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虚拟仿真实验名称
控源改善滨江水网环境质量虚拟仿真实验
Virtual simulation experiment on improvement of water quality in river network by pollution source control2学分学时
（1）实验所属课程所占课时：32学时/2学分
（2）该实验课程课时/学分：4学时/0.5学分（暂定）
7先修课程
《环境水文学》、《环境水力学》、《环境影响评价》、《水资源利用与保护》
8虚拟仿真实验课程内容
控源改善滨江水网环境质量虚拟仿真实验以我国某滨江城市骨干树状河网水环境为原型，运用虚拟现实技术、三维建模技术和实时渲染技术等技术手段进行开发，呈现滨江河网地区水质综合治理与效果评估过程仿真环境。实验包括滨江河网水环境调查认知模块、水环境问题诊断模块和控源改善水质效果评估模块三大模块，使时空尺度较大，影响因素复杂的流域水环境治理问题可以直观展示与操作, 情景交互以学生为中心，虚实结合、以虚促实、寓教于乐，代入感强，使学生能够身临其境地体验河网水环境治理关键过程，激发学生探索水环境领域的激情，提高创新能力和实践能力。通过本虚拟仿真实验，旨在使学生较为全面了解和掌握流域污染负荷计算、河网水环境质量评价、水质模型构建、模拟和分析方法和流程，学会对水环境不同治理手段的治理效果进行科学评估，培养学生环境科学与工程的专业素养，为将来工作中流域水环境污染控制的实际应用打下坚实基础。
9教学目标
（1）掌握滨江水网污染源调查与水环境评价方法，能够依据污染源和水环境评价结果，对滨江水网存在的环境问题进行科学诊断；
（2）理解滨江水网水环境预测实时计算的原理和方法，熟悉流域水量水质模型参数计算、模拟和分析的方法和流程；
（3）了解流域水环境控源治理基本方法，能够利用专业课程知识，设计滨江水网综合控源方案，并对治理效果进行预测比较，在此基础上提出优化方案。
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虚仿课程教学内容和基本要求
11教学内容和核心要素
本虚拟仿真教学实验总体框架共包括三大模块：滨江河网水环境调查认知模块、水环境问题诊断模块和控源改善水质效果评估模块。其中水环境调查认知模块包括不同类型的污染源认知、污染源调查方法认知、水环境调查方法认知污染物输运模拟方法认知四个环节；水环境问题诊断模块包括水网环境质量调查、水污染源调查、水质评价与诊断三个环节；控源改善水质效果评估模块包括模型选择与参数率定、控源措施应用、方案效果评估三个环节。
本实验项目的考核内容由实验认知、模拟操作、治理方案设计和最终确定的优化方案等多个部分组成。实验操作重点考察学生在实验操作方面的规范程度以及所有实验任务的完成情况，通过学生在流域水环境认知、水质现状评价与问题诊断、水环境模拟、控源治理方案设计等实验环节的任务完成情况，以及根据实验结果完成的实验报告来综合评定。知识点考察重点考察学生对实验过程中学习认知的知识点掌握情况，由相关知识点形成的选择题、填图题等构成。
（1）第1模块水环境调查认知：通过本模块的学习和操作，理解滨江水网主要污染源类型、特征与调查方法，水质类别及其标准，水环境现状监测采样和河流水质解析解数学模型等知识点的原理和工作方法。
（2）第2模块水环境问题诊断：通过本模块的学习和训练，完成水网河流监测断面布设，河流水文水质监测，点、面污染源调查、水质现状评价和环境问题诊断等操作步骤，帮助学生掌握水网环境质量调查的主要工作过程与方法。
（3）第3模块控源改善水质效果评估：通过本模块的学习和训练，完成水网中不同河流适用水质模型的筛选，模型关键控制参数率定，控源方案设计，水质改善效果的模拟评估，与控源方案优化等操作步骤，帮助学生掌握水环境模型应用与流域环境治理方案研究的主要过程和方法，培养解决河网水环境实际问题的创新能力。
12基本要求
（1）本实验面向高等学校环境科学、环境工程、给排水工程、水利工程、水文学等相关专业的大三或大四学生；从事环保、水利等行业的从业人员，以及对流域水环境模拟与综合治理有浓厚兴趣的一些非专业人员。
（2）要求对降雨径流水文模型、污染负荷模型、水量水质等一些模型有一定的了解且熟练运用；在使用本虚拟仿真实验课程前，要求系统的完成《环境水文学》、《环境水力学》、《环境影响评价》、《水资源利用与保护》等前置课程的学习。
（3）学生独立操作、完成控源改善滨江水网环境质量虚拟仿真实验内模块学习，实验流程完整、规范、正确，实验结论可靠，能对实验流程、方法和结果进行探索和思考。
（4）实验前预习实验背景及资源，实验中按步骤完成3个模块的全部实验内容，在线提交实验报告，查看实验成绩。
13课程学时安排
步骤序号 | 所属环节 | 实验内容 | 学时 |
0 | 导引 | 项目简介视频 教学引导视频 | （时长：02’00’’） （时长：08’03’’） |
1 | 水环境调查认知模块 | 学习了解河网水系普遍存在的点、面污染源及其调查方法，水质类别与监测断面布设、采样与结果记录，和描述河流污染物输运的一维、二维解析解模型。 | 1.0学时 |
2 | 水环境问题诊断模块 | 针对滨江水网河流，布设水文水质监测断面，进行河道水文与pH、水温、DO、COD、氨氮和总磷现状监测； 进行水网不同点、面污染源调查，获取污染负荷；对各断面水质状况进行评价，识别污染超标断面，并对主要污染物进行排序，诊断各断面与水质恶化可能原因。 | 1.5学时 |
3 | 控源改善水质效果评估模块 | 根据研究区域不同河流动力特征，选择各自的适用水质模型，利用监测断面现状数据率定模型参数；设置控源方案，采用率定好的数学模型模拟方案实施后控制断面水质的变化情况，分析水质改善效果，在此基础上对控源方案进行优化。 | 1.5学时 |
4 | 实验报告 | 完成所有实验内容后，点击实验报告，系统生成各模块完成与最终得分情况。 |
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14考核方式
1、本项目实验操作重点考察学生在流域水环境认知、水质现状评价与问题诊断、水环境模拟、控源治理方案设计等实验环节的任务完成情况。
2、知识点重点考察学生对实验过程中学习认知的知识点掌握情况，由相关知识点形成的选择题、填图题等构成。
3、实验各模块得分均由实验操作表现与知识点测验组成，其中，水环境调查认知、水环境问题诊断与控源改善水质效果评估模块分别占实验总成绩的29%，39%和32%。
4、实验总成绩低于65分者，需要提交申请，补做实验。
