流域暴雨洪水過程及其產沙產污虛擬仿真實驗

流域暴雨洪水過程及其產沙產污虛擬仿真實驗是桂林理工大學建設的虛擬仿真實驗課程。

基本介紹

• 中文名：流域暴雨洪水過程及其產沙產污虛擬仿真實驗
• 課程負責人：甘磊
• 建設院校：桂林理工大學
• 授課教師：張帥普、范玉潔、徐保利、湯珊珊

課程性質

課程背景

目前全球氣候變化引發極端氣候事件頻發，其中危害較大的就是導致區域性暴雨洪水更為頻繁、強烈，而且不確定性增加。當前，流域暴雨洪水已經成為世界上許多國家和地區面臨的共同問題，對生活和經濟產生嚴重的影響，且有越來越頻繁和嚴重的趨勢。

水文循環是受氣候變化和人類活動影響的動態演化系統，空間上涉及到地上、地下、上下游、左右岸、乾支流多個空間尺度，時間上涉及過去、現在、將來、長期、中期、短期多個時間尺度。暴雨洪水過程涉及到水文循環中的降水、徑流、入滲等多個環節，且隨機性和持續性導致暴雨洪水發生時間不一定與（實驗）教學進度一致並且其實驗場景情況複雜，參與人員（如學生和教師）容易發生危險。而由暴雨洪水產生的水土流失過程和面源污染等影響也因其上述原因無法進行現場實驗教學。暴雨洪水過程的多尺度、多目標、隨機性和危險性導致無法通過野外觀測或室內實驗開展暴雨洪水過程的演示實驗和教學活動，因此迫切需要藉助虛擬仿真實驗來開展相關實驗教學活動，使學生更全面、更真實的掌握暴雨洪水發生髮展過程。

教學目標

1.化分散為綜合，增強學生創新意識和解決複雜工程問題的能力

水文過程中涉及的要素繁多，本項目將雨量站布設、降水、入滲、流域產流、匯流、產沙、產污等分散性知識點以鏈條式進行有機整合，引入教師科研成果，在掌握每個實驗環節基礎上，拓展了學科視野，增強了創新意識和解決複雜工程問題的能力。

2.化隨機為可控，以學生為中心自主學習，掌握水文領域核心技能

暴雨洪水過程屬於自然現象，隨機性導致對其進行現場觀測往往與教學周期發生矛盾，無法滿足正常教學要求，通過虛擬仿真，學生自主設定暴雨發生時間、強度等，將隨機的自然現象以虛擬仿真的形式進行可控性操作，化解教學矛盾，實現可重複性實驗，達到使學生掌握水文領域核心技能的目標。

3.化危險為安全，化抽象為仿真，將理論知識與實踐能力進行協同提升

由於暴雨洪水過程的危險性使得在教學過程中對於知識講授和能力的培養都只能停留在紙面上，以關愛學生並突出學生為中心的特點，虛擬仿真技術實現暴雨洪水過程的發生髮展的模擬實驗具有可操作性，既可消除危險隱患，也能使學生將抽象問題進行實化訓練，從而達到學生對知識掌握和技能協同提升的雙重目標。