《水环境保护》教学大纲
Water Environment Protection
课程编码：21A43007 学分：3.0 课程类别：专业课（必修课）
计划学时：48 其中讲课：48 实验或实践：0 上机：0
适用专业：水文与水资源工程
推荐教材：雒文生，李怀恩编著，《水环境保护》，中国水利水电出版社，2009年。
参考书目：贾屏，杨文海编著，《水环境评价与保护》，黄河水利出版社，2012年。
课程的教学目的与任务
水环境保护是水文与水资源工程专业本科生的一门专业必修课，通过对水环境污染现状进行分析、未来污染进行预测、建立不同水环境模型、水环境质量评价以及水环境保护规划制定等基本知识的学习，为学生学习水资源优化规划及管理提供水环境保护方面系统的理论和方法，为以后的学习工作奠定良好的基础。
课程的基本要求
1、以研究现状－分析预测－建立模型－质量评价－规划管理为主线，清晰掌握水环境保护的各个环节。
2、通过课堂讲解、讨论和学生课下练习，使学生在掌握基本知识和理论的基础上，能运用水环境保护的思维和观点分析解决现实生活和工作中较为简单的水环境保护问题。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议
第一章 绪论 建议学时：6
[教学目的与要求]掌握水环节保护的基本环节；了解水体中存在的主要污染物，掌握水环节保护生态工程的七种措施；了解常见的水质指标的意义及其测定方法。
[教学重点与难点]水环节保护生态工程的措施。
[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 水环境保护的意义、内容与任务
第二节 水体污染物及其危害
第三节 水文循环中水的污染与自净
第四节 水环境保护的生态工程措施
一、流域（区域）合作综合整治
二、清洁生产
三、水土保持措施
四、生态农业工程
五、水利工程
六、人工湿地污水处理系统
七、污水处理厂
第五节 水环境质量的度量与评价
第二章 水环境监测 建议学时：8
[教学目的与要求]掌握水环境监测的一般程序和方法；掌握水质监测采样位置的布设方法；熟悉水样采集方法及水样的运输保存方法；熟悉常见水环境指标的测定方法。
[教学重点与难点]水样采样位置的布设；常见水环境指标的测定方法。
[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 水环境监测的对象与内容
第二节 水质监测采样位置的布设
一、地表水
二、地下水
三、水污染源
第三节 水样的采集与保存
第四节 水环境指标的测定
一、流域（区域）合作综合整治
二、清洁生产
三、水土保持措施
四、生态农业工程
五、水利工程
六、人工湿地污水处理系统
七、污水处理厂
第三章 水污染负荷预测 建议学时：6
[教学目的与要求]掌握污染负荷影响因素的预测模型；了解工业和生活污水污染负荷预测；掌握面源污染负荷过程预测；了解SWAT数学模型。
[教学重点与难点]指数外延预测模型；皮尔生长曲线预测模型；龚柏兹预测模型；水污一体单位线法。
[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 概述
第二节 点源污染负荷预测
一、污染负荷影响因素的预测
二、工业废水污染负荷预测
三、生活污水污染负荷预测
第三节 面源污染负荷预测
一、面源污染负荷及其形成
二、面源污染负荷模型
第四章 水环境演化原理 建议学时：8
[教学目的与要求]掌握污染物随水流迁移扩散运动的形式；了解吸附解吸和沉淀再悬浮；掌握分子扩散、紊动扩散和河流纵向离散系数；了解水中有机污染物的降解过程；了解微生物增长和降解速率方程；掌握水体的主要耗氧和复氧过程及其影响因素；掌握水体耗氧、复氧参数估算；掌握水质迁移转化的零维、一维、二维、三维基本方程；掌握零维和河流一维水质迁移转化基本方程解析解；掌握有限差分技术对河流一维水质迁移转化基本方程的求解。
[教学重点与难点]移流与扩散；紊动扩散系数；大气对水体的复氧方程；耗氧、复氧参数估算；水质迁移转化基本方程及其解析解；有限差分法求解河流一维水质迁移转化基本方程。
[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 污染物在水中的迁移转化
一、污染物在水中的迁移过程
二、天然水流的扩散系数和离散系数
三、水中有机污染物的降解与转化
四、污水升华反应动力学
第二节 水体的耗氧过程和复氧过程
一、水体的氧平衡
二、水体的耗氧过程
三、水体的复氧过程
四、水体耗氧、复氧参数估算
第三节 水质迁移转化基本方程及其解
一、水质迁移转化基本方程
二、水质迁移转化基本方程解析解
三、水质迁移转化基本方程有限差分解
第五章 水环境数学模型及预测 建议学时：10
[教学目的与要求]掌握水体与大气间热交换的计算；了解河流水温预测方法；掌握湖泊和水库水温预测方法；掌握四种河流一维BOD-DO模型；掌握QUAL-Ⅱ河流水质综合模型的建立与求解；了解水环境模型的多参数同时优化估算法；掌握湖、库水的BOD-DO模拟预测的混和模型；掌握湖库平面二维水质模型方程及其求解；掌握富营养化原因及其危害；掌握富营养化的磷负荷模型。
[教学重点与难点]水体与大气间热交换的计算；湖泊水温预测经验法与MIT模型；河流一维BOD-DO模型；QUAL-Ⅱ河流水质综合模型；湖库平面二维水质模型方程及其求解；富营养化的磷负荷模型。
[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 水温的模拟预测
一、水体热量平衡与水温变化
二、水体与大气之间的热交换
三、河流水温模型
四、湖泊、水库水温预测
第二节 河流水环境数学模型
一、河流一维BOD-DO模型
二、QUAL-Ⅱ河流水质综合模型
三、水环境模型的多参数同时优化估算法
四、湖泊、水库水温预测
第三节 湖泊、水库水环境数学模型
一、BOD-DO模拟预测的混和模型
二、湖泊、水库平面二维水质模拟预测
三、湖泊、水库富营养化数学模型
第六章 水环境质量评价 建议学时：6
[教学目的与要求]掌握水环境质量评价的程序；掌握地表地下水环境质量分类；了解水生生物和底泥质量评价准则；掌握污染源调查的程序、方法、内容；熟悉污染源评价类别并掌握其评价方法；了解地表水水质评价的水质指数法并掌握七种的北京西郊叠加型指数、W环境指数和螺丝水质指数；了解模糊层次综合评价法和矩阵法；了解底质污染分级和水生生物评价方法；熟悉水环境影响评价的流程和方法。
[教学重点与难点]北京西郊叠加型指数、螺丝水质指数和W环境指数。
[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 概述
第二节 水环境质量评价的标准和准则
一、《地表水环境质量标准》
二、《地下水质量标准》
三、底泥环境质量评价准则
四、水生生物质量评价准则
第三节 污染源的调查与评价
一、污染源的分类与调查
二、污染源评价
三、确定重点污染源及主要污染物
第四节 水体质量评价
一、地表水水质评价的水质指数法
二、模糊层次综合评价法
第五节 底质质量评价和水生生物评价
一、底质质量评价
二、水生生物评价
第六节 水环境影响评价
一、水环境影响评价等级
二、水环境影响识别
三、水环境影响预测与评价
第七章 水环境保护规划与管理 建议学时：4
[教学目的与要求]了解水环境保护系统规划的分类；熟悉水环境保护规划的基本原则和步骤；熟悉水环境保护规划的经济评价；掌握排放口最优化处理规划中的线性规划、灰色线性规划和动态规划法；了解其它规划法和灵敏度分析；了解河流纳污能力模型；了解水环境质量管理内容、标准和方法。
[教学重点与难点]排放口最优化处理规划中的线性规划、灰色线性规划和动态规划法；
[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 概述
一、水环境系统组成
二、水环境保护系统规划的分类
三、水环境保护规划的基本原则和步骤
第二节 水环境保护规划
一、水环境保护规划的经济评价
二、排放口最优化处理规划
三、最优化均匀处理规划
四、区域最优化处理规划
五、规划模型的灵敏度分析
六、水污染控制规划实例
第三节 水环境质量管理
一、水环境质量管理内容、标准和方法
二、水体功能分区与水域纳污能力
三、污染物总量控制
撰稿人：蒋颖魁 审核人：桑国庆
