МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Учебно-методическое объединение по образованию

в области строительства

Утверждаю :

Председатель совета

“___” _____________ 2012 г.

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

“Гидрология и гидроэкология”

Рекомендуется для специальности подготовки

271101 “Строительство уникальных зданий и сооружений”

специализация

271101.03 “Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности”

Уровень подготовки - специалист

Москва 2012

1. Цели и задачи дисциплины

Цель дисциплины

Дисциплина «Гидрология и гидроэкология» относится к дисциплинам специализации базовой части математического, естественнонаучного и общетехнического цикла примерной основной образовательной программы подготовки по специальности 271101 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализации 271101.03 «Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности», и имеет своей целью формирование у студента знаний о гидрологическом режиме и экологии водных объектов, а также освоение методов гидрометрии и методов решения задач инженерной гидрологии.

Задачи дисциплины:

- изучение водных объектов, их природных параметров и режимов, изучение основ гидрологии рек, озёр и океанологии;

- изучение способов использования водных ресурсов в интересах хозяйствующих субъектов,

- изучение основ гидрометрии,

- изучение основ экологии водной среды и природопользования водных объектов.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучение дисциплины «Гидрология и гидроэкология» направлено на формирование у студента следующих компетенций (в соответствии с ФГОС) :

-  способность разработать проект технико-экономического обоснования гидротехнических сооружений различных видов (водоподпорных, водопроводящих, гидроэнергетических, воднотранспортных и др.) и их комплексов, а также руководить разработкой технического и рабочего проектов этих сооружений с использованием средств автоматического проектирования (ПСК-3.1);

-  способность вести гидрологические изыскания и научные исследования для проектирования и расчёта гидротехнических сооружений, составлять планы исследований и изысканий (ПСК – 3.3).

В результате изучения дисциплины «Гидрология и гидроэкология» студент должен

знать:

-  виды водных объектов и особенности их гидрологического режима (в соответствии с ФГОС),

-  элементы речной сети и речного русла;

-  закономерности формирования речного стока и способы его регулирования, методы расчёта водного баланса и гидрологических характеристик рек (в соответствии с ФГОС),

-  виды регулирования речного стока и способы его расчёта (в соответствии с ФГОС);

-  задачи и методы ведения гидрометрических наблюдений на реках и водохранилищах (в соответствии с ФГОС),

-  особенности гидрологического режима морей и океанов (в соответствии с ФГОС),

-  теоретические основы расчёта воздействий водных объектов на гидротехнические сооружения (в соответствии с ФГОС),

-  закономерности взаимодействия водной среды и гидротехнических сооружений, влияние гидротехнических сооружений на водные объекты и водную среду (в соответствии с ФГОС),

-  закономерности образования и трансформации волн;

-  общие понятия о наносах береговой зоны моря;

-  основные свойства воды;

-  общие понятия экологии водной среды;

уметь :

-  выполнять гидрометрические измерения, вести гидрологические наблюдения (в соответствии с ФГОС),

-  вести гидрологические и водохозяйственные расчёты водотоков (в соответствии с ФГОС),

-  определить расчётные характеристики речного стока;

-  по данным наблюдения за колебанием уровня воды построить кривые обеспеченности;

-  проводить расчеты, связанные с различными видами регулирования стока;

-  определять характерные уровни и ёмкости водохранилища при различных видах регулирования стока;

-  определять параметры волнения на глубокой воде для различных условий;

-  оценить возможный характер взаимодействия потока наносов с сооружениями;

-  оценить влияние гидросооружений на экологию водные объекты;

владеть:

-  навыками выполнения и анализа гидрологических наблюдений и гидрометрических измерений (в соответствии с ФГОС),

-  навыками обращения с приборами и оборудованием, используемых при гидрометрических работах;

-  навыками ведения гидрологических расчётов с применением аппарата математической статистики;

-  методиками выполнения водохозяйственных расчётов;

-  методиками расчёта параметров волн.

3. Объём дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоёмкость дисциплины составляет 5 зачётных единиц (180 часов).

№ п/п

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

4

5

1

Общая трудоёмкость

180

108

72

2

Аудиторные занятия

80

48

32

2.1

Лекции

40

24

16

2.2

Лабораторные занятия

8

8

–

2.3

Практические занятия

32

16

16

3

Самостоятельная работа

100

60

40

3.1

Курсовая работа

+

+

–

3.2

Расчётно-графические работы

–

–

–

3.3

Реферат

+

–

+

3.4

Подготовка к контрольным мероприятиям

+

+

+

4

Промежуточная аттестация

зачёт

экзамен

4. Содержание дисциплины

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№

Раздел дисциплины

семестр

Лекции

Лабор. работы

Практич. занятия

1

Основы гидрологической науки

4

4

2

Основы речной гидрологии

4

8

3

Основы инженерной (прикладной) гидрологии

4

6

16

4

Гидрометрия

4

6

8

5

Основы гидрологии озёр

5

2

6

Основы океанологии

5

5

7

Основы гидроэкологии

5

4

8

8

Гидроузлы и окружающая среда

5

4

8

4.2. Содержание разделов дисциплины

№ темы

Наименование раздела (темы)

Содержание раздела

1

Основы гидрологической науки

Водные объекты и их виды (реки, озёра, болота, подземные воды, ледники, моря и океаны). Распределение водных ресурсов на земном шаре. Проблемы в освоении и использовании водных ресурсов.

Круговорот воды в природе. Уравнение водного баланса земного шара.

Гидрология: её предмет, цели и задачи. Связь гидрологии с другими науками. Гидрология и метеорология. Структура гидрологии как науки: гидрология суши, океанология, гидрогеология, гляциология и др. Задачи решаемые отдельными ветвями гидрологии. Понятие о гидрометрии.

2

Основы речной гидрологии

Виды водных объектов суши. Водоёмы. Значение рек.

Реки и речные бассейны. Морфометрические характеристики речного бассейна. Понятия водосбора, водораздела, исток, устье, приток и др.

Продольный профиль реки. Уклоны водной поверхности. Русловые процессы и их смена по длине реки. Поперечный профиль реки и его элементы. Понятие о русле, старице, пойме, береге. Движение воды в реках. Элементы плана речного русла. Понятие о меандре, перекате, плёсе, форватере и др.

Речной сток. Факторы, определяющие сток : климатические, физико-географические, антропогенные. Формирование речного стока. Связь стока с метеорологическими характеристиками. Характеристики речного стока : расход, сток, модуль стока, слой стока, норма стока.

Изменение речного стока во времени. Понятие о гидрографе, половодье, паводке, межени. Типовые гидрографы рек. Годовой, максимальный и минимальный сток.

Гидрологический режим рек. Термический режим реки. Ледовые явления. Шуга.

Водная эрозия и твёрдый сток. Виды русловых процессов. Транспортирующая способность потока. Мутность потока. Особенности твёрдого стока горных рек. Селевые потоки.

Гидрологические прогнозы и их задачи. Понятие об обеспеченности стока, расхода воды. Определение расчётных гидрологических характеристик при наличии ряда наблюдений, при его недостаточности и отсутствии. Применение математического аппарата теории вероятности в гидрологических расчетах.

Кривая связи расходов с уровнями (кривая расходов), её построение, оценка точности, экстраполяция. Связь расходов с уровнями в зимний период.

3

Основы инженерной (прикладной) гидрологии

Водопользователи и водопотребители. Задачи использования водных ресурсов. Комплексное использование водных ресурсов. Расчетная обеспеченность отдачи.

Гидрограф потребления и его формирование. Уравнение баланса речного бассейна.

Регулирование стока и его задачи. Виды регулирования стока.

Водохранилища – искусственные водные объекты. Характерные уровни и ёмкости водохранилища. Потери воды из водохранилищ.

Водохозяйственные расчёты. Регулирование низкого стока. Методы и способы расчёта регулирования низкого стока. Регулирование высокого стока: цели, задачи, способы расчёта. Переброска стока.

4

Гидрометрия

Цели и задачи гидрометрии. Её место в гидрологии.

Наблюдения за уровнями воды. Водомерные посты и их виды.

Измерения глубин водных объектов. Приборы для измерения глубин. Точность измерения глубин. Организация промерных работ. Геодезическое обеспечение промерных работ. План водоёма в изобатах.

Измерения скоростей течения воды в водоёмах. Приборы для измерения скоростей, области их применения. Устройство гидрометрической вертушки, её тарировка.

Измерения расходов воды. Способы. Гидрометрические створы. Вычисление расходов по скоростям, измеренных вертушками и поплавками. Точность получаемых значений расходов.

5

Основы гидрологии озёр

Классификация озёр. Водные ресурсы озёр. Водный баланс озера и его водообмен. Колебания уровней и их причины. Волновой режим. Сгонно-нагонные явления.

Гидрологический режим Каспийского и Аральского морей.

6

Основы океанологии

Особенности водных объектов, изучаемых океанологией. Характеристика метеорологической и волновой обстановки крупных водоёмов. Задачи океанологии.

Рельеф дна океана. Состав морской воды, солёность.

Ветровое волнение. Определение и классификация волн. Параметры волн. Образование волн. Волнообразующие факторы, активные и пассивные. Условия волнообразования. Расчёт параметров волн на глубокой воде. Трансформация волн на мелководье.

Колебания уровней морей и океанов. Явления приливов и отливов, причины их образования и неравномерности. Сейши. Сгонно-нагонные явления.

Морские течения, их классификация и причины образования.

Наносы прибрежной зоны. Определение и зерновой состав наносов. Движение наносов. Абразивные и аккумулятивные процессы на берегах крупных водоёмов.

Морской лёд и его виды. Структура льда. Образование и разрушение льда.

7

Основы гидроэкологии

Свойства воды. Состав природных и сточных вод. Физические, физико-химические, химические и биохимические показатели состава воды. Особенности состава и свойств морской воды.

Взаимодействие гидросферы и биосферы. Растительный и животный мир водной среды. Круговорот веществ в гидросфере.

Процессы саморегуляции и самоочищения воды в естественных водоемах. Виды загрязнений водной среды. Водоохранные мероприятия, прибрежные зоны.

Сооружения для очистки поверхностного стока. Инженерные методы очистки сточных вод.

Водное законодательство. Государственный учёт вод. Водный кадастр.

8

Гидроузлы и окружающая среда

Влияние регулирования стока на гидрологический режим водотока. Изменение водности реки, её температурного и ледового режим, режима твёрдого стока. Изменения природной среды (геологические, гидрологические, др.) и их причины. Переработка берегов водохранилищ. Понятие о затоплении (постоянном и временном), подтоплении земель, речной эрозии. Способы поддержания естественного режима реки.

Взаимодействие водохранилищ с окружающей средой, последствия их создания. Температурный режим водохранилищ. Ихтиофауна водохранилищ. Мероприятия по сохранению видового разнообразия рек. Рыбное хозяйство.

Возможности рационального использования водных ресурсов для поддержания и улучшения экологического состояния водоёмов. Санитарные и иные попуски из водохранилищ.

Природоохранные мероприятия при создании водохранилищ.

Значение водохранилищ для защиты от наводнений.

5. Лабораторный практикум и практические занятия

5.1. Лабораторный практикум

№ п. п.

номер раздела

Наименование лабораторной работы

1

4

Построение рельефа дна водного объекта

2

4

Определение скорости потока с помощью гидрометрической вертушки

3

4

Определение скорости потока с помощью поплавков

5.2. Рекомендуемый перечень практических занятий

Практические занятия могут быть посвящены следующим вопросам :

№ п. п.

номер раздела

Тема практического занятия

1

3

Прогноз расходов редкой повторяемости

2

3

Построение морфометрических характеристик водохранилища

3

3

Определение параметров водохранилища сезонного регулирования

4

3

Водный баланс водохранилища

5

3

Определение параметров водохранилища при регулировании высокого стока

6

8

Семинар “Экология водной среды”

7

8

Семинар “Влияние гидроузлов на водные объекты”

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

а) Основная литература

1.  Гидрология. Учебник для вузов/ , , . – 2-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2007. – 463 с.

2.  Ходзинская  гидрология. – М.: АСВ, 2012.

б) Дополнительная литература

1.  , , . Гидрология и гидротехнические сооружения. – М.: Высшая школа, 1988.

2.  и другие. Гидрология, гидрометрия и. регулирова­ние стока. – М.: Колос, 1984, 431с.

3.  . Регулирование речного стока. М.: Гидрометеоиздат, 1972.

4.  Смирнов . – М.:, Высшая школа, 1974.

5.  Остроухов гидрометрия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981.

6.  , Сорокин и водные изыскания.– М.: Транспорт, 1982, 212 с.

7.  Техническая инструкция по производству русловых изысканий на внутренних водных путях.– М.: Транспорт, 1990, 160 с.

8.  Руководство по изысканиям и анализу руслового процесса на затруднительных участках свободных рек. – М.: Транспорт, 1981, 34 с.

в) Нормативно-справочная литература

1.  СНиП 2.01.14-23. Определение расчётных гидрологических характеристик.

2.  Водный кодекс РФ.

3.  СНиП 2.36.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические со­оружения (волновые, ледовые и от судов ). – М.: Госстрой, 1989.

6.2. Компьютерное программное обеспечение и электронные информационные ресурсы

Microsoft Windows 7 Professional RUS,

пакет прикладных программ Microsoft Office,

MathCad,

http://www. *****/ сайт Российской государственной библиотеки,

http://www. *****/ сайт Государственной публичной научно-технической библиотеки России,

http://*****/ сайт Научной электронной библиотеки,

http://lib. *****/ сайт Научно-технической библиотеки ФГБОУ ВПО “МГСУ”

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

7.1. Лабораторное оборудование и приборы

Требуется отдельный учебный кабинет с гидравлическими лотками или бассейнами, оборудованных насосами, а также гидрометрическое оборудование (гидрометрические вертушки, поплавки, гидрометрические штанги).

7.2. Технические средства обучения

Аудитория для чтения лекций, оборудованная техническими средствами обучения, интерактивная доска и стенды для проведения презентаций.

Компьютерный класс для выполнения курсовых работ.

8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

8.1. Образовательные технологии

В учебном процессе используются следующие образовательные технологии :

1)чтение лекций потоку студентов,

2)выполнение студентом лабораторных работ с их последующей обработкой и защитой,

3)проведение практических занятий по темам выполнения курсовой работы,

4)проведения семинарских занятий,

5)выполнение студентом курсовой работы с последующей её защитой,

6)показ видеофильмов и иных визуальных материалов,

7)текущий контроль усвоения материалов с помощью коллоквиума и контрольных работ,

8)промежуточная аттестация в виде зачёта и экзамена.

На лекциях при изложении материала следует пользоваться иллюстративным материалом с использованием мультимедийного презентационного оборудования. При необходимости должны быть использованы дополнительные материалы (учебники, нормативная документация, справочники, электронные образовательные ресурсы (мультимедийные учебники, сетевые образовательные ресурсы, мультимедийные универсальные энциклопедии и т. п.),

8.2. Формы контроля

8.2.1. Формы текущего контроля

Текущий контроль в 4ом семестре можно проводить путём проведения двух контрольных работ “Основы речной гидрологии”, “Основы гидрометрии”, а также на консультациях по курсовой работе и при её защите.

Курсовая работа рекомендуется выполнять на тему “Гидрологические расчёты по обоснованию параметров водохранилища”.

В ней могут быть рассмотрены следующие вопросы :

1)  Построение кривой обеспеченности максимальных и среднегодовых расходов реки.

2)  Определение параметров водохранилища сезонного регулирования.

3)  Определение потерь воды из водохранилища на испарение, фильтрацию, льдообразование.

4)  Составление водного баланса водохранилища.

5)  Определение объёма холостых сбросов из водохранилища сезонного регулирования.

6)  Регулирование высокого стока.

Текущий контроль в 5ом семестре можно проводить путём проведения коллоквиума “Основы океанологии”, контрольной работы “Основы гидроэкологии” и защиты реферата по гидроэкологии.

8.2.2. Формы промежуточной аттестации

Промежуточная аттестация проводится в виде :

-  зачёта в 4ом семестре,

-  экзамена в 5ом семестре.

Зачёт студент как правило получает автоматически при положительной оценке по двум контрольным работам и защите реферата.

Программа дисциплины «Гидрология и гидроэкология» составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки по специальности 271101 «Строительство уникальных зданий и сооружений», по специализации 271101.03 «Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности»

Разработчики :

1)  _____________________ доцент, к. т.н.

2)  _____________________

Эксперты :

1)  __________________________________________________________________

2)  __________________________________________________________________

3)  __________________________________________________________________