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交互式物理三维地下水位模型教学工具

出版年份： 2026
页数： 73

ISBN：978-1-77470-145-4
https://doi.org/10.62592/IAAQ9558

引用：沃斯纳，W. W.，科维特，B. A. 和 加德纳，W. P.（2026年）。 一个互动物理三维地下水位模型教学工具。地下水项目。 https://doi.org/10.62592/IAAQ9558。

作者：

威廉·W·沃斯纳：美国
蒙大拿大学贝丝·A·科维特：美国
蒙大拿大学W·佩顿·加德纳：美国蒙大拿大学

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约翰·切里

发布日期：2026年3月9日

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An Interactive Physical Three-Dimensional Water Table Model Teaching Tool

1 文件 8.55 MB
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描述

收集破解地下水如何发生、流动和传播污染物所需的数据，通常需要钻探地下水系统、安装井和测量水位。本书为教师提供了一个易于安装的课堂级物理三维交互式监测井网络，用于介绍和强化基础水文地质学概念。基于PVC管的物理模型使学生能够参与地下水数据的收集和解读。学生小组互动测量模型井中的水位，计算每口井的水头，绘制和等高线水头数据，创建等势图，并解释和可视化二维和三维地下水流动方向。提供一个带有分析的模型设置示例。还附有零件清单和材料单价。模型配置可以由讲师轻松修改。这种廉价的物理模型在教室或户外空间中表现良好，作为大学地下水课程、水文地质实验室或实地营地，或高中地下水学习模块的标准组成部分，非常适合继续教育和社区推广地下水教育的场所使用。

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内容

1 引言

1.1 目标与宗旨

1.2 材料组织

两项基础：地下水、地下水位、无压含水层和受压含水层、监测井、水位测量和地下水流量

2.1 地下水

2.2 地下水位与无压地下水系统

2.3 受限地下水系统

2.4 地质材料的传输性质

2.5 监测井、水位测量与水头定义

2.6 水位高程（水头）等高线

2.7 地下水流线的绘制

3 交互式物理三维地下水位模型教学工具

3.1 建立监测井网络

3.2 水位测量

3.3 地下水位的说明

3.4 计算水头与绘制地下水流量

3.5 通过横截面积计算地下水流量及模型内的平均地下水流速

3.6 摘要

4 基础练习的扩展

4.1 探索地下水流动的二维表示

4.2 探索利用刚性三维曲面定义地下水位斜率

4.3 扩展井网

4.4 为水平基准面赋予平均海平面高程

4.5 变换模型井套管长度

4.6 当套管顶部非水平时测量水位

4.7 显示地表和地下水位配置

4.8 定义测量误差

4.9 确定水位测量的不确定性

5 模型组件

5.1 清晰示范井的建设

5.2 监测井网络建设

5.3 编排和支持模型监测井网络

5.4 水体积测量

5.5 水位测量

5.6 地下水位测绘

6 总结

7 练习

练习1 – 计算与解释头值

练习2 – 绘制流线及计算流量与速度

练习3 – 测量误差和仪器偏置的量化

8 参考资料

9 盒

框1 – 地下水位高程数据插值

框2 – 识别仪器偏差、模型井中的位移误差及报告水位时操作员错误

10 锻炼解决方案

11 符号

资金确认

12 关于作者

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