水文实验室建设实践与教学应用改革探索

李继清+吴月秋

摘要：水文实验室作为华北电力大学水电实验中心的重要组成部分，既是教学基地也是科研场所，对提高教学质量，增强学生的动手实践能力都是非常必要的。本文阐述了水文学实验室的建设规划与指导思想，回顾和总结了我校水文学实验室的建设历程，并对水文实验室的教学应用进行剖析，提出了未来改革思路。

关键词：水文实验室；建设实践；教学应用；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）15-0216-02

随着高等教育管理体制改革不断推进和社会对培养高素质创新型人才不断提出新要求，教学实验室建设实践与教学应用改革对培养创新人才至关重要[1-2]。水文是所有涉水事务的基础，水文信息是防治洪旱灾害、水资源优化调度和其他涉水事物管理等影响国计民生的重要基础信息。水文信息的采集从古代都江堰石鱼观测，到近代出现专门的水文人工观测记录，再到新中国成立以后水文站网规划和专门的水文站数据收集，一直到改革开放以后的水文自动化建设探索，水文信息的采集逐渐专业，与之相辅相成的是人类对水文信息的要求也越来越高。水文专业实验室作为华北电力大学水电学科教学实验中心的一部分，既是教学基地也是科研场所，是培养高质量的本科生及硕士生、博士生的必要条件，有利于华北电力大学的水文水资源工程及水利水电工程两个专业在本学科领域的发展，促进华北电力大学水电学科在国内学术先进行列占有一席之地。[3-4]笔者结合实验室建设和十年来教学的经验，就水文实验室建设与改革略述己见，以与同行探讨。

一、水文实验室建设规划及指导思想

水电学科是华北电力大学的新建学科，目前有水利水电工程专业和水文水资源专业。针对水电学科目前软硬件环境较为薄弱的实际情况，学校近几年投入大量资金建设水电学科实验室。按照学科规划和“十一五”规划，水电学科实验室一直本着“高起点、高水平、高利用率”的原则进行建设。根据学校规划、可再生能源学院“十一五”发展规划、水电发展规划及实验室建设规划，进一步完善教学实验室（12个）、科学研究实验室（中心）的建设，实现水电学科的建设目标，建成有华电自身特点与优势的水电专业特色，整体达到国内先进水平。建成后，不仅大大提高我校水电学科的办学条件，鲜明的专业特色也必将大大提高本专业在国内的影响。

依照水电学科规划原则，水文实验室的建设对于加强实践环节、促进理论教学、提高教学质量，增强学生的动手实践能力都是非常必要的。其建设过程中的指导思想是：考虑现代实际教学的需要，既要让学生了解传统的水文观测原理、方法和技术，又要让学生学习和熟悉现代先进的测流、测深以及水文气象自动测报系统等新理论、新技术、新方法。

二、水文实验室建设历程及实践

20世纪80年代初我校曾开设水工结构工程和农田水利工程两个本科专业，并拥有农田水利工程专业硕士学位授予权。后由于历史原因和学校变迁，水利工程学科各专业停办。2004年，我校恢复水利学科，开始招收水利水电工程专业本科生，2007年开始招收水文与水资源工程专业本科生；2005年和2010年，经国务院学位委员会批准，先后获得水文学及水资源二级学科和水利工程一级学科硕士学位授予权。2007年成立了可再生能源学院。实验室建设方面，已新建了“河流与水工模拟实验中心”、“水力学实验室”、“土力学实验室”、“水电站实验室”，这些实验室的建立在我校的水文水资源工程和水利水电工程的教学工作中正发挥着巨大的作用。但由于水利学科是新建学科，上述实验室还不能完全满足我校水电学科两个专业的实验教学要求，特别是水文水资源工程专业的实验教学，还不能正常开展，无法保证学生的实验示教。另外，为了反映水文水资源学科的新发展及新技术在实验教学过程中的应用，也为了遵循“新模式、高起点、高标准、高速度”的学科发展目标与战略，2013版的水文水资源工程专业本科生教育教学培养方案显著加强了实践和创新能力的培养，课程实验环节的设置上更注重设计性和综合性实践环节。

基于此，我校先后从“211”学科建设三期项目、学科建设项目和中央财政“修购专款”项目划拨经费，结合水文与水资源工程本科专业的6门核心专业基础课和专业课程（包括“水文学原理”、“水文水利计算”、“水力学”、“水能资源开发利用”、“水电站水库调度及其自动化系统”）的课程实验需求，购置了部分水文仪器设备，建设水文实验室，初步构建了水文水资源实验教学的示范平台。

水文实验室下设4个实验室和室外观测场，即水文仪器实验室、水文观测实验室、水文水资源沙盘实验室和水情自动测报与水安全实验室。水文仪器实验室中备有各类雨量计、蒸发皿、土壤入渗仪、流速仪、水位计、数字求积仪、便携式超声波测深仪、手持激光测距仪、铅鱼、钢卷尺、钢丝绳及数据传输设备等。水文水资源教学沙盘物理模型，由人工降雨区、山体、水坝、河道、溢洪区、水库、坡面、堤防、蓄滞洪区、水流循环控制设备等相应的绿化及灯光配套装饰，配备门、降雨动力、过滤系统、储水系统及控制系统，能够模拟和演示降雨、坡面产汇流、河道汇流、河道洪水演进等常规水文水资源过程，有利于学生建立工程的总体概念，已经成为相关实践教学的重要场所，见图1。室外观测场共有四个组成部分：蒸发观测、水位观测、降雨观测和气象观测，都配有RTU数据采集传输系统或无线数据传输系统，将观测到的数据传回室内相应的接收设备和显示系统，布置示意图见图2。

三、水文实验室教学应用及改革

水文实验室主要承担水文水资源工程本科专业的教学实验，目前可以开设《水文测验学》、《水文信息采集与处理》、《水文学原理》、《水文预报》、《水文水利计算》、《水能资源开发利用》、《水库调度及其自动化系统》等课程的相关实验，如降雨观测、蒸发观测、下渗观测、流速观测、水位观测、流量观测、断面测量及水文气象观测。先后开设了“流速仪、水位观测仪器的使用”、“断面、流量的测定”、“温度、湿度测定”、“风速、气压的测定”、“水文资料处理实验”、“降雨、蒸发仪器的使用”、“水库的兴利作用”、“不同防洪措施的防洪作用”等相关实验。

摘要：水文实验室作为华北电力大学水电实验中心的重要组成部分，既是教学基地也是科研场所，对提高教学质量，增强学生的动手实践能力都是非常必要的。本文阐述了水文学实验室的建设规划与指导思想，回顾和总结了我校水文学实验室的建设历程，并对水文实验室的教学应用进行剖析，提出了未来改革思路。

关键词：水文实验室；建设实践；教学应用；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）15-0216-02

随着高等教育管理体制改革不断推进和社会对培养高素质创新型人才不断提出新要求，教学实验室建设实践与教学应用改革对培养创新人才至关重要[1-2]。水文是所有涉水事务的基础，水文信息是防治洪旱灾害、水资源优化调度和其他涉水事物管理等影响国计民生的重要基础信息。水文信息的采集从古代都江堰石鱼观测，到近代出现专门的水文人工观测记录，再到新中国成立以后水文站网规划和专门的水文站数据收集，一直到改革开放以后的水文自动化建设探索，水文信息的采集逐渐专业，与之相辅相成的是人类对水文信息的要求也越来越高。水文专业实验室作为华北电力大学水电学科教学实验中心的一部分，既是教学基地也是科研场所，是培养高质量的本科生及硕士生、博士生的必要条件，有利于华北电力大学的水文水资源工程及水利水电工程两个专业在本学科领域的发展，促进华北电力大学水电学科在国内学术先进行列占有一席之地。[3-4]笔者结合实验室建设和十年来教学的经验，就水文实验室建设与改革略述己见，以与同行探讨。

一、水文实验室建设规划及指导思想

水电学科是华北电力大学的新建学科，目前有水利水电工程专业和水文水资源专业。针对水电学科目前软硬件环境较为薄弱的实际情况，学校近几年投入大量资金建设水电学科实验室。按照学科规划和“十一五”规划，水电学科实验室一直本着“高起点、高水平、高利用率”的原则进行建设。根据学校规划、可再生能源学院“十一五”发展规划、水电发展规划及实验室建设规划，进一步完善教学实验室（12个）、科学研究实验室（中心）的建设，实现水电学科的建设目标，建成有华电自身特点与优势的水电专业特色，整体达到国内先进水平。建成后，不仅大大提高我校水电学科的办学条件，鲜明的专业特色也必将大大提高本专业在国内的影响。

依照水电学科规划原则，水文实验室的建设对于加强实践环节、促进理论教学、提高教学质量，增强学生的动手实践能力都是非常必要的。其建设过程中的指导思想是：考虑现代实际教学的需要，既要让学生了解传统的水文观测原理、方法和技术，又要让学生学习和熟悉现代先进的测流、测深以及水文气象自动测报系统等新理论、新技术、新方法。

二、水文实验室建设历程及实践

20世纪80年代初我校曾开设水工结构工程和农田水利工程两个本科专业，并拥有农田水利工程专业硕士学位授予权。后由于历史原因和学校变迁，水利工程学科各专业停办。2004年，我校恢复水利学科，开始招收水利水电工程专业本科生，2007年开始招收水文与水资源工程专业本科生；2005年和2010年，经国务院学位委员会批准，先后获得水文学及水资源二级学科和水利工程一级学科硕士学位授予权。2007年成立了可再生能源学院。实验室建设方面，已新建了“河流与水工模拟实验中心”、“水力学实验室”、“土力学实验室”、“水电站实验室”，这些实验室的建立在我校的水文水资源工程和水利水电工程的教学工作中正发挥着巨大的作用。但由于水利学科是新建学科，上述实验室还不能完全满足我校水电学科两个专业的实验教学要求，特别是水文水资源工程专业的实验教学，还不能正常开展，无法保证学生的实验示教。另外，为了反映水文水资源学科的新发展及新技术在实验教学过程中的应用，也为了遵循“新模式、高起点、高标准、高速度”的学科发展目标与战略，2013版的水文水资源工程专业本科生教育教学培养方案显著加强了实践和创新能力的培养，课程实验环节的设置上更注重设计性和综合性实践环节。

基于此，我校先后从“211”学科建设三期项目、学科建设项目和中央财政“修购专款”项目划拨经费，结合水文与水资源工程本科专业的6门核心专业基础课和专业课程（包括“水文学原理”、“水文水利计算”、“水力学”、“水能资源开发利用”、“水电站水库调度及其自动化系统”）的课程实验需求，购置了部分水文仪器设备，建设水文实验室，初步构建了水文水资源实验教学的示范平台。

水文实验室下设4个实验室和室外观测场，即水文仪器实验室、水文观测实验室、水文水资源沙盘实验室和水情自动测报与水安全实验室。水文仪器实验室中备有各类雨量计、蒸发皿、土壤入渗仪、流速仪、水位计、数字求积仪、便携式超声波测深仪、手持激光测距仪、铅鱼、钢卷尺、钢丝绳及数据传输设备等。水文水资源教学沙盘物理模型，由人工降雨区、山体、水坝、河道、溢洪区、水库、坡面、堤防、蓄滞洪区、水流循环控制设备等相应的绿化及灯光配套装饰，配备门、降雨动力、过滤系统、储水系统及控制系统，能够模拟和演示降雨、坡面产汇流、河道汇流、河道洪水演进等常规水文水资源过程，有利于学生建立工程的总体概念，已经成为相关实践教学的重要场所，见图1。室外观测场共有四个组成部分：蒸发观测、水位观测、降雨观测和气象观测，都配有RTU数据采集传输系统或无线数据传输系统，将观测到的数据传回室内相应的接收设备和显示系统，布置示意图见图2。

三、水文实验室教学应用及改革

水文实验室主要承担水文水资源工程本科专业的教学实验，目前可以开设《水文测验学》、《水文信息采集与处理》、《水文学原理》、《水文预报》、《水文水利计算》、《水能资源开发利用》、《水库调度及其自动化系统》等课程的相关实验，如降雨观测、蒸发观测、下渗观测、流速观测、水位观测、流量观测、断面测量及水文气象观测。先后开设了“流速仪、水位观测仪器的使用”、“断面、流量的测定”、“温度、湿度测定”、“风速、气压的测定”、“水文资料处理实验”、“降雨、蒸发仪器的使用”、“水库的兴利作用”、“不同防洪措施的防洪作用”等相关实验。