Эколого-гидрологические расчеты (стр. 3 )

обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Динамика потоков и русловые процессы	+	+	+	+	+	+	+			+
2	Гидрологические прогнозы	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
3	Гидроэкологические проблемы Тюменского региона	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
4	Рекультивация нефтезагрязненных водных объектов	+	+	+	+	+		+	+	+	+
5	Ландшафтно-гидрологический анализ		+	+	+	+		+		+

5.Содержание дисциплины

Тема 1. Нормативные документы в области эколого-гидрологических расчетов.

Система нормативных и рекомендательных документов по определению основных расчетных гидрологических характеристик. Современные методы статистической обработки гидрологической информации при проектировании гидротехнических сооружений. Нормативные и рекомендательные документы. Методы определения расчетных гидрологических характеристик годового стока и его внутригодового распределения, максимальных расходов воды, слоев стока весенних половодий и дождевых паводков, минимальных расходов воды зимней и летней меженей, наивысших уровней вод рек и озер и других гидрологических характеристик.

Необходимость срочной подготовки региональных научно-прикладных справочников «Определение основных расчетных гидрологических характеристик» по речным водосборам в пределах территорий деятельности УГМС, ЦГМС.

Новый комплекс вычислительных программ статистической обработки гидрологических наблюдений по определению основных расчетных гидрологических характеристик в пунктах гидрометрических наблюдений, направленных на определение основных расчетных гидрологических характеристик в пунктах гидрометрических наблюдений.

Тема 2. Анализ качества исходной гидрологической информации.

Условия применения статистических методов обработки гидрологических наблюдений. Основные классические условия применения статистических методов обработки гидрологической информации. Особенности гидрологической информации при ее статистической обработке. Временная и пространственная корреляции и асимметрия основных гидрологических характеристик. Оценка статистической и физической однородностей гидрологических характеристик. Учет неоднородных данных гидрологических наблюдений при построении кривых обеспеченностей. Учет автокорреляции и пространственной корреляции при оценке параметров и квантилей.

Современные методы оценки выборочных параметров распределения. Методы оценки параметров распределения, применяемые в гидрологии: метод моментов, метод приближенного наибольшего правдоподобия, метод квантилей, графические методы, байесовские методы. Возможность учета априорной информации, представленной, например, региональными зависимостями и исходными данными наблюдений. Оценка погрешностей выборочных параметров и квантилей распределения.

Аналитические кривые обеспеченности. Основные условия выбора аналитических функций распределения вероятностей гидрологических характеристик.

Анализ многолетних колебаний гидрологических характеристик. Оценка статистической структуры многолетних колебаний речного стока и других гидрологических характеристик.

Оценка точности эмпирических автокорреляционных функций.

Географический аспект распределения коэффициентов корреляции между стоком смежных лет. Простая цепь Маркова.

Анализ пространственных колебаний гидрологических характеристик

Примеры оценки пространственных корреляционных функций годового, сезонного и экстремального стока рек по отдельным регионам и России в целом с оценкой их статистической однородности. Закономерности изменения пространственных корреляционных функций речного стока по территории бывшего СССР с севера на юг и с запада на восток.

Гидролого-генетический и гидрометрический анализы качества исходной информации. Статистические методы анализа качества исходной гидрологической информации.

Обобщение классических критериев однородности с учетом особенностей гидрологической информации

Тема 3. Определение основных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений.

Оценка точности определения расчетных гидрологических характеристик. Использование метода Монте-Карло для распределения Пирсона Штипа и и при различных объемах выборок, различных параметрах распределениях, различных коэффициентах корреляции между стоком смежных членах ряда, при двух и трех параметрах, определяемых по выборочным данным. Обобщение результатов многочисленных расчетов.

Основные условия применения методов математической статистики и особенности гидрологической информации. Методы оценки выборочных параметров, квантилей распределения и эмпирических обеспеченностей гидрологических характеристик. Оценка случайных и систематических погрешностей выборочных параметров и квантилей распределения (метод Монте-Карло, метод статистических испытаний).

Автоматизированные системы инженерных гидрологических расчетов: общие положения, достоинства и недостатки, дальнейшее развитие. Методологическая основа современной автоматизированной системы гидрологических расчетов.

Вычислительные программы по оценке однородности кривых обеспеченностей и стационарности параметров распределения.

Методологическая основа определения эмпирических и аналитических кривых обеспеченностей.

Составные и усеченные аналитические кривые обеспеченности, применяемые в гидрологии при расчетах по неоднородным данным наблюдений.

Тема 4. Определение основных гидрологических характеристик при недостаточности или отсутствии данных гидрометрических наблюдений.

Методы восстановления основных гидрологических характеристик. Повышение точности инженерных гидрологических расчетов, основанных на статистических методах обработки гидрологической информации. Приведение данных гидрометеорологических наблюдений к многолетнему периоду. Два метода восстановления гидрометеорологической информации, использующие более продолжительные наблюдения в пунктах – аналогах. Первый метод, использующий временные связи, основан на многоэтапном восстановлении наблюдений за различные промежутки времени с возможностью использования на каждом этапе нескольких пунктов – аналогов. Используется метод множественной линейной регрессии. Этот метод осуществляет восстановление гидрологической информации, начиная от шести лет и более. Второй метод, использующий пространственные связи между гидрологическими характеристиками, предусматривает восстановление кратковременных наблюдений, начиная от одного года, или даже сезона к многолетнему периоду. Многократная методология парной регрессии.

Методика восстановления гидрометеорологической информации за многолетний период с учетом материалов кратковременных (менее 6 лет) гидрометрических наблюдений. Постановка задачи и ее реализация.

Вычислительная программа по восстановлению гидрометеорологической информации за многолетний период с учетом материалов кратковременных (менее 6 лет) гидрометрических наблюдений

Методика восстановления гидрометеорологической информации за многолетний период с учетом материалов наблюдений более 5 лет

Пространственная интерполяция гидрологических характеристик и параметров расчетных схем и формул на основе ГИС-технологий

Пространственные корреляционные функции с оценкой их физической и статистической однородности основных характеристик речного стока.

Региональные зависимости основных гидрологических характеристик от основных факторов с использованием вычислительной техники.

Тема 5. Оценка влияния хозяйственной деятельности на речной сток.

Оценка влияния хозяйственной деятельности на речной сток. Статистические методы. Метод аналогов. Воднобалансовые методы. Ландшафтно-гидрологический метод. Методы математического и физического моделирования, активного эксперимента.

Тема 6. Водохозяйственные балансы и принципы их составления.

Водохозяйственный баланс (ВХБ): виды, основные принципы составления. Особенности становления баланса для области внутреннего стока.

Тема 7. Водоотведение. Расчет предельно-допустимых сбросов (ПДС) отдельных водовыпусков для водотоков.

Экологические проблемы водоотведения (ухудшение качества вода, выведение из круговорота части водных ресурсов и пр.).

Сточные воды: виды и методы очистки.

Понятия зона загрязнения и зона влияния. Оценка их границ и местоположения.

Водный кодекс РФ о нормативах ДВ. Процедура разработки и утверждения нормативов ДВ. Состав материалов, используемых при разработки нормативов ДВ. Виды хозяйственной деятельности и возможные негативные последствия для водного объекта. Содержание документа по определению нормативов ДВ.

Расчет величины предельно допустимых сбросов (ПДС) отдельных водовыпусков для водотоков. Расчет ПДС отдельных выпусков для водохранилищ и озер. Оценка расстояния до створа практически полного перемешивания.

Тема 8. Оценка качества природных вод.

Понятие о качестве воды. Критерии качества воды. Загрязняющие вещества: минеральные, органические, биологические. Источники и пути поступления загрязнений в водные объекты.

Нормирование качества воды водотоков и водоемов. Правила охраны поверхностных вод. Общие требования к составу и свойствам воды водотоков и водоемов при различных видах водопользования. Перечень предельно-допустимых концентраций веществ в воде, используемой для хозяйственно-питьевых коммунальных нужд. Перечень ПДК для водных объектов, используемых в рыбохозяйственных целях.

Охрана водных объектов при сбросе сточных вод. Расчетные условия при установлении кратности разбавления сточных вод. Условия выпуска сточных вод. Мероприятия на случай аварийных ситуаций.

Расчет величины нормативов допустимых сбросов отдельных водовыпусков для водотоков. Расчет НДС отдельных выпусков для водохранилищ и озер. Оценка расстояния до створа практически полного перемешивания.

Тема 9. Методы расчетов диффузного загрязнения.

Точечные и неточечные источники загрязнения водных объектов. Роль гидрологических процессов в формировании диффузного загрязнения водных объектов. Моделирование диффузного загрязнения. Основные типы моделей. Методы оценки смыва загрязняющих веществ с урбанизированных территорий. Обобщенная методика выноса биогенных веществ с сельскохозяйственных водосборов. Применение ландшафтно-гидрологического метода для оценки биогенной нагрузки на водные объекты. Универсальное уравнение почвенной эрозии.

Тема 10. Расчет экологически опасных уровней воды.

Экологические последствия экстремальных уровней воды. Меженный и минимальный сток. Основные определения. Методы установления расчетного периода. Расчет минимального стока различной обеспеченности. Метод моментов. Графо-аналитический метод. Расчеты минимального стока различной обеспеченности при недостаточности и отсутствии данных.

Расчеты уровней воды рек и озер. Определение экстремальных уровней рек при наличии данных наблюдений на соседних створах. Расчеты уровней воды неизученных рек с использованием уровня Шези. Расчет уровней озер

6.Темы практических занятий

Тема 1. Нормативные документы в области эколого-гидрологических расчетов.

Практическая работа № 1. Нормативные документы в области эколого-гидрологических расчетов.

Тема 3. Определение основных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений.

Практическая работа № 2. Расчет эмпирических и аналитических кривых обеспеченности по однородным данным наблюдений.

Тема 4. Определение основных гидрологических характеристик при недостаточности или отсутствии данных гидрометрических наблюдений.

Практическая работа № 3. Использование комплекса вычислительных программ по расчету эмпирических и аналитических кривых обеспеченности по неоднородным данным наблюдений и с учетом исторических сведений

Тема 6. Водохозяйственные балансы и принципы их составления.

Практическая работа № 4. Имитационная игра – «Организация рыбоводческой фермы на озере N в рамках имеющейся системы водопользования» (решение водохозяйственного баланса для участка водного объекта).

Тема 7. Водоотведение. Расчет предельно-допустимых сбросов (ПДС) отдельных водовыпусков для водотоков. – 3 пары

Практическая работа № 5. Расчет предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ отдельного водовыпуска для водотоков.

Тема 8. Оценка качества природных вод. – 2 пары

Практическая работа № 6. Расчет степени загрязнения поверхностных вод.

Тема 10. Расчет экологически опасных уровней воды. – 2 пары

Практическая работа № 7. Определение экстремальных уровней рек.

7.Учебно – методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля)

Вопросы к зачету

Система нормативных и рекомендательных документов по определению основных расчетных гидрологических характеристик. Современные методы статистической обработки гидрологической информации при проектировании гидротехнических сооружений. Общая характеристика методов определения расчетных гидрологических характеристик для водных объектов. Необходимость срочной подготовки региональных научно-прикладных справочников. Комплекс вычислительных программ статистической обработки гидрологических наблюдений. Условия применения статистических методов обработки гидрологических наблюдений. Основные классические условия применения статистических методов обработки гидрологической информации. Особенности гидрологической информации при ее статистической обработке. Временная и пространственная корреляции и асимметрия основных гидрологических характеристик. Оценка статистической и физической однородностей гидрологических характеристик. Учет неоднородных данных гидрологических наблюдений при построении кривых обеспеченностей. Методы оценки параметров распределения, применяемые в гидрологии (метод моментов, метод приближенного наибольшего правдоподобия, метод квантилей, графические методы, байесовские методы). Аналитические кривые обеспеченности. Выполнение анализа многолетних колебаний гидрологических характеристик. Географический аспект распределения коэффициентов корреляции между стоком смежных лет. Анализ пространственных колебаний гидрологических характеристик Закономерности изменения пространственных корреляционных функций речного стока по территории России. Гидролого-генетический анализ качества исходной информации. Гидрометрический анализ качества исходной информации. Статистические методы анализа качества исходной гидрологической информации. Автоматизированные системы инженерных гидрологических расчетов Вычислительные программы по оценке однородности кривых обеспеченностей и стационарности параметров распределения. Методологическая основа определения эмпирических и аналитических кривых обеспеченностей. Составные и усеченные аналитические кривые обеспеченности. Методы восстановления основных гидрологических характеристик. Приведение данных гидрометеорологических наблюдений к многолетнему периоду. Методы восстановления гидрометеорологической информации. Пространственная интерполяция гидрологических характеристик на основе ГИС-технологий. Пространственные корреляционные функции с оценкой их физической и статистической однородности основных характеристик речного стока. Региональные зависимости основных гидрологических характеристик от основных факторов. Методы оценки влияния хозяйственной деятельности на речной сток. Водохозяйственный баланс (ВХБ): виды, основные принципы составления. Экологические проблемы водоотведения. Сточные воды: виды и методы очистки. Зоны загрязнения и влияния. Оценка их границ и местоположения. Водный кодекс РФ о нормативах ДВ. Процедура разработки и утверждения нормативов ДВ. Состав материалов, используемых при разработки нормативов ДВ.

39. Основные звенья в расчете величины предельно допустимых сбросов (ПДС) отдельных водовыпусков для водотоков.

Критерии качества воды. Общие требования к составу и свойствам воды водотоков и водоемов при различных видах водопользования. Расчетные условия при установлении кратности разбавления сточных вод. Условия выпуска сточных вод. Точечные и неточечные источники загрязнения водных объектов. Роль гидрологических процессов в формировании диффузного загрязнения водных объектов. Методы оценки смыва загрязняющих веществ с урбанизированных территорий. Основные моменты методики по расчету выноса биогенных веществ с сельскохозяйственных водосборов. Применение ландшафтно-гидрологического метода для оценки биогенной нагрузки на водные объекты. Универсальное уравнение почвенной эрозии.

49. Экологические последствия экстремальных уровней воды.

50. Методы установления расчетного периода.

51. Расчет минимального стока различной обеспеченности.

52. Расчеты минимального стока различной обеспеченности при недостаточности и отсутствии данных.

Определение экстремальных уровней рек при наличии данных наблюдений на соседних створах. Расчеты уровней воды неизученных рек с использованием уровня Шези.

8.Образовательные технологии

В процессе преподавания дисциплины «Эколого-гидрологические расчеты» применяются разнообразные виды образовательных технологий: лекции (традиционной формы, лекции «с проблемным подходом», интерактивные лекции (лекции с обратной связью)), практические работы, игровые технологии (ролевые, деловые игры по теме 6). Учебный материал подается с использованием современных средств визуализации. На практических занятиях используются технические формы бланков, установленного образца, а так же гидрологические приборы и оборудование.

На лекционных и практических занятиях применяются: комплексные ситуационные задания (мини-исследование), блиц-опросы, демонстрации фильмов, выполнение практических заданий, выполнение терминологических диктантов, методы развивающего и проблемного обучения

9.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)

9.1. Основная литература:

1.  Водный кодекс Российской Федерации. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во,20с.

2.  Дружинин статистической обработки гидрометеорологической информации : учеб. пособие для студ. вузов / , . - СПб.: Изд-во РГГМУ, 20с.

3.  Нежиховский -экологические основы водного хозяйства. - Л.: Гидрометеоиздат, 19

4.  Современные проблемы оценки водных ресурсов и водообеспечения / , , ; РАН, Ин-т водных проблем. - М. : Наука, 20с.

5.  Шитиков гидроэкология. Методы. Критерии. Решения. В двух книгах. / , , . – М.: Наука, 2005.

9.2. Дополнительная литература:

1.  Бефани дождевых паводков на основе территориально-общих зависимостей. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 182 с.

2.  , , Павлова потерь талых вод и прогнозы объемов стока половодья. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 320 с.

3.  Виноградов проблемы гидрологии. – М.: издат-й центр «Академия», 2008. – 320 с.

4.  Виноградов моделирование процессов формирования стока. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 314 с.

5.  Владимиров расчеты. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 367 с.

6.  Вода в государственной стратегии безопасности / Ред. . - Екатеринбург: Аква-Пресс, 20с.

7.  Водно-ресурсный потенциал. / Ред. . - Екатеринбург: Аква-Пресс, 20с.

8.  Водохозяйственное устройство. / Ред. . - Екатеринбург: Аква-Пресс, 20с.

9.  Горошков расчеты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 431 с.

10.  Данилов-Данильян воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты.- М.: Наука, 2006. – 221 с.

11.  , , С, Попов расчета и прогноза половодья для каскада водохранилищ и речных систем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977.

12.  Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т.6, выпуски 4-6,8,9, гг.

13.  Калинин гидрология. – Тюмень: изд-во Тюменского государственного университета, 2008. – 144 с.

14.  Калинин природных сред: учебное пособие. – Тюмень: изд-во Тюменского государственного университета, 2007. – 208 с.

15.  , , Романова реки в условиях антропогенного воздействия. - Тюмень: Изд-во Тюм. Госуниверситета, 19с.

16.  Карасев гидрометрия и учет водных ресурсов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 312 с.

17.  Комплексное использование водных ресурсов: Учеб. пособие / , и др. – М.: Высш. Школа, 2005.-384 с.

18.  Контроль химических параметров окружающей среды / под ред. – СПб: Эколого-аналитический информационный центр «Союз», 1998. – 896 с.

19.  Лучшева гидрометрия. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.-с. 248-276.

20.  Международное руководство по методам расчета основных гидрологических характеристик.- Л: Гидрометеоиздат, 1984. – 247 с.

21.  Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений. – Л.: Гидрометеоиздат, 2007. – 124 с.

22.  Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных гидрометрических наблюдений. – Л.: Гидрометеоиздат, 2007. – 69 с.

23.  Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений. - Л.: Гидрометеоиздат.

24.  Методические рекомендации по оценке однородности и стационарности гидрологических характеристик и их определению по неоднородным данным.

25.  Михайлов загрязнение водных экосистем : Методы оценки и математические модели: Аналитический обзор. - Барнаул : День, 20с.

26.  Рекомендации по приведению рядов речного стока и их параметров к многолетнему периоду. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 64 с.

27.  Рекомендации по статистическим методам анализа однородности пространственно – временных колебаний речного стока. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 78 с.

28.  , Чеботарев методы в гидрологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. –  424 с.

29.  Рождественский точности кривых распределения гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 268 с.

30.  , Ежов точности гидрологических расчетов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. –  277 с.

31.  Определение основных расчетных гидрологических характеристик. – СП .

32.  Парфенова основы оценки антропогенного воздействия на водные ресурсы. – Томск: изд-во ТГУ, 1993, - 171 с.

33.  Пособие по определению основных гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

34.  Семин рационального водопользования и охраны водной среды. - М.: Высш. Шк., 20с.

35.  Справочник инженера по охране окружающей среды (эколога) / Под ред. . – М.: «Инфра-инженерия», 2005. – 864 с.

36.  Фомин . Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник. – 2-е изд. перераб. и доп. // . – М.: Изд-во «Протектор», 1995 – 624 с.

37.  Шелутко методы в гидрологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 19с.

38.  Шелутко модели и методы исследования многолетних колебаний стока. - Л.: Гидрометеоиздат, 19с.

39.  Шикломанов хозяйственной деятельности на речной сток. - Л.: Гидрометеоиздат, 19с.

40.  Экологическое состояние, использование природных ресурсов, охрана окружающей среды. Обзор. Тюмень: Департамент по охране окружающей среды администрации Тюменской области. .

9.3. Программное обеспечение.

Программное обеспечение не требуется.

1) http://www. *****/

2) http://www. *****/

3) http://www. *****

4) www. *****

5) www. *****

10.Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

1.  Учебная аудитория на 25 мест с мультимедийным оборудованием для демонстрации лекционных материалов.

2.  Учебная аудитория на 25 мест с комплексным аудиторным и мультимедийным оборудованием для проведения практических и семинарских занятий.