水庫洪水調節虛擬仿真實驗是長安大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：水庫洪水調節虛擬仿真實驗
- 課程負責人：張洪波
- 建設院校：長安大學
- 授課教師：鞏興暉、任衝鋒、孫東永、楊銀科
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
《水文水利計算》課程是水文與水資源工程專業與水利水電工程專業（《水利水能規劃》）的專業基礎課，是落實學校培養“基礎實、口徑寬、能力強、素質高，德智體美全面發展，富有創新精神和實踐能力”的高素質人才，踐行“學科發展帶動專業建設，教學與科研有機結合，強化工程套用能力培養”專業辦學思路的關鍵環節。
水庫洪水調節實驗是《水文水利計算》一流課程建設的重要組成部分，也是落實學校拔尖創新型人才辦學思路與理念的有力支點。透過水庫洪水調節實驗學生（或操作者）可對《水文水利計算》課程中的水庫特徵水位與特徵庫容、庫容水位曲線、洪水三要素及其與水庫泄流之間的關係等知識點有更為深刻的了解，對調洪演算等計算環節有更為牢靠的掌握，同時可提升對水庫不同樞紐布置和建築物與水庫調節之間關係的深刻認識。此外，這些知識點不僅可服務於《水文水利計算》課程，也可輻射《水利工程概論》、《水文學原理》、《水文統計學》、《工程水文學》、《水工建築物》、《水電站》等專業課程，為其課程目標達成提供支撐，從而進一步提升水文與水資源工程國家一流專業建設和水利水電工程專業工程教育水平。
特別是近年來，受全球氣候變化的影響，極端降水引發的洪澇災害發生頻率顯著上升，對流域或區域防洪安全的威脅也日趨嚴重，水庫洪水調節作為防洪減災的重要手段之一，在國家防汛抗洪方面發揮了不可替代的作用。眾所周知，水庫洪水調節實驗是培養學生（或操作者）水庫洪水調節技能的關鍵環節，但其實現一般需依託大型水庫模擬實驗場，占地大，投資多，且無法（或很難）實現漫壩，具有高成本、高消耗、大型綜合訓練和危險環境等問題。因此，十分有必要開展水庫洪水調節虛擬仿真實驗，其對《水文水利計算》課程目標達成，甚至新時期國家水利人才培養都意義重大。
教學目標
（1）支撐畢業要求指標點和專業能力達成
水庫洪水調節虛擬仿真實驗是水利類專業水資源管理教學鏈、工程規劃教學鏈、水災害防治教學鏈的交叉節點，其實驗目標達成對《水文水利計算》課程目標實現與畢業要求與專業能力達成至關重要。本實驗重點回響了專業人才培養計畫水資源管理鏈中的水庫特徵水位（庫容）與洪水過程線，工程規劃教學鏈中水位-庫容關係曲線與水庫調節，水災害防治鏈中的防洪調度與洪害防治。
通過虛擬仿真，使學生（或操作者）可在虛擬的實驗操作演練中準確掌握水庫水位變化、洪水過程與水庫泄放策略間的三維關係，認識水資源管理、工程規劃與洪害防治中的要點、難點，了解如何透過水庫調節有效降低洪水帶來的災害風險。
（2）虛實結合促進複雜問題的課程教學落地
《水文水利計算》課程是典型的計算類專業課程，水庫洪水調節計算與套用能力的達成是該課程的關鍵目標之一。由於水庫洪水調節涉及要素眾多，需要協同考慮入庫洪水、當前庫水位、溢流堰型、下泄能力及對未來的影響等因素，具備複雜問題的特點。本實驗可基於開發的虛擬仿真實驗系統，可使得原本書本上的計算過程，轉化為三維立體的互動式操作，需要學生（或操作者）綜合考慮不確定性來水、存水、泄水等複雜制約因素，從而達成有效的水庫洪水調節策略，對培養學生解決複雜工程問題的能力具有重要作用，且當學生（或操作者）存在不當操作時，極有可能引發洪水漫壩等災難性後果。
這種綜合性任務模式和闖關式設計，極易激發學生對複雜問題的求知慾望，在知識點的反覆滲入和調節計算案例模擬中，使學生掌握水庫調洪原理與計算方法，具備調洪演算能力，並了解理論計算與實務操作間的客觀差異。
（3）課程思政滲透行業精神與職業操守養成
為了深入落實國家課程思政精神，培養水利類學生的新時期水利精神和職業操守，水庫洪水調節虛擬仿真實驗專門設定了漫壩環節，即當水庫調節不當時，洪水會漫過大壩，下溢到下游，引發人為洪水災害。系統會根據下溢流量和傾覆條件，給出可能造成的下遊人員傷亡人數、財產損失及同等影響的真實災害圖片。進而，提醒每一位學生（或操作者），水利工作者是國民經濟建設的重要守護者，每一個設計或操作都必須嚴謹、求實，只有保持高度的責任感與求是精神才能做到治水而利，而非誤水為害。課程思政是國家新時期立德樹人的關鍵環節，虛擬仿真實驗可讓學生真切地感受到人為水患的產生與形成過程，並從一個個案例模擬中體會行業精神與職業操守對國家經濟建設與社會安全的重要性，從而樹立行業榮譽感，繼續並發揚水利精神。
