Гидрологические основы охраны окружающей среды

Программа

Итогового государственного экзамена

По направлению Гидрометеорология, профиль Гидрология

Программа итогового государственного экзамена (ИГЭ) по направлению Гидрометеорология профиль Гидрология составлена на кафедре гидрологии и охраны водных ресурсов ПГНИУ согласно ФГОС ВПО и включает в себя основные разделы изучаемых дисциплин и список рекомендуемой литературы для подготовки к экзамену.

Итоговый государственный экзамен проводится по билетам, составленным в соответствии с программой государственных экзаменов, утвержденной председателем экзаменационной комиссии. Сдача государственного экзамена проводится на заседании экзаменационной комиссии с участием не менее двух третей её состава. Пересдача государственного экзамена на повышенную оценку не допускается.

Результаты ИГЭ определяются оценками "отлично", "хорошо", "удовлетворительно", "неудовлетворительно" и объявляются в тот же день после оформления в установленном порядке протоколов заседания экзаменационной комиссии.

Методы и средства гидрометеорологических измерений

Наблюдения за уровнями воды. Цель наблюдений, система отсчетов и отметок; классификация гидрологических постов по продолжительности действия, назначению и устройству, основные их типы.

Производство наблюдений уровней на реках, озерах, водохранилищах. Регистрация максимальных уровней. Обработка водомерных наблюдений: совмещенные графики колебаний уровня по отдельным постам, соответственные уровни и кривые связи, принятие частоты и обеспеченности и их практическое применение, характерные уровни и даты.

Выполнение промерных работ в период открытой поверхности и при ледоставе: сущность, задачи и состав работ, изменение уровня и глубин, определение плановых координат промерной точки. Организация и производство промерных работ в зависимости от их цели, характеристики водного объекта, условий работы, способа определения плановых координат и применяемых приборов и оборудования.

Определение расходов воды: цели и задачи, классификация методов измерения расходов воды. Состав и организация работ по определению расходов воды методом скорость-площадь. Выбор места для гидрометрического створа. Оборудование створа для определения расхода воды вертушкой. Размещение скоростных вертикалей в основном русле и на пойме.

Точечный и интеграционный способы измерения скоростей течения. Учет влияния косоструйности.

Особенности измерения расходов в половодье, при деформирующемся русле, в зимних условиях (при устойчивом ледоставе, вода идет поверх льда), ускоренные способы измерения расходов воды.

Организация и производство наблюдений над температурой воды рек, озер, водохранилищ. Наблюдения на термических профилях и гидрологических разрезах. Термические съемки, определение расходов тепла водотоков.

Наблюдения за волнением на озерах, водохранилищах и реках: выбор пункта наблюдений; наблюдения с берега и вдали от него с неподвижного и подвижного судна.

Наблюдения за снежным покровом: организация, производство и обработка наблюдений над высотой и плотностью снежного покрова, вычисление запаса воды в снежном покрове.

Наблюдения за ледяным покровом: производство и обработка измерений толщины и шуги, ледомерных съемок, расходов льда и шуги, объемов и веса внутриводного льда, определение количественных характеристик льда. Производство и обработка наблюдений над ледовой обстановкой в различные фазы зимнего режима. Картирование ледовой обстановки.

Карасев И.Ф., Васильев А.В., Субботина Е.С. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

Быков В.Д., Васильев А.В. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, изд-е. 4. 1977.

Водно-технические изыскания

Классификация водных исследований и изысканий. Виды и этапы работ. Связь водных исследований и изысканий с проектированием и строительством. Структура изысканий и основные документы (техническое задание, программа, проект производства полевых работ, смета и финансовая отчетность). Контроль, инспектирование.

Изыскания на внутренних судоходных реках (направление и состав изысканий, составление и корректировка лоцманских карт, определение трасс движения судов). Изыскания при путевых работах.

Изыскания для мостовых переходов и дорожных сооружений. Состав комплекса изысканий. План и программа гидрологических изысканий. Наблюдения над деформациями русла реки. Морфологические исследования. Трассирование дороги по долине реки. Изыскания в селеопасных районах.

Изыскания на участках переходов трубопроводов и линий электропередачи через водные преграды. Состав обычных изысканий. Специальные изыскания для определения руслового процесса на речных переходах. Дополнительные виды работ для оценки деформации русел и пойм.

Васильев А.В., Шмидт С.В. Воднотехнические изыскания. 3-е изд. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 357 с.

Водогрецкий В.Е., Крестовский О.И., Соколов Б.Л. Экспедиционные гидрологические исследования. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 232 с.

Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. М.: Транспорт, 1980. 216 с.

Гидравлика

Равномерное и неравномерное движение русловых потоков. Основные уравнения. Формула Шези. Типы кривых свободной поверхности.

Основные уравнения гидродинамики (уравнение неразрывности, Эйлера, Бернулли). Их практическое применение.

Гидравлические сопротивления и потери энергии при движении жидкости.

Особенности расчета некоторых водосбросных устройств (водосливы с тонкой стенкой, широким порогом; насадки; гидротехнические затворы).

Кудинов В.А. и др. Гидравлика: Учеб.пособие. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2007.

Штеренлихт Д.В. Гидравлика [Текст]/Д.В. Штеренлихт. – 2007.

Динамика русловых потоков и русловые процессы

Турбулентное и ламинарное движение. Особенности распределения скоростей и напряжений. Коэффициент сопротивлений. Пристенный слой турбулентного потока.

Теория изгиба. Элементарный изгиб. Поле скоростей изгиба. Изгиб деформируемого русла.

Основные и дополнительные сопротивления при движении руслового потока, их роль и способы учета.

Транспорт и режимы перемещения наносов.

Основные типы пойменно-руслового процесса и их особенности.

Гидроморфологический анализ и его практическое использование при проектировании сооружений на берегах и в русле рек.

Барышников Н.Б. Динамика русловых потоков. Л., 2007.

Барышников Н.Б. Русловые процессы. Л., 2008.

Алексеевский Н.И., Чалов Р.С. Движение наносов и русловые процессы. М., МГУ, 1997.

Кондратьев Н.Е., Попов И.В. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л., Гидрометеоиздат, 1982.

Гидрофизика

Физические свойства природных вод. Особенности строения молекулы воды. Агрегатные состояния воды. Аномалии воды. Теплоемкость и теплопроводность воды. Вязкость воды. Поверхностное натяжение.

Виды передачи тепла и их роль в тепловом режиме водоемов. Основные методы расчета температуры воды. Расчет теплозапаса водоемов.

Классификация течений. Теории формирования течений: направление, скорость, глубина трения. Суммарные течения.

Элементы ветровых волн. Основные положения теории волнения – формальной, спектральной и развития. Особенности волнения в природных водоемах.

Алексеевский Н.И. Гидрофизика. М., 2006.

Мишон В.М. Гидрофизика. – Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1979 .

Винников С.Д., Проскуряков Б.В. Гидрофизика. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

Гидрология рек

Водный режим рек, его фазы. Составляющие речного стока: снеговая, дождевая, ледниковая, подземная. Основные особенности их формирования и режима. Расчленение гидрографа по видам питания. Изменение составляющих стока по территории страны. Влияние гидрометеорологических условий на формирование фаз водного режима. Классификация рек по водному режиму.

Термический и ледовый режим рек. Фазы ледового режима. Виды ледовых образований.

Михайлов В.Н. Гидрология. М.: Высшая школа, 2005.

Важнов А.Н. Гидрология рек. Моск. ун-т. 1976. 340 с.

Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 464 с.

Михайлов В.Н. Гидрология устьев рек. М.: Изд-во МГУ, 1998. 176 с.

Гидрология озер

Специфика озер как экологической системы и их отличие от других водных объектов с замедленным водообменном. Происхождение озерных котловин, их морфология, формы и типы.

Термический и ледовый режим озер. Водоемы стратифицированные и гомотермные. Количественные показатели термического режима и методы их определения. Теплозапас озера. Теплообмен между водой и ложем. Понятие о термическом баре.

Гидрология водохранилищ

Отличия водохранилищ от других водных объектов суши, их гидрологическая специфика и особенности формирования.

Особенности водного баланса и роль балансовых методов в изучении водохранилищ.

Воздействие водохранилищ на окружающую среду.

Матарзин Ю.М. Гидрология водохранилищ. Перм.ун-т. – Пермь, 2003.

Авакян А.Б., Матарзин Ю.М. Водохранилища и их народнохозяйственное значение // Уч.пособие по спецкурсу “Гидрология водохранилищ”. Пермь, 1984. 84 с.

Матарзин Ю.М., Богословский Б.Б., Мацкевич И.К. Специфика водохранилищ и их морфометрия // Уч. пособие по спекурсу “Гидрология водохранилищ”. Пермь, 1977. 68 с.

Матарзин Ю.М., Богословский Б.Б., Мацкевич И.К. Гидрологические процессы в водохранилищах // Уч. пособие по спецкурсу “Гидрология водохранилищ”. Пермь, 1977. 88 с.

Матарзин Ю.М., Богословский Б.Б., Мацкевич И.К. Гидрологические процессы в верхних и нижних бьефах гидроузлов // Уч. пособие по спецкурсу “Гидрология водохранилищ”. Пермь, 1978. 92 с.

Матарзин Ю.М., Богословский Б.Б., Мацкевич И.К. Формирование водохранилищ и их влияние на природу и хозяйство // Уч. пособие по спецкурсу “Гидрология водохранилищ”. Пермь, 1981. 96 с.

Гидрологические расчеты

Теоретические кривые распределения, используемые в гидрологии.

Норма стока: способы ее оценки при наличии, недостаточности и полном отсутствии материалов гидрометрических измерений.

Способы оценки внутригодового распределения стока рек по материалам наблюдений.

Особенности формирования стока горных рек и их использование в косвенных методах гидрометрических расчетов.

Максимальный сток половодья. Максимальный сток паводков.

Минимальный сток летне-осенней и зимней межени.

Владимиров А.М. Гидрологические расчеты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990.

Владимиров А.М., Дружинин В.С. Сборник задач и упражнений по гидрологическим расчетам.- С-Пб, Гидрометеоиздат, 1992.

Водохозяйственные расчеты

Общие положения теории регулирования стока. Виды регулирования (суточное, недельное, сезонное, многолетнее, непериодическое).

Интегральные кривые стока как основа водохозяйственных расчетов. Интегральные кривые в прямоугольных координатах, разностные кривые, свойства кривых, лучевой масштаб.

Сезонное регулирование стока (решение 3 основных задач).

Многолетнее регулирование стока (решение 3 основных задач).

Решение многолетнего и сезонного регулирования обобщенными методами. Метод Крицкого и Менкеля.

Расчеты регулирования на ступенчатый график расходов.

Потери воды из водохранилищ: расчет потерь на испарение, фильтрацию, ледообразование.

Арсеньев Г.С., Иваненко А.Г. Водное хозяйство и водохозяйственные расчеты. Л.: Гидрометеоиздат, 1993.

Вода России. Водохозяйственное устройство (под ред. А.М.Черняева). Екатеринбург: Изд. «АКВА-ПРЕСС», 2000. – 428 с.

Россия: водохозяйственное устройство / под науч.ред. А.М.Черняева; РосНИИВХ. – Екатеринбург: Изд-во «Аэрокосмоэкология», 1999. – 400 с.

Гидрологические прогнозы

Теоретические основы методов прогноза гидрологических явлений и процессов. Классификация методов.

Основные требования, предъявляемые к гидрологическим прогнозам. Оценка методики и оправдываемости гидрологических прогнозов.

Аполлов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гидрологических прогнозов: Учеб.- Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 419 с.

Бефани Н.Ф., Калинин Г.П. Упражнения и методические разработ­ки по гидрологическим прогнозам: Учеб. пособие, 2-изд. Л.: Гидроме­теоиздат, 1983.390с.

Георгиевский Ю.М. Краткосрочные гидрологические прогнозы: Учеб. пособие. - Л.: ЛПИ, 1982. 99 с.

Попов Е.Г. Гидрологические прогнозы. Л.: Гидрометеоиздат 1979.

Гидрохимия

Состав природных вод и факторы его определяющие.

Характеристика состава природных вод. Особенности химического состава речных, озерных и водохранилищных вод. 

Никаноров А.М. Гидрохимия. Л.: Гидрометеоиздат, 2001.

Гидрологические основы охраны окружающей среды

Источники загрязнения поверхностных вод (природные и антропогенные). Типы загрязнений (сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород; носители инфекций; вещества, представляющие питательную ценность для растений; органические кислоты и соли; твердый сток; радиоактивные вещества).

Понятие «качество воды». Виды загрязнений (химическое, биологическое, органическое, физическое, радиоактивное). Экологические последствия антропогенного загрязнения вод морей и океанов.

Государственная сеть мониторинга поверхностных вод. Основные задачи федеральной системы мониторинга загрязнения поверхностных вод

Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям.

Переведенцев Ю.П., Хабутдинов Ю.Г., Николаев А.А. Гидрометеорологические основы охраны окружающей среды. Казань, Казанский университет, 2004.

Догановский А.М., Малинин В.Н. Гидросфера земли. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2004.

Бахтеев М.К. Геоэкология. М.: Изд-во института общего среднего образования РАО, 2001. 336 с.

Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука, 1989.

Основы гидротехники

Гидротехнические сооружения: цели устройства, основные типы.

Воздействие водного потока на гидротехнические сооружения

Водопроводящие сооружения: каналы, туннели, трубопроводы.

Фильтрация воды под плотинами на проницаемом и скальном основании.

Водопропускная способность плотин.

Плотины: основные виды, флютбет и его составные части

Нестеров М.В. Гидротехнические сооружения: учеб.пособие. – Минск: Новое знание, 2006.

Субботин А.С. Основы гидротехники Л.: Гидрометеоиздат, 1983.