Круговорот воды в природе и водные ресурсы земли

Вода на земном шаре. Единство гидросферы. Изменение запасов воды на Земле. Энергетические основы круговорота воды.

Круговорот воды: глобальный круговорот, его материковое и океаническое звенья; внутриматериковый круговорот. Водный баланс земного шара, мирового океана, суши.

Круговорот на земном шаре содержащихся в воде веществ. Миграция наносов и солей.

Влияние гидрологических процессов на природную среду (облик планеты, ее климат, рельеф, развитие жизни). Роль воды в формировании ландшафтов. Понятие о водных ресурсах. Водные ресурсы земного шара, континентов, России.

Гидрология ледников

Происхождение ледников и их распространение на земном шаре. Снеговой баланс и снеговая линия. Типы ледников: покровные и горные. Образование и строение ледников. Питание и таяние ледников, баланс льда и воды в ледниках. Режим и движение ледников. Роль ледников в питании и режиме рек. Хозяйственное значение горных ледников. Лавины, причины их образования. Типы лавин.

Гидрология подземных вод

Происхождение и распространение подземных вод.

Водно-химические свойства почв и грунтов. Виды воды в порах грунта. Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания: воды зоны аэрации, воды зоны насыщения. Грунтовые воды. Артезианские воды. Движение подземных вод. Закон фильтрации Дарси.

Водный баланс и режим подземных вод. Роль подземных вод в питании рек. Взаимодействие поверхностных и подземных вод.

Запасы и ресурсы подземных вод, их использование и охрана.

Гидрология рек

Реки и их распространение на земном шаре. Типы рек. Водосбор и бассейн реки. Морфометрические характеристики бассейна реки. Река и речная сеть. Долина и русло реки. Продольный профиль реки.

Питание рек, виды питания (дождевое, снеговое, ледниковое. подземное), классификация рек по видам питания. Расчленение гидрографа реки по видам питания. Испарение воды в речном бассейне.

Водный баланс бассейна реки. Методы определения элементов водного баланса. Водный режим рек. Виды колебаний водности рек. Фазы водного режима: половодье, паводки, межень. Классификация рек по водному режиму. Уровень воды. Типы водомерных постов, нуль поста, приводка свай. Типовые графики уровней, соответственные уровни, их значение. Скорости течения, расходы воды в реках, методы их измерения.

Речной сток и его составляющие. Понятие о стоке воды, наносах, растворенных веществах, тепле. Количественные характеристики стока воды: объем стока, слой стока, модуль стока, коэффициент стока.

Физико-географические факторы стока вод. Колебания годового стока. Разностная интегральная кривая. Понятие о норме стока. Внутригодовое распределение стока. Максимальный и минимальный сток. Пространственное распределение стока по территории СНГ и факторы, его определяющие.

Движение воды в реках. Распределение скоростей течения в речном потоке. Трансформация паводков.

Характеристики речных наносов. Геометрическая и гидравлическая крупность наносов. Движение речных наносов. Влекомые и взвешенные наносы.

Мутность рек, классификация К.Н. Лисицыной. Русловые процессы. Исследования Г.И. Шамова, Н.Е. Кондратьева, И.В. Попова. Формы русловых образований. Типы русловых процессов. Микро-, мезо- и макроформы речного русла и их динамика. Закон М. Фарга. Исследования Н.С. Лелявского, А.И. Лосиевского. Устойчивость речного русла. Классификация М.А. Великанова.

Гидрология озер

Озера и их распространение на земном шаре. Типы озер по происхождению котловин и характеру водообмена. Морфология и морфометрия озер.

Водный баланс сточных и бессточных озер. Колебания уровня воды в озерах. Течения, волнение, перемешивание воды в озерах. Тепловой и ледовый режим озер. Распределение температуры воды на глубине.

Основные особенности гидрохимического и гидробиологического режима озер. Классификация озер по минерализации и солевому составу воды. Источники загрязнения озер. Наносы и донные отложения в озерах, прозрачность, цвет. Водные массы озер. Влияние озер на речной сток.

Проблемы крупных озер типа Каспийского и Аральского морей и изменение их режима. Использование озер в народном хозяйстве.

Гидрология водохранилищ

Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре. Виды водохранилищ и их классификация. Основные морфометрические и гидрологические характеристики водохранилищ. Отличия водохранилищ от рек и озер, их гидрологическая специфика.

Водный режим водохранилищ. Особенности гидрохимического и гидробиологического режима водохранилищ. Заиление и занесение водохранилищ. Водные массы водохранилищ.

Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду.

Гидрология болот

Происхождение болот, их характерные черты. Понятие о деятельном и инертном горизонтах торфяной залежи. Общие законы заболачивания суши и распространение болот на земном шаре. Географическая зональность болот. Типы болот по условиям питания, характеру растительности и рельефу. Классификация Н.Я. Каца. Болотные микроландшафты. Строение, морфология и гидрография торфяных болот.

Водный баланс и гидрологический режим болот. Основные закономерности режима уровней болотных вод.

Влияние болот и их осушения на речной сток. Хозяйственное значение болот.

Гидрология океанов и морей

Мировой океан и его части. Классификация морей.

Происхождение, строение, рельеф дна Мирового океана. Донные отложения.

Водный баланс и водообмен океанов и морей. Соленость воды в океанах и морях, методы ее определения. Солевой баланс вод океана. Распределение солености воды в Мировом океане. Термика океанов и морей. Тепловой баланс океана. Распределение температуры воды в Мировом океане. Особенности режима солености и температуры воды внутренних морей. Плотность морской воды и ее зависимость от температуры, солености и давления. Понятие об условной плотности. Распределение плотности воды в Мировом океане. Перемешивание вод в океанах и морях.

Морские льды и их классификация. Особенности замерзания морской воды. Физические свойства морского льда. Движение льдов.

Оптические и акустические свойства морских вод.

Морское волнение. Волны зыби, ветровые волны, деформация волн у берега. Внутренние волны.

Приливы. Приливообразующая сила. Элементы приливной волны. Деформация приливной волны у берега. Приливы в морях, в заливах, в устьях рек.

Морские течения и их классификация. Теория ветровых течений. Спираль Экмана. Плотность и геострофические течения. Циркуляция вод в Мировом океане.

Уровень океанов и морей. Кратковременные, сезонные и долговременные изменения уровня в океанах и морях. Сейши. Цунами, ветровые нагоны.

Водные массы Мирового океана. Понятие о Т,S анализе.

Природные ресурсы мирового океана. Их использование и охрана.

Водные экосистемы

Водные экосистемы, их абиотические и биотические компоненты. Воздействие водной среды на водные экосистемы; внутренние взаимодействия в водных экосистемах. Понятие о гидроэкологии.

Проблема устойчивости и уязвимости водных экосистем. Понятия о математическом моделировании функционирования водных экосистем и об оценке степени их устойчивости.

Антропогенные воздействия на природные воды: реки, озера, океаны и моря, подземные воды. Виды водопользователей и водопотребителей. Характер воздействия водохозяйственных мероприятий, гидротехнического строительства и хозяйственной деятельности человека в целом на количественные и качественные характеристики природных вод. Понятие об истощении водных ресурсов. Изъятие, регулирование речного стока. Проблема загрязнения природных вод; меры по охране вод от загрязнения. Способы охраны подземных вод, рек, озер, океанов и морей.

Проблема воздействия антропогенных изменений климата на природные и водные ресурсы.

Заключение

Основные итоги курса. Водохозяйственные и водно-экологические проблемы и роль гидрологии в их решении. Перспективы развития гидрологии.

II. ЛЕКЦИи ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Лекция № 1

Тема:Введение

План:

§1.    Предмет и задачи дисциплины, методы исследований

§2.   История развития гидрологических исследований в России

§3.Использование природных вод и практическое значение гидрологии. Водное законодательство РФ

Литература:

1. Бисвас А.К. Человек и вода. Из истории гидрологии – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 288 с.

2. Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 462 с.

3. Львович М.И. Вода и жизнь. - М.: Мысль, 1989. – 254 с.

4. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

5. Соколов А.А. Чеботарев А.П. Очерки развития гидрологии в СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 310 с.

6. Шикломанов И.А. Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перспективы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. -152 с.

Краткое  содержание:

Предмет и задачи дисциплины, методы исследований. Общая гидрология как наука, изучающая наиболее общие закономерности гидрологических процессов, ее предмет, задачи. Составные части. Связь с другими науками. Методы гидрологических исследований. Сведения из истории развития гидрологии. Использование природных вод и практическое значение гидрологии. Меры, применяемые в России для рационального использования и охраны водных ресурсов. Водное законодательство в России, Государственный учет вод, Государственный водный кадастр.

Лекция № 2

Тема:Подземные воды

План:

§1.Подземные воды, их происхождение и классификация.

§2.Физические свойства горных пород, вмещающих подземные воды.

§3.Виды физического состояния подземных вод.

Литература:

1. Всеволожский В. А. Основы гидрогеологии. М.: Изд-во МГУ, 1991. – 351 с.

2. Гидрогеология /Под ред. В.М. Шестакова М.С. Орлова. – М.: Изд-во МГУ, 1984. – 317 с.

3. Климентов П.П., Богданов Г.Я. Общая гидрогеология. – М.: Недра, 1987. – 357 с.

4. Михайлов Л.Е. Гидрогеология. -  М., 1985. – 263 с.

Краткое содержание: Происхождение и распространение подземных вод. Водно-химические свойства почв и грунтов. Виды воды в порах грунта. Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания: воды зоны аэрации, воды зоны насыщения. Грунтовые воды. Артезианские воды.

Лекция № 3

Тема:Подземные воды

План:

§1.Движение подземных вод

§2.Водный баланс и режим подземных вод.

§3.Взаимодействие поверхностных и подземных вод.

Литература:

1. Всеволожский В. А. Основы гидрогеологии. М.: Изд-во МГУ, 1991. – 351 с.

2. Гидрогеология /Под ред. В.М. Шестакова М.С. Орлова. – М.: Изд-во МГУ, 1984. – 317 с.

3. Климентов П.П., Богданов Г.Я. Общая гидрогеология. – М.: Недра, 1987. – 357 с.

4. Михайлов Л.Е. Гидрогеология. - М., 1985. – 263 с.

Краткое содержание. Движение подземных вод. Закон фильтрации Дарси. Водный баланс подземных вод. Водный режим зоны аэрации. Режим грунтовых вод. Режим температуры грунтовых вод. Гидрохимический режим грунтовых вод.  Роль подземных вод в питании рек. Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Практическое значение и охрана подземных вод.

Лекция № 4

Тема:Ледники

План:

§1.Понятие о снеговой линии. Виды снеговой линии.

§2.Классификация ледников

§3.Процесс возникновения и формирования ледников.

Литература:

1. Голубев Г.Н.  Гидрология ледников. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 247 с.

2. Долгушин Л.Н., Осипова Г.Б. Ледники. -  М.: Мир, 1989. – 447 с.

3. Котляков В.М. Мир снега и льда. – М.: Наука, 1994. – 287 с.

4. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

Краткое содержание. Снеговой баланс и снеговая линия. Происхождение ледников и их распространение на земном шаре. Типы ледников: покровные и горные. Образование и строение ледников. Питание и таяние ледников, баланс льда и воды в ледниках. Режим и движение ледников. Роль ледников в питании и режиме рек. Хозяйственное значение горных ледников. Лавины, причины их образования. Типы лавин.

Лекция № 5

Тема:Реки

План:

§1.Реки и их распространение на земном шаре

§2.Типы рек.

§3.Морфология и морфометрия реки и ее бассейна

Литература:

1. Быков В.Д., Васильев А.В. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 448 с.

2. Важнов А.Н.   Гидрология рек. М.: Изд-во МГУ, 1976. – 339 с.

3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

4. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. М: Высш. школа, 2005. 463 с.

Краткое содержание. Географические закономерности в распространении рек на земном шаре. Принципы классификации рек, типы рек. Морфология и морфометрия реки и ее бассейна. Водосбор и бассейн реки. Понятие о водоразделе, виды водоразделов. Река и речная сеть. Долина и русло реки. Продольный профиль реки.

Лекция № 6

Тема:Реки

План:

§1.Питание рек

§2.Водный баланс бассейна реки

§3.Водный режим рек

Литература:

1. Важнов А.Н.  Гидрология рек. М.: Изд-во МГУ, 1976. – 339 с.

2. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. М: Высш. школа, 2005. 463 с.

4. Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 462 с.

Краткое содержание. Питание рек, виды питания (дождевое, снеговое, ледниковое, подземное), классификация рек по видам питания. Расчленение гидрографа реки по видам питания. Испарение воды в речном бассейне.

Водный баланс бассейна реки. Методы определения элементов водного баланса. Водный режим рек. Виды колебаний водности рек. Фазы водного режима: половодье, паводки, межень. Классификация рек по водному режиму. Уровень воды. Типы водомерных постов, нуль поста, приводка свай. Типовые графики уровней, соответственные уровни, их значение.

Лекция № 7

Тема:Реки

План:

§1.Речной сток

§2.Движение воды в реках

§3.Движение речных наносов

Литература:

1. Важнов А.Н.  Гидрология рек. М.: Изд-во МГУ, 1976. – 339 с.

2. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. М: Высш. школа, 2005. 463 с.

4. Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 462 с.

5. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. М.: Из-во МГУ, 1986. 264 с.

Краткое содержание. Речной сток и его составляющие. Понятие о стоке воды, наносах, растворенных веществах, тепле. Количественные характеристики стока воды: объем стока, слой стока, модуль стока, коэффициент стока.

Колебания годового стока. Внутригодовое распределение стока. Пространственное распределение стока по территории СНГ и факторы, его определяющие.

Движение воды в реках. Скорости течения, расходы воды в реках, методы их измерения. Распределение скоростей течения в речном потоке. Трансформация паводков.

Характеристики речных наносов. Геометрическая и гидравлическая крупность наносов. Движение речных наносов. Влекомые и взвешенные наносы.

Лекция № 8

Тема:Реки

План:

§1.Русловые процессы

§2.Термический и ледовый режим рек.

§3.Гидрохимический и гидробиологический режим рек.

§4.Практическое значение и экологическое состояние рек

Литература:

1. Важнов А.Н.  Гидрология рек. М.: Изд-во МГУ, 1976. – 339 с.

2. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. М: Высш. школа, 2005. 463 с.

4. Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 462 с.

5. Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. М.: Из-во МГУ, 1986. 264 с.

Краткое содержание. Русловые процессы. Формы русловых образований. Типы русловых процессов. Микро-, мезо- и макроформы речного русла и их динамика. Закон М. Фарга. Устойчивость речного русла.

Тепловой баланс участка реки. Термический режим. Ледовые явления. Гидрохимический режим и гидробиологические особенности рек.

Практическое значение рек и влияние хозяйственной деятельности на речной сток. Экологическая ситуация и пути ее решения.

Лекция № 9

Тема:Озера

План:

§1.Озера и их распространение на земном шаре. Типы озер

§2.Морфология и морфометрия озер

§3.Водный баланс озер

§4.Колебания уровня воды в озерах. Динамические явления на озерах

Литература:

1. Богословский Б.Б. Озероведение. – М.: Изд-во МГУ, 1960. 335 с.

2. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. М: Высш. школа, 2005. 463 с.

4. Хандерсон-Селлерс Б. Инженерная лимнология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 335 с.

Краткое содержание. Озера и их распространение на земном шаре. Типы озер по происхождению котловин и характеру водообмена. Морфология и морфометрия озер.

Краткое содержание. Тепловой и ледовый режим озер. Распределение температуры воды на глубине.

Основные особенности гидрохимического и гидробиологического режима озер. Классификация озер по минерализации и солевому составу воды. Источники загрязнения озер. Наносы и донные отложения в озерах, прозрачность, цвет. Водные массы озер. Влияние озер на речной сток.

Хозяйственное использование озер.

Лекция № 11

Тема:Водохранилища

План:

§1.Назначение и размещение водохранилищ, их типы

§2.Водный, термический и ледовый режим водохранилищ

§3.Гидрохимический и гидробиологический режим, заиление.

§4.Водные массы водохранилищ

Литература:

1. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища. – М.: Мысль, 1987. – 325 с.

2. Вуглинский В.С. Водные ресурсы и водный баланс крупных водохранилищ СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 223 с.

3. Матарзин Ю.М. Гидрология водохранилищ. – Пермь, 2003. – 295 с.

4. Эдельштейн К. К.  Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения. – М.: ГЕОС, 1998. -277 с.

Краткое содержание. Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре. Виды водохранилищ и их классификация. Основные морфометрические и гидрологические характеристики водохранилищ. Отличия водохранилищ от рек и озер, их гидрологическая специфика.

Водный режим водохранилищ. Особенности гидрохимического и гидробиологического режима водохранилищ. Заиление и занесение водохранилищ. Водные массы водохранилищ.

Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду.

Лекция № 12

Тема:Болота

План:

§1.    Распределение болот на земном шаре, особенности их строения

§2.Образование болот и их классификация

§3.Водно-балансовые особенности

Литература:

1. Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 462 с.

2. Кац Н.Я. Типы болот СССР и Западной Европы и их географическое распространение. -  М., 1948. – 311 с.

3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. – М.: Высшая школа, 1991. – 368 с.

4. Пьявченко Н. И. Лесное болотоведение. -  М., 1963. – 288 с.

5. Чеботарев А.П. Общая гидрология (воды суши). Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 544 с.

Краткое содержание: Происхождение болот, их характерные черты. Понятие о деятельном и инертном горизонтах торфяной залежи. Общие законы заболачивания суши и распространение болот на земном шаре. Географическая зональность болот. Типы болот по условиям питания, характеру растительности и рельефу. Классификация Н.Я. Каца. Болотные микроландшафты. Строение, морфология и гидрография торфяных болот.

Краткое содержание. Мировой океан и его части. Классификация морей.  Происхождение, строение, рельеф дна Мирового океана. Донные отложения.

Водный баланс и водообмен океанов и морей. Соленость воды в океанах и морях, методы ее определения. Солевой баланс вод океана. Распределение солености воды в Мировом океане. Термика океанов и морей. Тепловой баланс океана. Распределение температуры воды в Мировом океане. Особенности режима солености и температуры воды внутренних морей. Плотность морской воды и ее зависимость от температуры, солености и давления. Понятие об условной плотности. Распределение плотности воды в Мировом океане. Перемешивание вод в океанах и морях.

Лекция № 14

Тема:Океаны и моря

План:

§1.Морские льды.

§2.Оптические и акустические свойства морской воды.

§3.Волнения, приливы, течения Мирового океана

§4.Водные массы океана. Ресурсы океана

Литература:

1. Воробьев В.Н., Смирнов И.П. Общая океанология. Динамические процессы. – СПб.: Изд-во РГМУ, 1999. – 230 с.

2. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Региональная океанология. – М.: Изд-во МГУ, 1992. – 224 с.

3. Егоров Н.И. Физическая океанография.- Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -455 с.

4. Жуков Л.А. Общая океанология. – Л.:  Гидрометеоиздат, 1976. – 376 с.

5. Залогин Б.С., Косарев А.Н., Моря. – М.: Высшая школа, 1982. -344 с.

6. Малинин В.Н. Общая океанология. Физические процессы. – СПб.: Изд-во РГМУ, 1998. – 341 с.

Краткое содержание. Морские льды и их классификация. Особенности замерзания морской воды. Физические свойства морского льда. Движение льдов.  Оптические и акустические свойства морских вод.

Морское волнение. Приливы. Морские течения и их классификация. Теория ветровых течений. Спираль Экмана. Циркуляция вод в Мировом океане.

Уровень океанов и морей. Кратковременные, сезонные и долговременные изменения уровня в океанах и морях. Сейши. Цунами, ветровые нагоны.

Водные массы Мирового океана.

Лекция № 15

Тема:Водные экосистемы

План:

§1.Водные экосистемы

§2.Устойчивость водных экосистем.

§3.Итоги курса.

Литература:

1. Винберг Г. Г.  Общие основы изучения водных экосистем. – Л.: Наука, 1979а. – 273 с.

2. Комплексные оценки качества поверхностных вод /Под ред. А.М. Никанорова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 139 с.

3. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. – М.: Наука, 1975. – 240 с.

4. Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиол. журн. 1993. Т. 29. № 4. С. 62-77.

Краткое содержание. Водные экосистемы, их абиотические и биотические компоненты. Воздействие водной среды на водные экосистемы; внутренние взаимодействия в водных экосистемах. Понятие о гидроэкологии.

Проблема устойчивости и уязвимости водных экосистем. Понятия о математическом моделировании функционирования водных экосистем и об оценке степени их устойчивости.

Основные итоги курса. Водохозяйственные и водно-экологические проблемы и роль гидрологии в их решении. Перспективы развития гидрологии.