Гидрогеология (стр. 1 )

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

 

УТВЕРЖДАЮ

Проректор-директор ИПР

___________

«___» ____________2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

гидрогеология

НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 020700 «Геология»

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ:

Геология

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): БАКАЛАВР

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.

КУРС 2; СЕМЕСТР 4;

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 3

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Общая геология», «Химия», «Экология», «Четвертичная геология с основами геоморфологии», «Литология».

КОРЕКВИЗИТЫ: «Геология России» «Геотектоника Инженерная», «Геология с основами геокриологии».

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции	18	часов (ауд.)
лабораторные занятия	27	часов (ауд.)
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ	45	часов
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА	18	часов
ИТОГО	63	часов
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ	очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЗАЧЕТ В 4 СЕМЕСТРЕ,

Обеспечивающая кафедра: «ГИДРОГЕОЛОГИИ, ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ И ГИДРОГЕОЭКОЛОГИИ»

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: д. г.-м. н., профессор

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: д. г.-м. н., профессор

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к. г.-м. н., доцент

2011г.

1. Цели освоения дисциплины

Основной целью дисциплины является: дать необходимые знания о подземных водах, их ресурсах и составе, закономерностях пространственного распределения, взаимодействия с окружающими земными оболочками, о народно-хозяйственном значении, рациональном использовании и охраны подземных вод; сформировать у студентов системное научное гидрогеологическое мировоззрение в области основных понятий, проблем и научных направлений, что способствует достижению целей Ц1, Ц2, Ц3 и Ц5 ООП.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к дисциплинам профессионального цикла (Б3.Б5.1). «Гидрогеология» занимает важнее место в структуре ООП. Пререквизитами являются следующие дисциплины ««Общая геология», «Химия», «Экология», «Четвертичная геология с основами геоморфологии», «Литология», на знания и умения, полученные при изучении которых опирается «Общая гидрогеология». Кореквизитами для дисциплины является «Геология России» «Геотектоника Инженерная», «Геология с основами геокриологии».

3. Результаты освоения дисциплины:

В результате освоения дисциплины студент должен будет:

·  знать теоретические и методологические основы науки Гидрогеологии;

·  владеть методами получения и обработки гидрогеологической информации, методами полевых исследований, методами оценки степени влияния окружающей среды на подземные воды;

·  приобрести навыки ведения первичной камеральной обработки полученных материалов, построения и анализа гидрогеологических карт и разрезов;

·  иметь представление о взаимосвязи гидрогеологии с другими научными дисциплинами; о гидрогеологических картах; о науке как сложной гидрогеологической системе, изучать которую необходимо в единстве и взаимосвязи с основными геосферами Земли (по ).

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

Профессиональные компетенции (ПК):

общепрофессиональные (в соответствии с видами деятельности), обязательными для всех профилей:

научно-производственная деятельность:

ПК-9 – готов применять на практике базовые общепрофессиональные знания теории и методов полевых геологических, геофизических, геохимических, гидрогеологических, нефтегазовых и эколого-геологических исследований при решении научно-производственных задач (в соответствии с профилем подготовки);

ПК-10 – способен применять на практике методы сбора, обработки, анализа и обобщения фондовой, полевой и лабораторной геологической, геофизической, геохимической, гидрогеологической, инженерно-геологической, нефтегазовой и эколого-геологической информации (в соответствии с профилем подготовки);

профильно-специализированные компетенции:

ПК-15 – способен использовать профильно-специализированные знания в области геологии, геофизики, геохимии, гидрогеологии и инженерной геологии, геологии и геохимии горючих ископаемых, экологической геологии для решения научных и практических задач (в соответствии с профилем подготовки).

ПК-17 – способен использовать профильно-специализированные информационные технологии для решения геологических, геофизических, геохимических, гидрогеологических, нефтегазовых и эколого-геологических задач (в соответствии с профилем подготовки)

4.  Структура и содержание дисциплины

4.1 Аннотированное содержание разделов модуля (дисциплины):

Введение

Теоретические и методологические основы Гидрогеологии. Связь гидрогеологии с другими науками. Роль воды в геологических процессах. Значение подземных вод в народном хозяйстве. Научные и практические задачи в области гидрогеологии в связи с развитием народного хозяйства, освоением и развитием новых районов, курортов, месторождений полезных ископаемых. Роль Гидрогеологии в решении задач инженерной геологии и гидротехнического строительства. Системный анализ в Гидрогеологии.

Развитие учения о подземных водах. Роль русских и советских ученых в развитии Гидрогеологии. Краткий обзор работ зарубежных ученых по вопросам изучения подземных вод.

1. Положение подземных вод в земной коре

Распределение воды в земной коре. Критическая температура. Зона аэрации, насыщения и капиллярная подзона. Значение геологических структур и история их развития в распределении подземных вод. Гидротермия земной коры.

Виды воды в горных породах и минералах. Связанная и свободная вода. Виды связанной воды. Капиллярная и гравитационная вода. Парообразная и твердая вода. Влажность горных пород. Водные свойства горных пород: влагоемкость, водоотдача, недостаток насыщения, капиллярность, водопроницаемость.

Водопроницаемость и проницаемость горных пород. Единицы измерения водопроницаемости.

Понятие о водоносных горизонтах и водоносных комплексах. Элементы водоносного горизонта. Гидроизогипсы и гидроизопьезы.

2. Единство и круговорот воды в земной коре

Распределение воды в атмосфере и литосфере. Климатический круговорот воды в природе. Понятие о стоке в водном балансе.

Геологический круговорот воды, его направленность, источники энергии, движущие силы, основные этапы; геосинклинальный, орогенный и платформенный. Мантийный, океанический и космический круговороты.

3. Происхождение подземных вод

Представление о происхождении подземных вод. Генетические типы воды (воды инфильтрационные, седиментанционные, возрожденные, ювенильные), их взаимосвязь и распространение в земной коре.

4. Подземный сток и методы его определения

Основы учения о стоке. Коэффициент стока, модуль подземного стока, норма стока. Краткая характеристика методов изучения подземного стока.

5. Основные законы движения подземных вод

Разнообразие форм движения воды. Общие сведения о типах гидродинамических режимов. Гидродинамическая зональность земной коры. Пластовые давления и их природа. Закон Дарси. Скважины совершенные и несовершенные. Понятие о критических границах водоносных горизонтов.

6. Физические свойства и химический состав подземных вод

Состав и строение воды. Физические свойства подземных вод. Вода, как сложный раствор. Концентрация водородных ионов. Химический состав подземных вод. Микроэлементы в подземных водах и их роль.

Формы выражения анализов природных вод. Графическое изображение состава вод. Краткие сведения о систематизации анализов вод и химических классификациях подземных вод. Карта химического состава подземных вод. Общая минерализация, классификация вод по минерализации. Жесткость воды и ее виды.

7. Формирование химического состава подземных вод

Общая характеристика процессов формирования подземных вод и связь этих процессов с формированием горных пород и геологической историей развития структур. Конгруэнтное и инконгруэнтное растворение. Формирование подземных вод различной минерализации. Происхождение главных компонентов химического состава подземных вод. Формирование химического состава вод различных генетических групп. Основные процессы изменения состава подземных вод и условия обогащения их микроэлементами и радиоактивными элементами. Понятие о гидрогеохимической зональности.

8. Гидрогеологические классификации

Классификации подземных вод по условиям их залегания, распространения, происхождения, водообильности, характера трещинноватости, химического и газового состава и др. (, , и др.).

Основные типы подземных вод: верховодка, грунтовые и артезианские воды.

Воды зоны аэрации. Зона аэрации и ее роль в питании подземных вод. Верховодка и ее режим. Верховодка районов избыточного увлажнения и пустынь. Особенность болотных и почвенных вод.

Грунтовые воды. Понятие о грунтовых водах. Условия залегания грунтовых вод. Формы грунтовых потоков и бассейнов. Виды залегания грунтовых вод. Режим грунтовых вод. Понятие о балансе грунтовых вод. Зональность грунтовых вод. , , и др.). Грунтовые воды выщелачивания и континентального засоления. Характеристика основных типов грунтовых вод. Грунтовые воды трещин коры выветривания и лавовых покровов. Особенности гидрографии и гидрогеологии карстовых районов. Гидрогеологическое значение древнего и современного карста, режим карстовых вод. Значение изучения карстовых вод при гидротехническом и других видах строительства и при разработке месторождений полезных ископаемых. Примеры районов развития карстовых вод. Геологические условия формирования месторождений грунтовых вод: аллювиальных и ледниковых отложений, предгорных и горных районов, приморских дюн и т. д.

Артезианские воды. Понятие об артезианских бассейнах и артезианских склонах. Пьезометрическая поверхность напорных вод. Условия питания и разгрузки напорных вод. Взаимоотношение артезианских и грунтовых вод. Особенности режима артезианских вод. Химический состав и зональность артезианских вод. Генетические типы вод артезианских бассейнов: инфильтрационные и седиментационные. Геологические условия формирования различных генетических типов вод. Внутренние области питания и разгрузки. Отдельные примеры артезианских бассейнов. Водонапорные системы и их классификация.

9. Особые условия залегания подземных вод

Подземные воды многолетней мерзлоты. Распространение криолитозоны на территории СССР. Условия залегания подземных вод в области многолетней мерзлоты. Деятельный слой и его режим. Талики и их роль в питании подземных вод, классификация таликов. Воды над-, меж - и подмерзлотные по . Особенности питания, движения, разгрузки различных типов подземных вод. Источники, наледи и гидролакколиты. Явление термокарста.

Воды областей современного вулканизма, их распространение, генезис и условия залегания, особенности состава. Гейзеры, мафеты и др. особенности разгрузки.

Гидрологические особенности вод зон тектонических нарушений. Условия залегания этих вод. Зависимость зон тектонических нарушений, водообильность и характер водоносности от их размера, геологической структуры и типа. Особенности режима вод зон тектонических нарушений. Напорные воды тектонических трещин, зон крупных размеров и их классификация. Примеры районов развития вод зон тектонических нарушений. Роль этих вод в формировании месторождений полезных ископаемых.

10. Минеральные, промышленные и термальные воды

Минеральные воды. Понятие о минеральных водах, их классификация. Провинции и месторождения минеральных вод: углекислых сероводородных, азотных, радиоактивных. Особенности изучения, разведки и каптажа газирующих минеральных вод.

Промышленные воды. Подземные воды промышленного значения и их использование для химической промышленности. Йодно-бромные, редко-метальные, борные и др. рассолы, содержащие ценные химические элементы. Геологические условия их формирования. Примеры месторождений промышленных вод в России и за рубежом. Особенности их изучения и использования.

Термальные воды. Основные типы термальных вод. Распространение термальных вод на территории России. Практическое использование термальных вод.

11. Методы гидрогеологических исследований

Задачи и виды гидрогеологических исследований. Стадии исследований. Методы гидрогеологических исследований: теоретические, экспериментальные и полевые. Применение буровых работ, аэрологических, геоботанических, гидрогеохимических, геофизических и других методов при изучении подземных вод. Гидрогеологическая служба и станции по изучению режима и охраны подземных вод в России. Вопросы оценки запасов и охраны подземных вод. Методы определения скорости и направления движения подземных вод.

Гидрогеологическая съемка как метод поисков и разведки подземных вод. Методика гидрогеологического картирования равнинных и горных областей. Методика обследования и систематизация материалов по источникам, колодцам и буровым скважинам и др. выходам подземных вод в процессе съемки. Гидрогеологические наблюдения при бурении.

Гидрогеологические карты и разрезы. Методика их составления. Основные типы гидрогеологических карт. Методы гидравлического и электрического моделирования.

12. Режим и охрана подземных вод

Понятие режима подземных вод. Типы режима, факторы формирования режима. Закономерности режима вод уровня, химического состава) подземных вод. Практическое значение прогнозов режима подземных вод.

Охрана подземных вод от истощения и загрязнения. Основные типы загрязнения: бактериологическое, химическое и механическое. Характер самоочищения. Особенности охраны от истощения и загрязнения. Основы управления подземной гидросферой. Водные ресурсы и их использование.

Заключение

Задачи гидрогеологии и значение ее в народном хозяйстве. Дальнейшие пути развития гидрогеологии. Значение гидрогеологии при решении проблем геологии, изучении генезиса и поисков полезных ископаемых, рациональном использовании и охране подземных недр, мелиорации земель, разработке полезных ископаемых и т. д.

4.2  Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения

№	Название раздела/темы	Аудиторная работа (час)	СРС (час)	Итого	Формы текущего контроля и аттестации
Лек.	Лаб. зан
1	Модуль 1. Введение. Вода в недрах	8	16	12	34	Рубежная контрольная работа
2	Модуль 2. Основы гидрогеохимии	4	4	10	24	Коллоквиум
3	Модуль 3. Пространственные формы залегания подземных вод.	6	7	5	23	Рубежная контрольная работа

5. Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности студентов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.

Таблица 2.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

ФОО Методы	Лекц.	Лаб. раб.	СРС	К. пр.
IT-методы		х	х
Работа в команде		х
Case-study	х	х
Игра		х
Методы проблемного обучения.	х	х
Обучение на основе опыта
Опережающая самостоятельная работа	х
Проектный метод
Поисковый метод	х
Исследовательский метод	х	х
Другие методы

* - Тренинг, ** - Мастер-класс

Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

-  изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий и информационных библиотечных ресурсов;

-  самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Приводится характеристика всех видов и форм самостоятельной работы студентов, включая текущую и творческую/исследовательскую деятельность студентов:

6.1  Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

-работе с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса,

- выполнение домашних заданий, домашних контрольных работ,

- опережающая самостоятельная работа,

- изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

- подготовка к лабораторным работам, к практическим и семинарским занятиям;

- подготовка к контрольной работе и коллоквиуму, к зачету, экзамену.

6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

(ТСР), направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала магистрантов и заключается в:

- поиск, анализ, структурирование и презентация информации,

- исследовательская работа и участие в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах;

- анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;

- анализ статистических и фактических материалов по заданной теме, проведение расчетов, составление схем и моделей на основе статистических материалов.