地下水動力學是水文水資源專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎課程,是研究地下水在多孔介質(zhì)中運動規(guī)律的科學,是進行地下水流和污染物運移研究的專業(yè)基礎。為了彌補本科實驗教學資源和環(huán)境的不足,本項目通過虛擬仿真實驗,提高學生對“剖面二維穩(wěn)定滲流實驗”和“裘布依型潛水穩(wěn)定流井流實驗”的操作步驟、實驗數(shù)據(jù)觀測和結(jié)果分析討論的進一步理解和知識點的牢牢掌握,培養(yǎng)學生善于思考、靈活應用有關公式解決實際工程問題的能力。
地下水動力學虛擬仿真實驗平臺主要功能:
(1)仿真實訓介紹
(2)虛擬仿真實驗
(1)仿真實訓介紹:地下水動力學虛擬仿真實驗介紹。主要分為兩種實驗進行介紹,剖面二維穩(wěn)定流介紹和裘布依型潛水穩(wěn)定流井流介紹,每項實驗分別介紹:場景漫游、認識儀器、模擬實驗、重新開始等。
1.剖面二維穩(wěn)定流介紹
首先進入“剖面二維穩(wěn)定流介紹”,虛擬仿真實驗功能:場景漫游、認識儀器、模擬實驗、重新開始。
虛擬仿真實驗: 剖面二維穩(wěn)定滲流實驗:實驗目的:(1)地表有降雨入滲補給條件下的潛水二維穩(wěn)定流的滲流現(xiàn)象及特征,演示潛水面、分水嶺以及剖面流網(wǎng)。(2)輸入兩河水位好h和h2以及兩河間距L,入滲強度W、含水層的滲透系數(shù)K,仿真計算分水嶺a的位置及其水位高度hmax、兩側(cè)河流的流量q1和q2。(3)輸入兩河水位h1和h2以及兩河間距L,改變地表降雨量和入滲系數(shù)(即入滲強度W),在一定的滲透系數(shù)K條件下,仿真演示分水嶺的移動規(guī)律。(4)類似(3),輸入河水位h2、兩河間距L、入滲強度W、滲透系數(shù)K,仿真演示不同河水位h1的分水嶺移動規(guī)律。
操作提示:
鼠標右鍵可以旋轉(zhuǎn)模型
鼠標滾輪滑動可放大縮小鏡頭
鼠標滾輪點擊不放可以移動操作鏡頭
①場景漫游
操作者運用VR外置硬件設備或者鼠標及鍵盤,在剖面二維穩(wěn)定流虛擬仿真實驗場景內(nèi)進行場景漫游。漫游方式如同在現(xiàn)實實驗室內(nèi)自由走動一致,比較具有沉浸感、互動感。
②認識儀器
用戶操作鼠標點擊實驗設備,滑過設備某處,該處則會出現(xiàn)高亮,并題十該處設備名稱和在左上角顯示儀器介紹說明,提示用戶該部分儀器名稱。讓用戶快速認識剖面二維穩(wěn)定流實驗設備。虛擬仿真實驗平臺內(nèi),實驗設備儀器同現(xiàn)實實驗設備一致,均以1:1的形式,還原在仿真實驗平臺內(nèi)。
③模擬實驗
剖面二維穩(wěn)定流模擬實驗:模擬實驗為剖面二維穩(wěn)定流實驗全過程(視頻)演示教學。用戶在此版塊認識并學習該項實驗。
④重新開始
重新開始前幾項功能的認識學習。
2.裘布依型潛水穩(wěn)定流井流介紹
點擊進入裘布依型潛水穩(wěn)定流井流虛擬仿真實驗室,界面經(jīng)過加載,進入仿真實驗室,該實驗室主要功能包含:場景漫游、認識儀器、模擬實驗、重新開始等。
該實驗操作辦法同剖面二維穩(wěn)定流虛擬仿真實驗平臺操作辦法一致。
(二)虛擬仿真實驗
虛擬仿真實驗室,學員們進行操作實驗:剖面二維穩(wěn)定流實驗、裘布依型潛水穩(wěn)定流井流實驗。
1.剖面二維穩(wěn)定流虛擬仿真實驗
設置“實驗參數(shù)設定”,選擇要要求的參數(shù),如測壓水頭、滲透系數(shù)、入滲強度,選擇要求的參數(shù),進行變量、定量,進行下一步實驗。
實驗參數(shù)設定:選擇其中一項所要求的參數(shù)
如:測壓水頭,點擊確定,進行參數(shù)變量、定量設置。
重新設置左河水位、右河水位、降雨入滲補給量、含水量滲透系數(shù)、面積、河間距、含水層寬度等數(shù)據(jù)。
設置好參數(shù)變量和定量后,點擊確定,進入實驗階段
右上角現(xiàn)實數(shù)據(jù)信息:
界面開始產(chǎn)生變化:
查看實驗繪制流線(虛擬仿真平臺內(nèi)流線為動態(tài)演示)
查看實驗數(shù)據(jù)記錄表:
2.裘布依型潛水穩(wěn)定流井流虛擬仿真
設置“實驗參數(shù)設定”,選擇要要求的參數(shù),如井流量、滲透系數(shù),選擇要求的參數(shù),進行變量、定量,進行下一步實驗。
實驗參數(shù)設定:選擇其中一項所要求的參數(shù)
如:井流量,點擊確定,進行參數(shù)變量、定量設置。
重新設置補給邊界水位、抽水井水位、滲透系數(shù)、井內(nèi)降深、抽水井半徑、補給半徑、扇形圓心角等數(shù)據(jù)。
設置好參數(shù)變量和定量后,點擊確定,進入實驗階段
右上角現(xiàn)實數(shù)據(jù)信息:
界面開始產(chǎn)生變化:
查看實驗繪制流線(虛擬仿真平臺內(nèi)流線為動態(tài)演示)
查看實驗數(shù)據(jù)記錄表: