*水环境生态安全评估虚拟仿真教学*
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*海岛生态环境虚拟仿真教学项目*
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（首次使用需安装Unity3D插件，建议使用IE或360浏览器，或Chrome49之前的版本，需使用实验空间ilab-x.com的手机号和密码登陆。若场景加载失败，请先清除浏览器缓存，再刷新重试）
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*水环境生态安全评估虚拟仿真教学项目2.0*
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(1) 实验项目简介
【实验目的】
“水环境生态安全评估虚拟仿真教学实验”集在线学习、三维可视化、信息查询、仿真模拟为目标的三维实时仿真系统。除提供在线学习资料外，还根据各种数字化地形地物信息，系统在计算机屏幕上渲染出逼真的虚拟三维环境和城市环境，可以从不同的视点和视角进行随意漫游，并提供了添加、编辑自动漫游路径和配音等功能。系统通过与后台数据库相连接，实现了地形地质等属性信息的查询以及通过属性数据定位空间实体的功能，为防洪、数字航运、水利建设、生态保护、污染防治等决策提供了直观的三维图像和文字描述信息。
【实验过程】
学生首先在线学习和了解水环境生态风险评估相关的原理和案例，然后上网亲自动手进行模拟实验。首先操作选择“水环境规划与污染应急虚拟仿真”，在教师的指导下选择不同的水质模型、监测点和参数（排放量、弥散系数等）之后，模拟计算各个采集点的污染物浓度和整个流域的污染物扩散情况，并观察和理解计算机模拟结果，结合相关理论将模拟仿真的结果与自己计算的结果相比较，分析优劣和原因并在线提交评价分析报告，再更换水质模型重复上述过程。然后，操作选择“城市生态风险虚拟仿真”，在教师的指导下选择不同的城市类型，未来年份、温室气体排放等多种参数，模拟计算并观察每年的仿真结果，记录计算机模拟的温室气体影响、海平面上升、风暴潮、河口盐水入侵、土地利用类型变化和产业结构调整之后的结果，结合相关理论将模拟仿真的结果与自己计算的结果相比较，分析优劣并给出评价分析报告，最后更换模型重复上述过程。经过多次模拟练习之后，最终选择学生自己最满意的成功作为作业提交，并由教师在后台对学生的作业进行评价，评价结果将在网上公开，由学生进行互相学习。
(2) 实验步骤与考核要求
【实验步骤】
1)
进入网站进行新用户注册（已有用户名和密码的学生可跳过此步）；
2)
使用用户名和密码登录网站；
3)
选择主页页面左侧“水环境规划与污染应急虚拟仿真”；
4)
点击“相关课程”进入相关课程页面，并自行学习浏览《常用河流水质模型》、《地下水的自净作用》、《河流的自净作用》、《水量平衡》、《水污染及其原因》等9个课件（时间1个课时）；
5)
点击“相关资料”进入相关资料页面，并自行学习浏览“中国地下水现状”等视频、论文、案例等19个学习材料（时间1个课时）；
6)
在线学习2个课时之后，学生可以在线进行水环境规划与污染应急虚拟仿真实验，点击“开始模拟”，进入仿真实验页面；首先观察到的是右侧360度浏览的全流域3d虚拟环境，而左侧水质模型和排放量、弥散系数等参数则是需要学生根据虚拟情景选择和输入的（时间2个课时）；
7)
目前系统提供的水质模型有“一维河道线性推演模型”、“二维瞬时排放水质模型”、“河口推流衰减模型”三个模型，要求学生选择其中一个进行仿真模拟。例如，我们现在选择“二维瞬时排放水质模型”，同时设置污染物排放量1000kg、弥散系数10m2/s、平均流速0.05m/s、污染物监测指标BOD、水深20m、采样点15个。请同学们自己思考采样点选择的原则和取样方法是什么？污染物排放量等参数的选择对应了怎样的实际情况？
8)
点击“开始模拟”进行实验模拟，在页面的右侧显示了污染物扩散的3D可视化结果，清晰直观，同时显示了从流域上游到下游的每个采样点的污染物浓度和监测时间，请思考数值变化和参数的关系以及水质模型的原理，并在线记录模拟结果，同时要反复观察模拟过程和结果；
9)
在线填写报告；
10)
重复上述7)
- 9)过程生成多个模拟结果；
11)
对多个模拟结果进行比较，并分析差异原因和污染物产生、扩散到原因，据此提出自己的水环境规划方案和污染应急方案，有可能的情况下可以引入或开发实现新的水质模型；
12)
提交报告和模拟成果；并进入2.0系统和海岛系统进行两项仿真实验
13)
回到主页面，继续下一步：选择主页页面右侧“城市生态风险虚拟仿真”；
14)
点击“相关课程”进入相关课程页面，并自行学习浏览《海绵城市》、《气候变化与海平面上升》、《温室效应及其成因》、《全球宜居城市案例》等12个课件（时间1个课时）；
15)
点击“相关资料”进入相关资料页面，并自行学习浏览“全球暖化”等视频、论文、案例等22个学习材料（时间1个课时）；
16)
在线学习2个课时之后，学生可以在线进行城市生态风险虚拟仿真仿真实验，点击“开始模拟”，进入仿真实验页面；首先观察到的是左侧360度浏览的3D城市虚拟环境，而上方侧是城市类型、未来年份、温室气体排放等多种参数，需要学生根据虚拟情景选择和输入（时间2个课时）；
17)
目前系统提供的分析模型为“城市复合生态系统的系统动力学模型”。要求学生对城市类型中的商业城市、工业城市和海绵城市全部都要分别进行选择。例如，我们现在选择“商业城市”，同时设置未来年份为2118年，温室气体排放0.5%，枯季平均流量10000m3/s。请同学们自己思考商业城市、工业城市和海绵城市的区别是什么？温室气体的排放率代表了怎样的实际情况？河流枯季平均流量10000m3/s是一个什么概念？
18)
点击“开始模拟”进行实验模拟，在页面的右侧表格显示了温室气体影响、海平面上升、风暴潮、河口盐水入侵、土地利用类型变化和产业结构调整之后的结果；左侧3D城市模型则用颜色表示了受影响的城市区域，该可视化结果，清晰直观；请思考数值变化和参数的关系以及动力学模型的原理，请思考城市空间布局受影响的原理，并在线记录模拟结果，同时要反复观察模拟过程和结果；
19)
在线填写报告；
20)
重复上述17)
- 19)过程，调整参数，生成多个模拟结果；
21)
对多个模拟结果进行比较，并分析差异原因，特别要分析不同城市属性应对温室效应、海平面上升的能力的差异和原因。据此提出自己的城市生态规划方案和城市生态风险预警与应急方案，有可能的情况下可以引入或开发实现新的城市生态风险预测和预警模型；
22)
提交报告和模拟成果；
23)
获得分数（课程结束前2周）；
24) 查看其他同学的实验成果并进行评价和评分（课程结束前1周）。
【考核要求】
除实验报告之外，操作过程也将计入得分。每次关键操作最终都会给出每项得分和扣分理由。全班分数排列之后，按照正态分布打出标准分（满分100分）。为教学操作可行性考虑，评分标准只能做唯一性设计，若学生认为评分不当之处可向任课老师提出质疑，言明当时制定计划和操作的理由，若言之有物，不仅不扣分，还可额外获得加分；
报告文字流畅通顺，逻辑性强，学科术语准确，作业中至少包含10个知识点和20个实验步骤，正确的模拟仿真结果、输入参数与输出结果对应、评价结果与历史作业中的其他学生的结果达到50%以上的对应，则可认为学生达到“水环境生态风险评估虚拟仿真实验”教学的基本要求，基本能够掌握该实验中的知识点，可获得基础分50-60分；
报告中的模拟结果正确，输入参数组合多样，且有相应的实际情景对应，同时具备原因分析；能够给出自己的水环境生态风险评估方案，评价结果与历史作业中的其他学生的结果达到75%以上的对应，则可认为学生对“水环境生态风险评估”具有较深入的思考，具有解决实际问题的能力，可获得15-25分的加分；
报告中的模拟结果正确，且能指出“水环境生态风险评估虚拟仿真实验”平台给出的现有各种模型的优劣，并在报告中提出改进方法，并切实可行，则可认为学生具有较高的创新能力，可获得10-15分的加分；
满分为100分，各分数段可客观反映学生的创新性、理解力和实际动手能力。老师对学生的评分和学生之间互评分将作为学生考核的最终结果。
意犹未尽？快联系我们进行线下沉浸式水环境生态安全评估虚拟仿真实验吧！
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