Groundwater Dynamics

课程编码：21A43012 学分：3.0 课程类别：专业课（必修课）

计划学时：56 其中讲课：48 实验或实践：8 上机：0

适用专业：地下水科学与工程

推荐教材：薛禹群，《地下水动力学》，地质出版社，2010年。

参考书目：陈崇希，《地下水动力学》，中国地质大学出版社，2005年。

课程的教学目的与任务

本课程的教学目的是使学生在已学习过的水文地质学基础课程基础上，通过对地下水渗流理论体系的把握，进一步提高学生对地下水科学的认识，进一步加深对地下水运动规律的理解，并进而为学生从事专业技术、教学、研究和进入研究生学习打下基础。通过本课程的学习，掌握地下水运动的基本理论，熟悉建立地下水运动的数学模型，并提出相应的计算或模拟方法，以便对地下水运动进行定量分析，授课重在培养学生运用渗流基本理论分析地下水运动的基本问题的能力。

课程的基本要求

1、通过对地下水运动稳定流、非稳定流理论的讲解分析，使学生掌握地下水动力学的主要知识体系、基本方法及其在生产、实践中的地位与贡献。

2、通过课堂讲解、讨论和学生课下阅读、思考，使学生在掌握地下水运动理论体系的基础上，逐步提升学生的科学思维及独立思考能力。

3、要求学生在学完本课程后，能运用地下水动力学的方法和基本理论，独立地分析、解决社会生产实践、科学研究中遇到的水文地质问题。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）

绪论 建议学时：2

[教学目的与要求] 了解地下水动力学的发展历史及其学科发展趋势，熟悉地下水动力学研究的目的、任

务，掌握地下水动力学的研究思路。

[教学重点与难点] 地下水动力学的研究思路及方法。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

一、地下水动力学研究的目的、任务

二、地下水动力学的发展历史及其学科发展趋势

三、地下水动力学的研究方法

四、地下水动力学应用方向简介

第一章 地下水运动的基本概念与基本定律 建议学时：6

[教学目的与要求] 掌握典型体元、渗流、渗流的运动要素、渗透系数等基本概念，深入理解地下水实际

流速与渗透流速区别，学会用达西定律分析水文地质问题。

[教学重点与难点] 达西定律和流网分析实际问题。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 地下水运动的基本概念

第二节 渗流基本定律

第三节 地下水通过非均质岩层突变界面的折射现象

第四节 流网

第二章 地下水运动的基本微分方程及定解条件 建议学时：6

[教学目的与要求] 了解水和多孔介质的压缩性，掌握渗流连续性方程和布西涅斯克微分方程的推导，熟

悉裘布依假定，学会建立不同水文地质条件下的地下水数学模型。

[教学重点与难点] 地下水运动微分方程的建立。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 渗流连续性方程

第二节 水和多孔介质的压缩性

第三节 渗流基本微分方程

第四节 潜水流动的布西涅斯克微分方程

第五节 定解条件及数学模型

第三章 地下水向河渠的运动 建议学时：6

[教学目的与要求] 通过讲授一维渗流问题，逐步引入边界条件的具体应用，训练学生对典型一维问题提

出完整的数学模型。重点介绍一维问题的常用计算公式，结合讲授地下水断面的流量计算。

[教学重点与难点] 地下水向河渠二维稳定运动及非均质含水层中地下水的运动。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 均质含水层中地下水向河渠的运动

第二节 非均质含水层中地下水向河渠的运动

第四章 裘布依稳定井流 建议学时：8

[教学目的与要求] 通过本章学习使学生掌握潜水或承压水渗流基本微分方程简化为一维径向流方程；掌

握潜水或承压水Dupuit公式的简单推导及对公式的讨论；掌握井流计算方法；熟悉多落程抽水试验的经

验公式。

[教学重点与难点] 稳定流适用条件的判别。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 裘布依稳定井流的基本方程

第二节 齐姆模型与裘布依模型的区别

第三节 稳定流抽水试验及其技术要求

第四节 稳定的干扰井流

第五章 地下水向完整井的非稳定运动 建议学时：12

[教学目的与要求] 通过本章学习使学生掌握Thiem公式的简单推导及对公式的讨论；通过对公式的讨

论，加深对公式的理解，强调公式的使用条件。

[教学重点与难点] 地下水非稳定流公式的应用及使用条件。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 承压含水层中单个定流量井流

第二节 承压含水层井群干扰

第三节 承压含水层定流量抽(注)水试验求参数

第四节 承压井流水位恢复试验

第五节 潜水含水层中的完整井流

第六节 有越流补给的完整井流

第六章 地下水向边界附近井的运动 建议学时：4

[教学目的与要求] 通过本章学习使学生掌握边界附近含水层中的完整井流公式的导出条件，理解映射方法的基本原理，掌握利用抽水试验数据求水文地质参数的方法。

[教学重点与难点] 映射原理。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 直线边界附近的井流——反映法

第二节 扇形含水层

第三节 条带含水层

第四节 边界附近定流量井流试验求参

第七章 越流系统中的承压完整井流 建议学时：4

[教学目的与要求] 通过本章学习使学生第一、第二类越流系统数学模型的使用条件，强化应用公式计算

地下水问题、求解含水层参数的能力，掌握利用抽水试验数据求水文地质参数的方法。

[教学重点与难点] 越流系统抽水试验求水文地质参数的方法。

[授 课 方 法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授 课 内 容]

第一节 第一类越流系统中的定流量井流

第二节 第一类越流系统中的定降深井流

第三节 第二类越流系统中的定流量井流

实验：

1、变径达西实验 建议学时：2

验证达西定律既适用于稳定流条件也适用于不稳定流条件。

2、渗流槽潜水实验 建议学时：2

潜水系统演示实验。

3、承压水演示实验 建议学时：2

观察承压水渗流现象及特征。

4、观察越流现象。 建议学时：2

计算主含水层渗透系数K值。

撰稿人：吴恩江 审核人：桑国庆