导其思考和理解如何巧妙应用伯努利方程㊂4.3 更新教育理念,深化课程思政教学改革采用灵活多变的教学方法和先进的教学手段,深入挖掘蕴含在水力学课程当中的思政教育资源,引导学生深刻理解所学专业知识对于国家城市建设㊁生态环境修复和水利工程等各方面的重要意义,逐渐树立专业荣誉感;同时引导学生了解专业基础理论知识在实际工程应用中的重要意义,培养其认真严谨的学习与工作态度,并通过对自己今后即将从事专业工作内容与意义的了解,逐渐树立职业使命感与责任感,为其今后从事相关专业工作打下正确的思想基础㊂不忘初心,牢记使命,为人民谋幸福,为中华民族谋复兴㊂通过将思政教育贯穿本课程的教学过程,把专业教学目标和课程德育目标相结合,在知识传授中融入价值引领㊂5 结语在全面开展一流本科课程建设大潮中,课程教学团队在多年的水力学课程教学经验基础上,应进一步树立课程建设新理念,提升自身教学能力,改革教学方法,使课堂活起来,推进‘水力学“课程改革创新,建设一流本科课程,为培养具有较强创新创业精神㊁工程实践和持续学习能力的高素质应用型人才奠定基础㊂参考文献[1]管瑶,贺兴宏.‘水力学“课程建设探讨[J ].开封教育学院学报,2019,39(7):104-105.[2]张升堂.面向工程教育专业认证的水力学课程教学改革[J ].教育教学论坛,2017,(52):85-86.[3]杜春艳,余关龙,陈宏,等.‘水力学“启发式教学模式的探索研究[J ].教育教学论坛,2017,(46):162-163.[4]刘贞姬,刘焕芳,宗全利,等. 水力学 课程多元教学模式的应用研究[J ].新课程研究,2016,(2):15-17.[5]管瑶,贺兴宏.水力学课程立体化教学模式构建探讨[J ].湖南城市学院学报(自然科学版),2016,25(6):203-205.[6]初文华,张健,李玉伟,等.理工科专业基础课程中的思政教育探索 以‘水力学与泵“课程为例[J ].教育教学论坛,2018,(30):32-33.。
环境水利学课程设计
环境水利学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解环境水利学的基本概念，掌握水资源与环境保护的相互关系。
2. 使学生了解我国水资源现状，掌握水资源分布、利用及保护的相关知识。
3. 帮助学生掌握水利工程对环境的影响，了解环境保护在水力学研究中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用环境水利学知识分析实际问题的能力，学会设计简单的水利环境保护方案。
2. 提高学生收集、整理、分析水资源相关数据的能力，为解决实际问题提供依据。
3. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，能够在小组讨论中积极发表自己的观点。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱祖国，关注国家水资源安全，树立保护水资源的意识。
2. 增强学生的环保意识，使其认识到水利工程与环境保护的重要性，形成绿色发展的理念。
3. 引导学生尊重自然、珍惜水资源，培养节约用水、合理用水的良好习惯。
本课程针对高年级学生，课程性质为理论实践相结合。
在分析课程性质、学生特点和教学要求的基础上，将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够掌握环境水利学的基本知识，具备一定的实际问题分析和解决能力，形成正确的环保观念和价值观。
二、教学内容1. 环境水利学基本概念与原理：包括水资源与环境保护的关系、水资源评价方法、水环境容量与自净能力等。
教材章节：第一章 环境水利学导论2. 我国水资源现状与分布：介绍我国水资源总量、分布特点、水资源利用现状及存在的问题。
教材章节：第二章 我国水资源概况3. 水利工程对环境的影响：分析水利工程对河流、湖泊、地下水等水环境的影响，以及环境保护措施。
教材章节：第三章 水利工程与环境4. 水资源保护与合理利用：探讨水资源保护策略、节水技术以及水资源合理配置。
教材章节：第四章 水资源保护与合理利用5. 实践教学环节：组织学生进行实地考察，了解当地水资源状况，分析存在的问题，并提出解决方案。
教材章节：第五章 实践教学教学内容安排和进度如下：第一周：环境水利学基本概念与原理第二周：我国水资源现状与分布第三周：水利工程对环境的影响第四周：水资源保护与合理利用第五周：实践教学环节（含小组讨论、成果展示）教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节和课程目标，使学生全面掌握环境水利学知识，为解决实际问题奠定基础。
公园景观中的几种水景
定期检测水质，保持水体的清洁和透明度 。
植物养护
进行植物的修剪、施肥、除草等养护工作 ，保持植物的健康和美观。
设备维护
定期检查设备运行状况，及时维修和更换 损坏的设备。
安全防范
加强安全管理，防止意外事故的发生，确 保游客安全。
05
水景的生态效益与可持续 性
水景的生态效益
栖息地改善
水景的创建为野生动植物提供了宝贵的栖息地， 有助于生物多样性的增加。
02
几种常见的水景
池塘
定义
池塘是一种人工挖掘或自然形成的静止水体，通常具有圆形或不 规则的形状。
特点
池塘通常具有平静的水面，能够反射周围的景色和天空。它们可 以作为公园中的焦点，提供宁静和放松的氛围。
设计元素
池塘的设计可以包括边缘的步道、小桥、荷花和浮萍等元素，增 加其景观吸引力。
ห้องสมุดไป่ตู้ 溪流
定义
01
喷泉的构造与材料
总结词
喷泉是利用水泵将水喷射到空中形成美丽造型的水景，其构 造和材料的选择对于整体景观效果和水压有着重要影响。
详细描述
喷泉的构造包括水泵、管道和水池三个部分。水泵是喷泉的 核心设备，要求性能稳定、效率高。管道则是连接水泵和水 池的通道，要求材料耐压、耐腐蚀。水池一般采用混凝土或 天然石材材料，要求表面平整、防渗。
施工阶段
土方开挖
根据景观设计要求，进行土方开挖， 塑造地形和景观。
管道安装
进行水景的管道安装，包括供水管 、排水管、溢水管等。
钢筋混凝土结构施工
进行水景的钢筋混凝土结构施工， 包括水池、喷泉、瀑布等的水力学 计算和结构设计。
植物种植
进行植物的种植和配置，包括水生 植物、草坪、花坛等。
地下水作业
地下水污染修复技术专业：环境科学与工程班级：研1506学号：152083000196姓名：杨帆水力学方法一、抽水（排水）系统（一）重力排水排水沟或沟渠向地下开挖一定深度，其深度主要作用就是降低地下水位，可以将浅层污染区从地下水中隔离出来。
优点：在排水系统中成本最廉价缺点：对于较深含水层排水不起作用（二）浅井和群井浅井:指5-10米深的，可以用真空泵抽水的井。
其作用有效控制污染水流的侧向和垂向运动。
收集淋滤液时其可以降低地表附近的地下水位，还可以拦截地表附近污染水流。
群井:紧密排列的浅井组合，在地表用真空泵相互连接。
用于建筑区排水与大型垃圾填埋场（三）深井：在含水层污染水流无法使用浅井系统时二、注水系统（一）补给水塘位于地下水水面或之上的水塘，自然渗入含水层。
局限于潜水含水层，水塘下土壤足够渗透性，定期清除堵塞物（二）注水井回注处理的水，或控制污染水流的运动，使用注水井注水井相比补给水塘优点：可以控制补给速度，针对性的补给（特定的深度，含水层）三、水动力屏障系统1.重力排水（减少从污染源来的水流）2.抽水井降低地下水水位，抽出被污染水，达到控制污染物迁移和去除污染目的3.地表水保护改变排泄区位置或将其移到地表水体以外防止向地表水塘排放污染物4.避免直接接触降低地下水水位并在污染源和饱水带顶端产生一个隔离防止污染物与地下水之间接触5.防止含水层污染通过生成一个局部向上的水力梯度，来防止下伏含水层的污染四、水力学方法不足其方法有关的材料、技术和工艺流程并不保证从地下环境中完全、永久去除污染物，且并未影响污染物的物理化学特性，由污染物和地下控制系统材料之间的反应引起的系统失灵可能导致向地下水释放原、新污染物。
抽出-处理系统中影响修复效率污染物和含水介质的主要性质：1.污染物与水的不溶性2.污染物扩散进入水流动性有限的微孔和区域3.含水介质对污染物的吸附4.含水介质的非均匀性（不能预测污染物和水流的运移规律）反应性渗透墙技术可渗透反应墙技术（permeable reactive barrier，PRB）是一种原位修复技术，美国环保局将其定义为：通过在地下安装活性材料墙体，将污染物羽状体拦截，使其通过活性介质后，经吸附、沉淀、降解等反应物将污染物转化为环境能够接受的另一种形式，使得污染物最终浓度达到国家规定的环境标准。
水力学教学大纲
水力学教学大纲
一、课程概述
水力学是土木工程中的一门重要学科，主要研究水的运动规律
及其对各种工程结构和自然环境的影响。
本课程旨在通过系统地介
绍水力学的基本理论、计算方法和实践应用，培养学生在工程实践
中运用水力学理论进行分析和设计的能力。
二、教学目标
1. 理解水的运动规律及其在工程中的应用。
2. 熟悉水力学基本概念和影响水流的因素。
3. 能够应用水力学理论解决工程实际问题。
4. 培养学生分析和解决水力学问题的能力。
三、教学内容
1. 水力学基础知识
- 水流基本性质：流速、流量、压力等概念及其测量方法。
- 流动方程：连续性方程、动量方程和能量方程的推导和应用。
- 流动状态：定常流动和非定常流动的概念和分析方法。
2. 水力学实验室
- 水流测量实验：流量计测量、流速测量和压力测量实验。
- 进水和排水实验：水泵、水坝和排水管道等实验。
- 水力力学实验：水力学模型的设计、搭建和测试。
3. 水理计算方法
- 水流管道计算：水流压力和流量的计算方法。
- 水流阻力计算：临界流速、流态转变和水流阻力公式的应用。
- 水尺控制计算：水流调节和水位控制的计算方法。
4. 应用案例分析
- 水力工程案例：水电站、水坝和水渠工程的水力学问题分析。
- 自然界水力学现象：洪水、地下水流和波浪等自然界中的水
力学问题。
- 环境水力学：水资源利用和环境保护中的水力学应用。
四、教学方法。
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1、 某河段河水的水温为15 ºC ，水力水质数据如下图，试计算距始端60，90km 处的
BOD 、DO 浓度值。
Q 11L 11O 11
解：此题不考虑弥散作用。
使用Streeter-Phelps 模型：
)
(211s O O K L K dx
dO u L
K dx dL u -+-=-=在上边界给定L(0)=0L ,O(0)=0O 的条件下，其解为：
)
()(//2
101/0/02121u
x K u
x K u
x K s s u
x K e
e
K K L K e
O O O O e
L L ------+
--==
水温T 与s O 的关系是：s O ＝T
+6.31468
15度时s O =10.06 mg/L
在第一个断面，有01L ＝
,/8650.686400
400004040*0600*86400
40000
111
11L mg Q
q QL L q =+
+=
++01O ＝
,/9563.986400
400004040*1*86400
40000
111
11L mg O Q
q QO O q s =+
+=++
x=60000m 时，L mg e
L e L L u
x K /58.332
.0/60000*86400/3.001/01601===--
O 60=L mg e
e
K K L K e
O O O u
x K u
x K u
x K s s /48.8)()(//2
1011/01212=--+
-----
在第二个断面，先发生混合，然后衰减。
L mg q Q q L q L Q q L /2889.4)(2
12
260102=++++=
L mg q Q q O q O Q q O /4696.8)(2
12
260102=++++=
在第二个断面，有 x=30000m 时，
L mg e
L e
L L u
x K /78.232
.0/30000*86400/3.001/2901===--
O 90=L mg e
e
K K L K e
O O O u
x K u
x K u
x K s s /42.8)()(//2
1021/02212=--+
-----
2、某船在河中出现事故性漏油，在很短的时间内有500公斤的柴油进入河中，已知该河段的流量为50m 3/s ，河段平均流速为30 km/d ，弥散系数为20 m 2
/s ，求：
（1） t ＝1000s 时，油浓度最大出现地点；
（2） t ＝2000s 时，包含了95% 的柴油的河段长度； （3） 距出事地点800m 处最大浓度出现的时间。
解：
当河道水流稳定时，并忽略底泥、旁侧入流的影响时，动态水质模型可用下列方程描述:
KC x
C D x
C u
x
-∂∂=∂∂+∂∂22
t
C 式中K 为某污染物的衰减系数。
对于瞬时排污
有解析解为：
())exp(4exp 4),(2Kt t D ut x t D Q mu
t x C x x -⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡--=π
在此题可不考虑衰减项的影响。
因此有 ()⎥
⎦
⎤
⎢⎣⎡--=
t D ut x t D Q
mu t x C x x 4exp 4),(2π＝
()()
()()
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣
⎡
--=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
--2
22
222exp 22122exp 22t D ut x t
D Q mu t D ut x t
D Q
mu x x x x π
π
t 一定时，浓度随距离类似成高斯分布（有一常系数，不是标准的高斯分布）
（1） 当t ＝1000s 时候，由高斯分布的性质知，在1000*86400
300001000
=
==t ut
x ＝347.22m
（2） 当t ＝2000s 时候，由标准分布的性质，在标准差的左右1.96处，总量可达到95% ，
即有
96.12≤-t
D ut x x ，知：
t D ut x t D ut x x 296.1296.1+≤≤-，带入数值可知：m x m 82.124807.140≤≤
所求河段长度为1108.75m
（3） 由第4题证得的结论知：当x 给定时，C 有最大值的时刻为：
2
2
2
2
u
D x u D t x
x -+=
，代入数值 知：t ＝2144.07s
3、 在平直宽阔河流的某断面旁侧，有一工业排污口，稳定排污，废水流量为0.2m 3
/s ，废水
中含有不易降解的有害物质，其浓度为600mg/l ，河段平均水深为4.0m ，河宽60m ，河
段平均流速0.5m/s ，摩阻流速u*=0.061m/s ，假定废水排出后，垂向完全混合，并已知横向扩散系数E y ＝0.4Hu*
a. 试计算排污口下游400m ，离岸20m 的污染物浓度及该断面的最大浓度；
b. 试计算达岸距离和完全混合距离；
c. 试给出浓度值 ≥3 mg/l 的水域面积表达式。
解：
a ：该排污属于双边界岸边排污。
有题意知：K ＝0，n ＝1（考虑一次反射），采用公式：
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡+-+--+-=
)4)
2(exp()4)2(exp()4exp(42),(2
22x E y B u x E y B u x E uy ux E H
W
y x C y y y y π
H ＝4.0m ，B ＝60m ，u ＝0.5m/s ，W=0.2m 3
/s*600mg/l ＝120
E y ＝0.4Hu*＝0.4*4.0*0.061＝0.0976 m 2/s ，
排污口下游400m ，离岸20m 的污染物浓度
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡+-+--+-=
)4)
2(exp()4)2(exp()4exp(42),(2
22x E y B u x E y B u x E uy ux E H
W
y x C y y y y π ＝3.831005858*0.277828443＝1.064mg/l
该断面的最大浓度在点（400，0）
⎥⎥⎦
⎤
⎢
⎢⎣⎡+-+--+-
=
)4)
2(exp()4)2(exp()4exp(42),(2
22x E y B u x E y B u x E uy ux E H
W
y x C y y y y π＝
3.831 mg/l
2
2
2
2
u
D x u D t x
x -+=。