《工程水文及水利計算》課程設計教學體會與思考

摘要：《工程水文及水利計算》是農業水利工程專業的一門重要的專業核心課程，其課程設計是該專業學生所接觸的第一門課程設計，具有非常重要的作用和意義。通過指導學生進行課程設計，發現學生在設計過程中出現了不少問題并對這些問題進行了分析，提出一些建議。

關鍵詞：工程水文及水利計算；課程設計；教學體會

課程設計的目的

《工程水文及水利計算》課程設計是培養學生運用所學理論知識解決實際問題的重要環節，是學生學習該課程的最后階段，是學生對該課程專業知識進行深化與升華的重要過程，是學生學習、研究與實踐成果的總結與認定，是對學生綜合素質與實踐能力、初步的科研能力、創新能力培養效果的檢驗，是高等學校人才培養的重要環節。課程設計教學過程是實現培養目標的重要手段，有利于學生綜合素質的培養和調查、研究能力、設計能力、初步科研能力和創新能力的提高，將為學生后續課程的學習及畢業后走上工作崗位，盡快適應教學、科研、生產打下良好的基礎。

在農業水利工程專業的培養方案中，《工程水文及水利計算》課程設計被安排在第5學期，時間2周，處于承上啟下的關鍵位置。更重要的是，《工程水文及水利計算》課程設計是農業水利工程專業學生所接觸的第一門課程設計，其作用和重要性不言而喻，概括起來主要有以下幾點：（1）通過較系統的復習，鞏固、聯系、充實、加深、擴大所學基本理論和專業知識，并使之系統化。（2）培養學生初步了解和掌握設計工作的原則、方法和流程，在設計、計算、繪圖、編寫設計文件等方面得到初步的鍛煉和提高，特別是在使用計算機提高設計效率和質量方面的訓練。（3）培養學生聯系實際，綜合運用所學知識分析問題、解決生產和設計中實際問題的能力，提倡創新精神與科學態度相結合，鼓勵學生大膽提出新的設計方案和技術措施。（4）培養學生形成正確的設計思想，樹立嚴肅認真、實事求是和刻苦鉆研的工作作風。（5）培養學生的獨立工作能力以及團結協作的精神。

課程設計選題概述

本次課程設計的選題為新疆維吾爾自治區沙灣縣境內西部的安集海灌區引、蓄水工程規劃設計中的有關水文水利計算工作。安集海灌區處于準格爾盆地南緣，天山山系中部的伊乃爾卡山北坡的巴音溝河沖積扇和沖積平原上。河川徑流主要為高山冰雪補給，該河流上設有兩個水文站——黑山頭站和頭道溝站，其中黑山頭水文站為基本測站，建于1954年，為準備渠首上移，于1966年在頭道溝設專用測站，1971年黑山頭水文站撤銷。灌區位置，有關地形、地質、氣象等資料詳盡，即當地作物的種植比例、灌溉制度及可耕地資料，安集海水庫水位—面積—庫容等特性曲線資料，黑山頭站逐年平均流量、懸移質含沙量、推移質輸沙率、最大和最小流量資料，頭道溝站歷年逐月平均流量、推移質輸沙率、懸移質輸沙率資料，黑山頭至灌區附近的總分水閘，設計流量為60m3/s。總分水閘閘前水位定為614.40m，總分水閘向東分水出冬夏引水渠，設計流量為20m3/s。水庫為貫注式平原水庫，設東、西兩座泄水閘，西泄水閘考慮水庫防洪保壩，設計流量為30m3/s，東泄水閘設計流量為6m3/s。兩座泄水閘平均水位均為453.00m。

為進一步發展農牧業和更好地促進烏魯木齊、石河子、奎屯、克拉瑪依等大中城市的工業發展，繁榮城鄉經濟，需建引、蓄水工程。由于原黑山頭渠首淤積嚴重，擬在頭道溝建新渠首，下游黑山頭渠首作為沖沙水回收渠首。設計任務有兩個：（1）為確定引、蓄水工程的規模、尺寸，需求出兩種灌溉保證率情況下的設計年徑流來水過程；確定頭道溝渠首的引水流量；計算兩種灌溉面積情況下的用水過程；進行水庫興利調節計算，求出所需要的庫容。（2）為保證大壩安全，需求出設計標準和校核標準兩種情況下的洪水過程，并進行調洪演算，求出設計調洪庫容和下泄流量過程以及最高洪水位。

設計中出現的問題

由于是第一次進行課程設計，出現的問題比較多，主要有以下幾點：（1）設計盲目，沒有頭緒，無從下手。（2）設計過程不認真，不仔細，低級錯誤較多，因看錯一兩個原始數據，造成很多計算結果錯誤，返工窩工現象時有發生，因此，在一定程度上打擊了個別學生的信心。（3）個別學生沒有耐心，浮躁，總覺得設計任務重，計算數據太多、太繁瑣，缺乏工程技術人員應有的素質。（4）只有個別學生利用計算機計算并分析數據，相當一部分學生僅靠計算器甚至手工計算，費工費時且易出錯。（5）書本理論知識學得較呆板，有部分學生不會分析數據的合理性，不能將實際聯系理論，頻率曲線繪制得不規范，Cv、Cs較少參考相關流域的經驗數據。（6）設計報告和計算說明書系統性不強，缺乏條理性，布局欠合理，審美思想也不足，且有一定的抄襲現象。（7）學生之間的協作精神不強，各自單打獨斗，等最后才發現自己做了半天全是徒勞。

原因分析及思考

作為農業水利工程專業的第一門課程設計，起初學生都充滿了好奇與神秘，同時也充滿迷茫與困惑，面對課程設計任務書與指導書不知所措。在聽完指導教師對各個設計要點與思路的講解之后，一個個似乎略有所悟，然而問題很快就暴露出來了。兩年多的大學課程學習過程中所做過的作業，無論難易，無論大小，很多條件均為已知，而這次課程設計，所有的資料基本上都是原始資料，需要進行逐步的轉化、分析、計算和取舍。短缺的數據需要利用課堂上所學的理論知識，并根據附近流域或水文站的資料進行分析，若滿足相關分析的條件，就可進行相關分析插補延長已有資料，從而獲得所需要的資料。筆者對所出現的問題進行了總結和分析，有以下幾點體會：

（一）第一次進行課程設計，學生缺乏相關經驗。第一次利用所學知識，將一大堆數據，轉化為為自己服務的數據，學生感到非常興奮。通過課程設計，學生對有些不是很明白的問題有了深刻的理解。雖然，在設計之初，我已將全部的設計思路講解過了，但是，待第一步工作做完，學生又不知道如何開展下一步工作了。更有很多學生，在自己的頭腦里沒有形成一個清晰的思路和輪廓。實際上，設計初始只有在腦海了設想好了，目的明確了，思路清晰了，才能下筆計算。

（二）對設計工作不重視，不愿思考，創新思維不活躍。這個設計選題是圍繞擬建水庫的規模（死庫容、興利庫容、調洪庫容）展開的，是興利調節計算和防洪計算兩部分。只要把握這個核心，設計就不會偏離方向，不會做無用功。設計中的數據、標準、公式的合理性，例如死庫容的計算公式，水庫的規模，正常使用年限等數據的選擇就不會出現那么多問題。

（三）設計計算書要做到內容充實，文理通順，章節分明，條理清楚，字跡工整，還應有必需的插圖、計算簡圖、表格等，即圖文并茂。設計圖紙是工程師的語言，是工程設計的主要成果。繪圖是一項重要的基本訓練，通過課程設計，繪圖能力才能不斷提高。所有圖紙要按水利工程制圖標準繪制，要投影正確、線條和尺寸標注齊全、規范，圖面要排列整齊、布置合理、稀密勻稱、清潔美觀，這樣才能達到要求。

（四）設計時間和任務要進行合理的分段安排，才能保證設計的順利進行。如本例中可分為：（1）來水計算（包括插補延長有關數據并轉化為水利年數據資料）2天；（2）用水計算（包括灌溉用水、沖沙用水計算）1天；（3）興利計算（包括兩種設計保證率下的計入損失和不計損失四種情況）3天；（4）方案分析與比較1天；（5）洪水計算（設計標準和校核標準兩種情況）1天；（6）調洪計算（包括起調水位的確定）2天；（7）成果整理、繪圖及說明書、計算書的編寫1天，共計11天。

（五）通過指導《工程水文及水利計算》課程設計筆者發現，如果將設計任務中的有關內容分解成若干部分，穿插滲透在上課期間，以例題或習題的形式，或作為適量的作業布置給學生，就可以減輕學生對課程設計的神秘感，加快課程設計進度，提高課程設計質量，圓滿完成課程設計規定的任務。同時，這有助于深化課堂理論知識，加深理解，提高教學效果和質量，最終達到我們的教學和課程設計目的。

作者簡介：

王振華（1979—），男，碩士，石河子大學講師。