水文實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)踐與教學(xué)應(yīng)用改革探索

李繼清+吳月秋

摘要：水文實(shí)驗(yàn)室作為華北電力大學(xué)水電實(shí)驗(yàn)中心的重要組成部分，既是教學(xué)基地也是科研場(chǎng)所，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力都是非常必要的。本文闡述了水文學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)規(guī)劃與指導(dǎo)思想，回顧和總結(jié)了我校水文學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)歷程，并對(duì)水文實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行剖析，提出了未來(lái)改革思路。

關(guān)鍵詞：水文實(shí)驗(yàn)室；建設(shè)實(shí)踐；教學(xué)應(yīng)用；改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）15-0216-02

隨著高等教育管理體制改革不斷推進(jìn)和社會(huì)對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才不斷提出新要求，教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)踐與教學(xué)應(yīng)用改革對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新人才至關(guān)重要[1-2]。水文是所有涉水事務(wù)的基礎(chǔ)，水文信息是防治洪旱災(zāi)害、水資源優(yōu)化調(diào)度和其他涉水事物管理等影響國(guó)計(jì)民生的重要基礎(chǔ)信息。水文信息的采集從古代都江堰石魚觀測(cè)，到近代出現(xiàn)專門的水文人工觀測(cè)記錄，再到新中國(guó)成立以后水文站網(wǎng)規(guī)劃和專門的水文站數(shù)據(jù)收集，一直到改革開放以后的水文自動(dòng)化建設(shè)探索，水文信息的采集逐漸專業(yè)，與之相輔相成的是人類對(duì)水文信息的要求也越來(lái)越高。水文專業(yè)實(shí)驗(yàn)室作為華北電力大學(xué)水電學(xué)科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的一部分，既是教學(xué)基地也是科研場(chǎng)所，是培養(yǎng)高質(zhì)量的本科生及碩士生、博士生的必要條件，有利于華北電力大學(xué)的水文水資源工程及水利水電工程兩個(gè)專業(yè)在本學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，促進(jìn)華北電力大學(xué)水電學(xué)科在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)先進(jìn)行列占有一席之地。[3-4]筆者結(jié)合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和十年來(lái)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，就水文實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革略述己見，以與同行探討。

一、水文實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃及指導(dǎo)思想

水電學(xué)科是華北電力大學(xué)的新建學(xué)科，目前有水利水電工程專業(yè)和水文水資源專業(yè)。針對(duì)水電學(xué)科目前軟硬件環(huán)境較為薄弱的實(shí)際情況，學(xué)校近幾年投入大量資金建設(shè)水電學(xué)科實(shí)驗(yàn)室。按照學(xué)科規(guī)劃和“十一五”規(guī)劃，水電學(xué)科實(shí)驗(yàn)室一直本著“高起點(diǎn)、高水平、高利用率”的原則進(jìn)行建設(shè)。根據(jù)學(xué)校規(guī)劃、可再生能源學(xué)院“十一五”發(fā)展規(guī)劃、水電發(fā)展規(guī)劃及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃，進(jìn)一步完善教學(xué)實(shí)驗(yàn)室（12個(gè)）、科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室（中心）的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)水電學(xué)科的建設(shè)目標(biāo)，建成有華電自身特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)的水電專業(yè)特色，整體達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。建成后，不僅大大提高我校水電學(xué)科的辦學(xué)條件，鮮明的專業(yè)特色也必將大大提高本專業(yè)在國(guó)內(nèi)的影響。

依照水電學(xué)科規(guī)劃原則，水文實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)對(duì)于加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、促進(jìn)理論教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力都是非常必要的。其建設(shè)過(guò)程中的指導(dǎo)思想是：考慮現(xiàn)代實(shí)際教學(xué)的需要，既要讓學(xué)生了解傳統(tǒng)的水文觀測(cè)原理、方法和技術(shù)，又要讓學(xué)生學(xué)習(xí)和熟悉現(xiàn)代先進(jìn)的測(cè)流、測(cè)深以及水文氣象自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)等新理論、新技術(shù)、新方法。

二、水文實(shí)驗(yàn)室建設(shè)歷程及實(shí)踐

20世紀(jì)80年代初我校曾開設(shè)水工結(jié)構(gòu)工程和農(nóng)田水利工程兩個(gè)本科專業(yè)，并擁有農(nóng)田水利工程專業(yè)碩士學(xué)位授予權(quán)。后由于歷史原因和學(xué)校變遷，水利工程學(xué)科各專業(yè)停辦。2004年，我?；謴?fù)水利學(xué)科，開始招收水利水電工程專業(yè)本科生，2007年開始招收水文與水資源工程專業(yè)本科生；2005年和2010年，經(jīng)國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)批準(zhǔn)，先后獲得水文學(xué)及水資源二級(jí)學(xué)科和水利工程一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)。2007年成立了可再生能源學(xué)院。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，已新建了“河流與水工模擬實(shí)驗(yàn)中心”、“水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室”、“土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室”、“水電站實(shí)驗(yàn)室”，這些實(shí)驗(yàn)室的建立在我校的水文水資源工程和水利水電工程的教學(xué)工作中正發(fā)揮著巨大的作用。但由于水利學(xué)科是新建學(xué)科，上述實(shí)驗(yàn)室還不能完全滿足我校水電學(xué)科兩個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，特別是水文水資源工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還不能正常開展，無(wú)法保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)示教。另外，為了反映水文水資源學(xué)科的新發(fā)展及新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，也為了遵循“新模式、高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高速度”的學(xué)科發(fā)展目標(biāo)與戰(zhàn)略，2013版的水文水資源工程專業(yè)本科生教育教學(xué)培養(yǎng)方案顯著加強(qiáng)了實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置上更注重設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)。

基于此，我校先后從“211”學(xué)科建設(shè)三期項(xiàng)目、學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目和中央財(cái)政“修購(gòu)?？睢表?xiàng)目劃撥經(jīng)費(fèi)，結(jié)合水文與水資源工程本科專業(yè)的6門核心專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程（包括“水文學(xué)原理”、“水文水利計(jì)算”、“水力學(xué)”、“水能資源開發(fā)利用”、“水電站水庫(kù)調(diào)度及其自動(dòng)化系統(tǒng)”）的課程實(shí)驗(yàn)需求，購(gòu)置了部分水文儀器設(shè)備，建設(shè)水文實(shí)驗(yàn)室，初步構(gòu)建了水文水資源實(shí)驗(yàn)教學(xué)的示范平臺(tái)。

水文實(shí)驗(yàn)室下設(shè)4個(gè)實(shí)驗(yàn)室和室外觀測(cè)場(chǎng)，即水文儀器實(shí)驗(yàn)室、水文觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室、水文水資源沙盤實(shí)驗(yàn)室和水情自動(dòng)測(cè)報(bào)與水安全實(shí)驗(yàn)室。水文儀器實(shí)驗(yàn)室中備有各類雨量計(jì)、蒸發(fā)皿、土壤入滲儀、流速儀、水位計(jì)、數(shù)字求積儀、便攜式超聲波測(cè)深儀、手持激光測(cè)距儀、鉛魚、鋼卷尺、鋼絲繩及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等。水文水資源教學(xué)沙盤物理模型，由人工降雨區(qū)、山體、水壩、河道、溢洪區(qū)、水庫(kù)、坡面、堤防、蓄滯洪區(qū)、水流循環(huán)控制設(shè)備等相應(yīng)的綠化及燈光配套裝飾，配備門、降雨動(dòng)力、過(guò)濾系統(tǒng)、儲(chǔ)水系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，能夠模擬和演示降雨、坡面產(chǎn)匯流、河道匯流、河道洪水演進(jìn)等常規(guī)水文水資源過(guò)程，有利于學(xué)生建立工程的總體概念，已經(jīng)成為相關(guān)實(shí)踐教學(xué)的重要場(chǎng)所，見圖1。室外觀測(cè)場(chǎng)共有四個(gè)組成部分：蒸發(fā)觀測(cè)、水位觀測(cè)、降雨觀測(cè)和氣象觀測(cè)，都配有RTU數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)傳回室內(nèi)相應(yīng)的接收設(shè)備和顯示系統(tǒng)，布置示意圖見圖2。

三、水文實(shí)驗(yàn)室教學(xué)應(yīng)用及改革

水文實(shí)驗(yàn)室主要承擔(dān)水文水資源工程本科專業(yè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，目前可以開設(shè)《水文測(cè)驗(yàn)學(xué)》、《水文信息采集與處理》、《水文學(xué)原理》、《水文預(yù)報(bào)》、《水文水利計(jì)算》、《水能資源開發(fā)利用》、《水庫(kù)調(diào)度及其自動(dòng)化系統(tǒng)》等課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如降雨觀測(cè)、蒸發(fā)觀測(cè)、下滲觀測(cè)、流速觀測(cè)、水位觀測(cè)、流量觀測(cè)、斷面測(cè)量及水文氣象觀測(cè)。先后開設(shè)了“流速儀、水位觀測(cè)儀器的使用”、“斷面、流量的測(cè)定”、“溫度、濕度測(cè)定”、“風(fēng)速、氣壓的測(cè)定”、“水文資料處理實(shí)驗(yàn)”、“降雨、蒸發(fā)儀器的使用”、“水庫(kù)的興利作用”、“不同防洪措施的防洪作用”等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

摘要：水文實(shí)驗(yàn)室作為華北電力大學(xué)水電實(shí)驗(yàn)中心的重要組成部分，既是教學(xué)基地也是科研場(chǎng)所，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力都是非常必要的。本文闡述了水文學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)規(guī)劃與指導(dǎo)思想，回顧和總結(jié)了我校水文學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)歷程，并對(duì)水文實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行剖析，提出了未來(lái)改革思路。

關(guān)鍵詞：水文實(shí)驗(yàn)室；建設(shè)實(shí)踐；教學(xué)應(yīng)用；改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）15-0216-02

隨著高等教育管理體制改革不斷推進(jìn)和社會(huì)對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才不斷提出新要求，教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)踐與教學(xué)應(yīng)用改革對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新人才至關(guān)重要[1-2]。水文是所有涉水事務(wù)的基礎(chǔ)，水文信息是防治洪旱災(zāi)害、水資源優(yōu)化調(diào)度和其他涉水事物管理等影響國(guó)計(jì)民生的重要基礎(chǔ)信息。水文信息的采集從古代都江堰石魚觀測(cè)，到近代出現(xiàn)專門的水文人工觀測(cè)記錄，再到新中國(guó)成立以后水文站網(wǎng)規(guī)劃和專門的水文站數(shù)據(jù)收集，一直到改革開放以后的水文自動(dòng)化建設(shè)探索，水文信息的采集逐漸專業(yè)，與之相輔相成的是人類對(duì)水文信息的要求也越來(lái)越高。水文專業(yè)實(shí)驗(yàn)室作為華北電力大學(xué)水電學(xué)科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的一部分，既是教學(xué)基地也是科研場(chǎng)所，是培養(yǎng)高質(zhì)量的本科生及碩士生、博士生的必要條件，有利于華北電力大學(xué)的水文水資源工程及水利水電工程兩個(gè)專業(yè)在本學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，促進(jìn)華北電力大學(xué)水電學(xué)科在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)先進(jìn)行列占有一席之地。[3-4]筆者結(jié)合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和十年來(lái)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，就水文實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革略述己見，以與同行探討。

一、水文實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃及指導(dǎo)思想

水電學(xué)科是華北電力大學(xué)的新建學(xué)科，目前有水利水電工程專業(yè)和水文水資源專業(yè)。針對(duì)水電學(xué)科目前軟硬件環(huán)境較為薄弱的實(shí)際情況，學(xué)校近幾年投入大量資金建設(shè)水電學(xué)科實(shí)驗(yàn)室。按照學(xué)科規(guī)劃和“十一五”規(guī)劃，水電學(xué)科實(shí)驗(yàn)室一直本著“高起點(diǎn)、高水平、高利用率”的原則進(jìn)行建設(shè)。根據(jù)學(xué)校規(guī)劃、可再生能源學(xué)院“十一五”發(fā)展規(guī)劃、水電發(fā)展規(guī)劃及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃，進(jìn)一步完善教學(xué)實(shí)驗(yàn)室（12個(gè)）、科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室（中心）的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)水電學(xué)科的建設(shè)目標(biāo)，建成有華電自身特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)的水電專業(yè)特色，整體達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。建成后，不僅大大提高我校水電學(xué)科的辦學(xué)條件，鮮明的專業(yè)特色也必將大大提高本專業(yè)在國(guó)內(nèi)的影響。

依照水電學(xué)科規(guī)劃原則，水文實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)對(duì)于加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、促進(jìn)理論教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力都是非常必要的。其建設(shè)過(guò)程中的指導(dǎo)思想是：考慮現(xiàn)代實(shí)際教學(xué)的需要，既要讓學(xué)生了解傳統(tǒng)的水文觀測(cè)原理、方法和技術(shù)，又要讓學(xué)生學(xué)習(xí)和熟悉現(xiàn)代先進(jìn)的測(cè)流、測(cè)深以及水文氣象自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)等新理論、新技術(shù)、新方法。

二、水文實(shí)驗(yàn)室建設(shè)歷程及實(shí)踐

20世紀(jì)80年代初我校曾開設(shè)水工結(jié)構(gòu)工程和農(nóng)田水利工程兩個(gè)本科專業(yè)，并擁有農(nóng)田水利工程專業(yè)碩士學(xué)位授予權(quán)。后由于歷史原因和學(xué)校變遷，水利工程學(xué)科各專業(yè)停辦。2004年，我?；謴?fù)水利學(xué)科，開始招收水利水電工程專業(yè)本科生，2007年開始招收水文與水資源工程專業(yè)本科生；2005年和2010年，經(jīng)國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)批準(zhǔn)，先后獲得水文學(xué)及水資源二級(jí)學(xué)科和水利工程一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)。2007年成立了可再生能源學(xué)院。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，已新建了“河流與水工模擬實(shí)驗(yàn)中心”、“水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室”、“土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室”、“水電站實(shí)驗(yàn)室”，這些實(shí)驗(yàn)室的建立在我校的水文水資源工程和水利水電工程的教學(xué)工作中正發(fā)揮著巨大的作用。但由于水利學(xué)科是新建學(xué)科，上述實(shí)驗(yàn)室還不能完全滿足我校水電學(xué)科兩個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，特別是水文水資源工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還不能正常開展，無(wú)法保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)示教。另外，為了反映水文水資源學(xué)科的新發(fā)展及新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，也為了遵循“新模式、高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高速度”的學(xué)科發(fā)展目標(biāo)與戰(zhàn)略，2013版的水文水資源工程專業(yè)本科生教育教學(xué)培養(yǎng)方案顯著加強(qiáng)了實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置上更注重設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)。

基于此，我校先后從“211”學(xué)科建設(shè)三期項(xiàng)目、學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目和中央財(cái)政“修購(gòu)?？睢表?xiàng)目劃撥經(jīng)費(fèi)，結(jié)合水文與水資源工程本科專業(yè)的6門核心專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程（包括“水文學(xué)原理”、“水文水利計(jì)算”、“水力學(xué)”、“水能資源開發(fā)利用”、“水電站水庫(kù)調(diào)度及其自動(dòng)化系統(tǒng)”）的課程實(shí)驗(yàn)需求，購(gòu)置了部分水文儀器設(shè)備，建設(shè)水文實(shí)驗(yàn)室，初步構(gòu)建了水文水資源實(shí)驗(yàn)教學(xué)的示范平臺(tái)。

水文實(shí)驗(yàn)室下設(shè)4個(gè)實(shí)驗(yàn)室和室外觀測(cè)場(chǎng)，即水文儀器實(shí)驗(yàn)室、水文觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室、水文水資源沙盤實(shí)驗(yàn)室和水情自動(dòng)測(cè)報(bào)與水安全實(shí)驗(yàn)室。水文儀器實(shí)驗(yàn)室中備有各類雨量計(jì)、蒸發(fā)皿、土壤入滲儀、流速儀、水位計(jì)、數(shù)字求積儀、便攜式超聲波測(cè)深儀、手持激光測(cè)距儀、鉛魚、鋼卷尺、鋼絲繩及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等。水文水資源教學(xué)沙盤物理模型，由人工降雨區(qū)、山體、水壩、河道、溢洪區(qū)、水庫(kù)、坡面、堤防、蓄滯洪區(qū)、水流循環(huán)控制設(shè)備等相應(yīng)的綠化及燈光配套裝飾，配備門、降雨動(dòng)力、過(guò)濾系統(tǒng)、儲(chǔ)水系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，能夠模擬和演示降雨、坡面產(chǎn)匯流、河道匯流、河道洪水演進(jìn)等常規(guī)水文水資源過(guò)程，有利于學(xué)生建立工程的總體概念，已經(jīng)成為相關(guān)實(shí)踐教學(xué)的重要場(chǎng)所，見圖1。室外觀測(cè)場(chǎng)共有四個(gè)組成部分：蒸發(fā)觀測(cè)、水位觀測(cè)、降雨觀測(cè)和氣象觀測(cè)，都配有RTU數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)傳回室內(nèi)相應(yīng)的接收設(shè)備和顯示系統(tǒng)，布置示意圖見圖2。

三、水文實(shí)驗(yàn)室教學(xué)應(yīng)用及改革

水文實(shí)驗(yàn)室主要承擔(dān)水文水資源工程本科專業(yè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，目前可以開設(shè)《水文測(cè)驗(yàn)學(xué)》、《水文信息采集與處理》、《水文學(xué)原理》、《水文預(yù)報(bào)》、《水文水利計(jì)算》、《水能資源開發(fā)利用》、《水庫(kù)調(diào)度及其自動(dòng)化系統(tǒng)》等課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如降雨觀測(cè)、蒸發(fā)觀測(cè)、下滲觀測(cè)、流速觀測(cè)、水位觀測(cè)、流量觀測(cè)、斷面測(cè)量及水文氣象觀測(cè)。先后開設(shè)了“流速儀、水位觀測(cè)儀器的使用”、“斷面、流量的測(cè)定”、“溫度、濕度測(cè)定”、“風(fēng)速、氣壓的測(cè)定”、“水文資料處理實(shí)驗(yàn)”、“降雨、蒸發(fā)儀器的使用”、“水庫(kù)的興利作用”、“不同防洪措施的防洪作用”等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。