《工程水文及水利计算》课程标准

《工程水文及水利计算》课程标准一、前言（一）课程基本信息1.课程名称：《工程水文及水利计算》2.课程类别：专业平台课3.课程编码：4.适用专业：水利工程专业5.学时：60（二）课程性质《工程水文及水利计算》是高职高专水利工程专业的一门重要的理论+实践课程。该门课程是以中小型水利水电枢纽工程的规划、设计、施工和管理运用阶段工程水文及水利计算工作任务为背景，系统分析水利水电工程建设过程需要掌握的工程水文基本知识和分析计算方法，为充分开发利用水资源，发挥工程效益提供合理的水文水利计算数据，属于工学结合、专业平台课。本课程的功能是培养学生认识水文现象的一般规律及水文资料的资料的收集、整理、审查的方法，正确理解和掌握工程水文及水利计算有关的基本概念、基本原理和基本方法，使学生经过一定的实践锻炼，解决一般水利水电工程建设立项、可研、初设、施工和管理等工作过程中的相关设计、计算问题。为学生学习专业课，毕业后参与水利水电工程及单体水工建筑物的初步设计、施工现场的技术、组织管理、工程运行管理等工作奠定基础。本课程以“高等数学”、“水力学”和“测量学”等课程的基本知识，同时与“水利水电工程施工”、“水工建筑物”、“水电站”、“治河与防洪”和“农田水利学”等课程相衔接，共同打造学生的专业核心技能。（三）课程标准的设计思路1.课程设置的依据本课程是根据教育部有关指导精神和意见，结合高职高专国家级重点建设专业水利工程专业“合格+特长”人才培养模式和课程体系的要求，在与校外企业专家共同制定的水利工程专业人才培养方案基础上设置的。2.课程改革的基本理念《工程水文及水利计算》立足于实际能力的培养，主要针对中小型水利水电工程项目的立项、可研、初设、施工和管理运用等工作过程中所涉及的水文工作构建课程体系，以工作任务为导向，贯彻工程规范要求、突出工学结合（工作过程与学习过程、工作任务与学习任务、工作内容与学习内容的结合），因此对课程内容的选择标准作了根本性改革，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。3.课程目标、内容制定的依据整个课程以职业能力培养为重点，以职业工作过程为导向，以能力为目标、工程项目工作任务为载体、学生为中心，与行业企业合作进行基于工作过程的开发与设计，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。在课程建设中，对原学科体系课程进行了重构，贯彻工程规范要求、突出工学结合，按照情境学习理论的观点，并获得理论认知水平的发展。本课程以中小型水利水电工程建设所需的知识与技能要求为载体的课程设计思路，在整门课程内容编排上，考虑到学生的认知水平，由浅入深的安排课程内容，实现能力的递进，将采用以工作任务为课程主题的知识单元结构，把工作过程与学习过程、工作任务与学习任务、工作内容与学习内容相结合的教学内容，把该课程分为四个不同的教学单元来实施，该课程教学单元有：（1）工程水文基础知识单元：该单元主要以学生学习工程水文基本知识的学习任务为导向，使学生全面掌握工程立项、可研、初设、施工和管理运用等阶段，工程水文学基本概念、原理、资料收集及其水文统计分析方法等的基本知识，是分析河流演变规律的重要依据和基本方法；（2）工程水文分析计算单元：该部分主要以水利水电工程设计、施工、运用阶段的工作任务为导向，包括设计年径流分析计算、枯水径流分析计算、河流泥沙分析计算、设计洪水分析计算、分期洪水计算，以及工程建成后入库洪水的分析计算和水库逐年的淤积变化计算等学习任务；（3）径流调节计算单元：该单元主要以工程规划阶段的工作任务为导向，依据水文分析计算结果和用水过程，绘制水库特性曲线，确定水库死水位和死库容，进行水库兴利调节计算确定的兴利库容和正常蓄水位，根据不同标准的设计洪水进行调洪计算，确定防洪特征水位和特征库容，确定出坝顶高程，进行小型水电站的保证出力和保证电能的计算，确定水电站的装机容量，确定以及水工建筑物的规模；（4）水库调度基本知识单元：该单元主要以水利水电枢纽工程运行管理阶段的工作任务为导向，依据水文预报和实际水文资料，制定发电、航运、防洪调度方案，最大可能发挥工程的作用，满足下游兴利和防洪要求。培养学生强有力的动手能力和解决工程实际的能力。4.课程目标实现的途径为了完成课程目标，提高课程目标对教学过程的指导价值，培养学生实际能力，按照情境学习理论的观点，教学组织和实施按照教学单元中的学习任务和工作任务，由浅入深，由易到难采用不同的方法完成。在讲授工程水文基础知识单元部分，首先加强学生的实践认识环节，除了在课堂讲授过程中组织学生观看“自然界的水循环”、“河川径流的形成过程”和“水文测验”三个教学课件，还专门设置实践课程，组织学生参观水利工程枢纽，亲自进行各种水文要素观测及资料整编等，增加学生的感性认识。在讲授工程水文分析计算单元部分，主要依据水利水电工程水文计算规范在规划设计阶段的工作任务，结合实例讲述和课后练习，掌握设计年径流计算，设计洪水分析计算、枯水径流计算和泥沙分析计算的方法。在讲授径流调节计算单元部分，在工程设计与管理中的应用时，根据课程进度和工程水文分析计算结果，结合生产实例安排“兴利调节”“防洪调节”“水能计算”课程设计，让学生通过设计加深对“工程水文及水利计算”计算方法的理解以及水文计算的成果，具体体会本课程在工程建设中的地位和作用，提高学生的学习兴趣，增强了学生的动手能力。在讲授水库调度基本知识单元，讲述根据工作任务如何制定工程运用管理方案，课程组成员定期为学生开设的课程讲座，将实践经验引入教学，扩充教学内容，增大教学容量，培养实际操作技能。二、课程目标（一）总目标《工程水文及水利计算》是高职高专水利工程专业大部分学生就业后从事的主要工作岗位必须掌握的专业技能。课程的目标是在使学生全面掌握工程水文及水利计算在施工、管理过程中的应用原理，掌握水文测验的一般方法以及收集水文计算所需的基本资料的实际操作技能；水文频率计算及水文相关分析等水文统计基本知识和计算技能；年径流分析计算的基本方法；由流量资料、暴雨资料推求设计洪水的方法；小流域设计洪水计算方法；水库兴利调节计算；水库防洪调节计算；小型水电站水能计算的方法；水库兴利及防洪调度的方法，培养学生的创新思维和发现问题及解决问题的能力。使学生能利用相关原理、概念、规范、标准等知识，结合有关水工建筑物规划标准与水利工程施工期的水文现象进行分析和解决实际工程中常见的水文计算、一般水电规划和水库调度问题的能力，以进一步树立学生独立思考、吃苦耐劳、勤奋工作的意识以及诚实、守信的优秀品质，为今后从事施工生产一线的工作奠定良好的基础。（二）具体目标根据《工程水文及水利计算》课程的特点及课程的实际情况，结合专业课程需求，以专业课程核心能力培养删选教学内容，以教、学、做相结合设计教学过程，建立以培养职业素质和技能为目的考核标准、办法。最终达到学生兴趣高，教学效果显著，在同类院校起到辐射性和示范性的工学结合、专业平台课。1.知识目标（1）能熟练陈述本课程的目的任务及内容体系，水资源的概念和特点，水文现象的特点及其研究方法；（2）能准确叙述不同工作过程时气象、水文要素对河川径流的影响，流域面平均雨量的计算、径流常用单位的换算、水量平衡原理；（3）能准确叙述不同工作阶段降水、蒸发、泥沙等水文资料收集整理途径和进行水文调查的方法；（4）能准确陈述水文统计中的事件、频率、概率、重现期、统计参数以及适线法、相关分析的概念分析工作过程中水文现象的基本规律；（5）能具体说明工程在初步设计阶段，不同资料条件下设计年径流分析计算方法；（6）能熟练说出工程初步设计阶段，设计洪水的概念和推求设计洪水的方法以及施工期分期洪水的计算方法；（5）能具体说明工程初步设计阶段，不同资料条件下设计泥沙的分析计算方法，以及工程管理运用阶段泥沙分析计算要求；（7）能准确叙述初步设计和施工阶段水库调节作用与调节类型，水库特性曲线的由来，不同设计保证率和供水过程水库兴利调节的原理以及年调节水库的调节计算方法；（8）能具体说明初步设计阶段小型水电站水能开发利用方式，水电站保证出力和多年平均发电量的计算以及小型水电站装机容量的确定；（9）能具体说明水库初步设计阶段防洪调节的原理，有闸门控制水库和无闸门控制水库的调洪计算方法（列表试算法、半图解法、简化三角形法）和坝顶高程确定；（10）能准确叙述水库管理运用阶段调度的内容和任务，水库防洪调度图的绘制、中型水库的洪水预报与抗洪能力、年调节水库灌溉调度、当年水库的灌溉调度。了解多年调节水库的灌溉调度。2.能力目标（1）能根据地形图勾绘出流域的分水线和流域特征值（F、L、J）的量算；（2）能熟练应用求积仪和直尺量计流域面积和河流长度；（3）能根据气象、水文要素计算流域面平均雨量，进行径流常用单位的换算；（4）能根据经验频率曲线与理论频率曲线区分频率、概率和重现期的关系；（5）能应用计算机和水文频率曲线的软件，绘制经验频率曲线与理论频率曲线，和相关分析计算；（6）能根据水文年鉴、水文资料数据库、水文手册和水文调查等，收集降水、蒸发、水位、径流和泥沙资料；（7）能实际操作不同的仪器测量降水、蒸发、水位、径流和泥沙资料以及进行资料的整编；（8）能根据不同长度资料和缺乏资料，计算设计年径流以及设计年径流的年内分配过程；（9）能应用流量资料或暴雨资料推求设计洪水，并能估算小流域设计洪水难；（10）能根据水库特性曲线，设计保证率，来水过程和供水过程，推求出年调节水库的兴利库容和正常蓄水位；（11）能根据小型水电站水能开发利用的基本方式，电力系统的负荷及容量组成，计算水电站保证出力和多年平均发电量，确定出小型水电站装机容量；（12）能根据不同标准的洪水对无闸门控制水库进行调洪计算，并确定出坝顶高程；（13）能根据洪水特征绘制水库防洪调度图，确定小型水库的洪水预报与抗洪能力。3.素质目标培养具有职业素质高、技能过硬、吃苦耐劳、乐于奉献、团结协作、勇于创新的工作一线高级技能型人才。三、课程内容标准按课程的设计思路，以工作任务为课程主题的知识单元结构，遵循水利工程岗位能力锻炼客观规律组织、安排教学内容。第一单元工程水文基础知识包括以学习任务为导向的学习任务一、二、三，第二单元工程水文分析计算包括工程设计阶段以工作任务为导向的工作任务一、二、三，第三单元径流调节计算包括以工程规划阶段的工作任务为导向的工作任务四、五、六，第四单元水库调度基本知识包括以工程运行管理阶段的工作任务为导向的工作任务七，其具体知识要求和技能要求见以下列表：学习任务一：河流水文学基本知识知识内容要求能力与素质要求1.能陈述本课的目的任务及内容体系，水文现象的特点及其研究方法；2.能叙述水文循环的过程与水资源的特点2.能叙述河流与水系、流域的几何特征与自然地理特征、降水的成因与分类、蒸发与下渗、降雨径流的形成过程；3.能说明河道基本特征值的量算、流域面平均雨量的计算方法、径流的表示方法和单位换算；4.能叙述流域水量平衡以及水资源的特点。1.能从水文循环的途径出发分析气象、水文要素对河川径流的影响：2.能根据地形图勾绘出小流域的分界线和量计河流与流域的基本特征值；3.能定性分析河川径流成因的能力；4.能分析计算次洪水径流深，进行径流单位的换算；5.能利用水量平衡原理对不同区域的水量变化进行分析。6.培养学生理论联系实际的质量意识。学习任务二：水文测验与资料整编知识内容要求能力与素质要求1.能陈述水文测站、降雨、蒸发、水位、流量、含沙量、输沙率观测与计算。2．能说明水位资料整理、流量资料整编、泥沙测验、水质监测与水质资料整理；3．能叙述水文调查及其水文资料的收集方法。1．能按照雨量器、蒸发皿、水尺和流速仪的观测步骤操作仪器设备，对降雨量、蒸发量、水位和流速进行测量记录；2.能对观测的水位、流速资料进行整编计算；3.能根据水文年鉴及水文资料数据库、水文手册收集水文资料。4.培养学生的质量、安全意识、吃苦精神，保证质量完成任务。学习任务三：水文统计的基本方法知识内容要求能力与素质要求1.能陈述水文统计的基本概念；2.能叙述频率与重现期、总体与样本、统计参数与抽样误差；3.能说明频率计算的适线法、相关分析计算。1.能根据频率计算重现期；2.能用频率曲线的软件绘制经验和理论频率曲线；3.能根据相关分析对短缺的资料进行插补延长。4.培养学生的创新精神，具有规范标准意识。工作任务一：年径流与枯水径流分析计算知识内容要求能力与素质要求1.能陈述年径流及其影响因素、年径流计算的内容。2.能说明有资料、短缺资料和无资料情况下的设计年径流进行分析计算以及河流多年平均输沙量计算。3.能说明不同资料下，设计年径流及其年内分配的计算。1.能对有资料情况下的设计年径流进行分析计算；2.能对无资料情况下设计年径流的分析计算；3.能对枯水期径流进行分析计算。4.培养学生之间的团队协作、创新精神，具有规范标准意识，保证质量完成工作任务。工作任务二：设计洪水分析计算知识内容要求能力与素质要求1.能陈述洪水与设计洪水的概念，设计洪水规范及设计标准的确定；2.能叙述设计洪水的确定方法与途径：由流量资料推求设计洪水、由暴雨资料推求设计洪水、小流域设计洪水估算。3．能说明设计洪峰流量的频率计算（不连序系列的频率计算）、同频率放大法计算设计洪水流量过程线、设计净雨计算、单位线推求流量过程线。1.能分析确定工程设计洪水的标准；2.能根据实测流量资料推求设计洪水过程线；3.能根据实测暴雨资料，利用单位线推求设计洪水过程线能根据水文手册（图集）计算小流域没计洪水。4.培养学生的质量意识、创新和吃苦精神，具有规范标准意识，保证质量完成任务。工作任务三：河流泥沙分析计算知识内容要求能力与素质要求1.能陈述河流泥沙的来源、影响因素和解决河流泥沙的主要措施2.能说明有资料、短缺资料和无资料情况下的河流多年平均输沙量计算。3.能说明设计年输沙量及年内分配分析计算。1.能对计算有资料、短缺资料和无资料情况下多年平均输沙量2.能计算推移质的多年平均输沙量；3.能对设计年输沙量及其年内分配进行分析计算。4.培养学生的创新和吃苦精神，具有规范标准意识。工作任务四：兴利调节计算知识内容要求能力与素质要求1．能陈述水库兴利调节基本原理、水库特性曲线、水库特征水位与特征库容、2.能说明水库供水与水量损失、水库死水位确定3.能说明年调节水库兴利计算及多年调节水库兴利计算。1.能根据库区地形图绘制水库特性曲线：2.能根据水库的主要任务确定水库死水位，3.能根据水库蓄水变化计算水库水量损失4.能用长系列法或设计代表年法进行年调节水库的兴利计算。5.培养学生之间的团队协作、创新精神，具有规范标准意识，保证质量完成工作任务。工作任务五：防洪调节计算知识内容要求能力与素质要求1.能陈述水库调洪计算的目的和任务、调洪计算基本原理和基本方法。2.能说明无闸门控制水库的调洪计算、有闸控制水库调洪计算以及坝顶高程确定。1.能对无闸控制水库进行调洪计算：2.能对有闸控制水库进行调洪计算。3.能根据调洪计算的最高洪水位确定坝顶高程。4.培养学生的质量意识、创新和吃苦精神，具有规范标准意识，保证质量完成任务。工作任务六：小型水电站水能计算知识内容要求能力与素质要求1.能陈述水能开发利用的方式、水能计算的基本方法、电力系统的负荷及其容量组成。2.能说明水电站保证山力与多年平均发电量计算，小型水电站装机容量确定。1.能用长系列法和设计代表年法进行保证出力计算和多年平均发电量计算：2.能确定小型水电站的装机容量。3.培养学生的创新和吃苦精神，具有规范标准意识，团结协作完成任务。工作任务七：水库兴利和防洪调度知识内容要求能力与素质要求1.能陈述水库调度与任务，防洪调度图的绘制，短期水文预报在防洪调度中的应用。2.能说明年调节水库灌溉调度图，年水库灌溉供水的调度等。1.能防洪调度图的绘制，2.能根据短期水文预报，做出防洪调度中图，3.能绘出年调节水库灌溉调度图和年水库灌溉供水的调度图。4.培养学生理论联系实际的质量意识。四、实施建议（一）教学组织1.在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用单元教学，以学习任务和工作任务引领提高学生学习兴趣，激发学生的学习动机。2.本课程教学的关键是通过典型的活动项目，由教师提出要求或示范，组织学生进行活动，注重“教”与“学”的互动，让学生在活动中增强重合同守信用意识，掌握本课程的职业能力。3.在教学过程中，要创设工作情景，紧密结合职业技能证书的考证，加强考证的实操项目的训练，在实验实训过程中，使学生掌握水文测验方法与水文计算成果在水利计算的应用，提高学生的岗位适应能力。4.在教学过程中，要应用多媒体、投影等现代教学资源辅助教学，帮助学生理解降雨径流的形成过程、水文测验仪器及其使用方法、产、汇流原理、水库兴利与防洪原理、水文与水利计算的过程及要点。5.在教学过程中，要重视本专业领域新技术、新工艺、新设备发展趋势，贴近生产现场。为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。6.教学过程中教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德。（二）教材编写1.必须依据本课程标准编写教材，根据行业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识，能力、素质要求，选取教学内容，并为学生将来的进一步就业面的拓宽打下良好的基础。具体考虑工学结合、够用为度。2.教材应将本专业职业活动，分解成四个知识单元和若干典型的学习、工作任务，按完成教学单元需要学习、工作任务操作规程，结合职业技能证书考证组织教材内容。以工程水文基础知识单元，工程水文分析计算单元，径流调节计算单元，水库调度基本知识单元引入必须的理