(课程编号：27010       学时：30       学分：1.5)

    本课程是环境工程、水文学水资源专业的主要专业课，是在学生学习了地下水动力学课程、水文地球化学课程后，讲授地下水流动问题的数值计算方法以及国际上流行的软件系统，主要是有限差分和有限元两种，从而使学生能够更好地掌握和应用地下水动力学理论及方法解决实际问题。

    基本内容包括：水动力弥散的概念与机理；水动力弥散方程的建立、各种解析解法、基础解及其一、二、三维解；水动力弥散系数的理论研究、实验室研究、基于解析法的各种计算方法和实例；对流占主导地位时求解水动力弥散方程的几种主要的数值方法，地下水水质模型及其应用。

    课程从对工科本科大学生的要求出发，要求学生理解地下水溶质运移问题基本概念、基本理论和基本方法，理解水动力弥散的概念与机理；掌握水动力弥散方程的建立、各种求解方法；能够进行水动力弥散实验室研究；能进行实际上机操作，掌握一个国际上流行的地下水溶质运移数值模拟软件，能够灵活运用所学理论方法和软件系统，完成地下水溶质运移课程设计。

    1．水动力弥散的基本概念(2学时)：介绍实验室和野外各种条件下地下水中的水动力弥散现象和研究意义，重点分析水动力弥散的物理化学机理及其分

    2．水动力弥散方程及定解条件(3学时)：熟悉与水动力方程描述有关的参数，溶液中某组份的质量守恒定律和对流—扩散方程，掌握Fick定律及其物理意义，水动力弥散方程及其边界条件和源汇项的描述与处理。

    3．水动力弥散系数(2学时)：了解水动力弥散系数的理论模型和实验研究成果，重点理解其尺度效应及其物理机制。

    4．水动力弥散系数的解析解法(6学时)：从三维空间瞬时点源的基本解出发，掌握其它源汇条件和边界条件下，水动力弥散方程的描述、解析解及其物理意义。

    5．水动力弥散系数的计算方法(3学时)：熟练掌握利用室内和野外实验数据计算一维和二维水动力弥散系数的原理、方法和步骤。

    6．水动力弥散方程的数值解法(4学时)：常见边界条件下二维水动力弥散方程的有限差分解法(包括显式格式、隐式格式、Crank—Nicolson格式和ADI格式)和有限元方法(Galerkin法)，重点是对流占主导地位时的几种常见的数值方法。

7．地下水水质模型及其应用、软件介绍(2学时)：实际地下水研究过程中的两种基本水质模型(对流—弥散型水质模型和纯对流水质模型)的缄默和求解过程。了解实际应用过程中的常见问题和解决方法，了解软件系统功能及应用特点。

    1.一维水动力弥散实验(2学时)加深对弥散现象的理解；熟悉室内一维水动力弥散实验的一般步骤；掌握一维条件下纵向弥散系数的求解方法。

上机实习要求与学时分配(6学时)：

    1．二维水动力弥散的有限差分方法(2学时)：隐式差分、Crank—Nicolson格式和ADI法及其求解方法的计算机实现。要求读懂示范程序，并能根据实际模型的具体要求作出适当修改。

2．地下水数值模拟软件应用(4学时)：熟悉某个地下水数值模拟软件系统的功能和应用特点，利用该软件进行课程设计。

教材：

陈祟希，李国敏编著，地下水溶质运移理论及模型，中国地质大学出版社，1996年3月

Patrick A．Domenico，Franklin W．Schwartz，Physical and Chemical Hydrology，John Wiley & Sons，1990．

    孙纳正，地下水污染——数学模型与数值方法，地质出版社，1989。