Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену) по всему курсу

Общая ГИДРОЛОГИЯ

Методические указания по выполнению лабораторных работ

Ижевск 2014

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Удмуртский государственный университет»

Географический факультет

Кафедра геодезии и геоинформатики

Общая ГИДРОЛОГИЯ

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

Ижевск 2014

УДК 551.49

ББК 26.21

М69

Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом УдГУ

Рецензент: канд. геогр. наук, доцент О.В. Гагарина

Составитель: А.А. Перевощиков

М69 Общая гидрология.: Метод. указ. по выполнению лабораторных работ / сост. А.А.Перевощиков. Ижевск: УдГУ, 2014. 68 с.

Методические указания подготовлены в соответствии с утвержденными программами курса «Общая гидрология», «Учение о гидросфере». Указания содержат программы курсов, примерную тематику курсовых работ, подробные указания к выполнению лабораторных работ.

Предназначена для студентов географических направлений подготовки: "021000 – География", "022000 – Экология и природопользование", "021300 – Картография и геоинформатика" очной и заочной форм обучения.

УДК 551.49

ББК 26.21

ã Сост. А.А. Перевощиков, 2014

ãФГБОУ ВПО «Удмуртский государ-ственный университет», 2014

ВВЕДЕНИЕ

При изучении курсов «Общая гидрология» и «Учение о гидросфере» на географических специальностях университетов значительный объем времени отводится на лабораторные работы. Целью лабораторных работ является привитие студентам умений и навыков по основным гидрометрическим и гидрологическим расчетам.

Тематика лабораторных занятий разработана таким образом, чтобы охватить все водные объекты суши, но основное внимание уделено рекам. Теоретический материал, необходимый для выполнения лабораторных работ, излагается лишь в отдельных работах.

Проведение лабораторных занятий предполагается после прослушивания данной темы в лекционном курсе, хотя возможно их выполнение с некоторым опережением.

Данные методические указания составлены с расчетом использования их студентами географических направлений подготовки: "021000 – География", "022000 – Экология и природопользование", "021300 – Картография и геоинформатика" очной и заочной форм обучения.

Для составления методических указаний использованы имеющиеся аналогичные издания (Лучшева, 1972; Торсуев, 1970; Голубев. Михайлов, Чуткина, 1982 и др.), а также гидрологические ежегодники, справочники и другие материалы.

Общие требования к выполнению лабораторных работ.

1. Все графические работы выполняются только простым карандашом. Таблицы заполняются ручкой.

2. К сдаваемой работе в обязательном порядке прилагаются все расчеты.

3. Небрежно выполненные работы не принимаются.

ПРОГРАММА КУРСА

Организационно-методический раздел

Цель курса – ознакомление студентов-географов с системой основных научных знаний и методов в области гидрологии

Задачи курса

1. Дать представление о наиболее общих закономерностях процессов в гидросфере. Познакомить студентов с основными закономерностями географического распределения водных объектов разных типов: ледников, подземных вод, рек, озер, болот, водохранилищ, океанов и морей, с их основными гидролого-географическими особенностями.

2. Показать сущность основных гидрологических процессов в гидросфере в целом и в водных объектах разных типов с позиции фундаментальных законов физики.

3. Дать представление об основных методах изучения водных объектов.

4. Показать практическую важность географо-гидрологического изучения водных объектов и гидрологических процессов для народного хозяйства и для решения задач охраны природы.

II. Содержание курса

Введение.Вода в природе и жизни человека. Понятие о гидросфере. Водные объекты: водотоки, водоемы, особые водные объекты. Гидрологические процессы. Гидрология как наука. Структура гидрологии. Предмет и задачи. Методы исследования. Практическое значение гидрологии. Основные этапы развития.

Химические и физические свойства природных вод. Вода как химическое соединение. Строение молекулы воды и важнейшие химические свойства воды. Вода как растворитель. Химический (солевой) состав природных вод и его классификация. Газы, биогенные и органические вещества, микроэлементы в природных водах. Загрязнение природных вод и борьба с ними.

Физические свойства природных вод. Агрегатные состояния воды. Фазовые переходы. Плотность воды и ее зависимость от температуры, минерализации, содержания взвешенных веществ и давления. Зависимость температуры замерзания и температуры наибольшей плотности от солености воды. Тепловые свойства воды, ее теплоемкость и теплопроводность. Вязкость воды, Поверхностное натяжение. Физические основы процессов в гидросфере. Фундаментальные законы физики: сохранение вещества, сохранение энергии и изменения импульса (количества движения), их использование при изучении водных объектов. Понятие о водном балансе, балансе взвешенных и растворенных веществ, тепловом балансе водоемов.

Понятие о применении законов механики к движению воды. Ламинарное и турбулентное, установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное движение воды. Числа Рейнольдса и Фруда. Силы, действующие в водных объектах.

Круговорот воды в природе и водные ресурсы Земли. Вода на Земле, гипотезы ее происхождения. Единство гидросферы. Глобальный круговорот воды в природе и его звенья. Водный баланс земного шара, Мирового океана, суши. Миграция наносов и солей. Влияние гидрологических процессов на природную среду (облик планеты, ее климат, рельеф, развитие жизни).

Гидрология ледников. Снеговой баланс и снеговая линия. Происхождение, типы ледников и их распространение. Строение ледника, его режим, движение и источники питания. Гидрологическое значение ледников.

Гидрология подземных вод. Происхождение подземных вод и их классификация по условиям происхождения. Водно-физические свойства горных пород. Виды воды в почвогрунтах. Движение подземных вод. Закон фильтрации Дарси. Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания: воды зоны аэрациии зоны насыщения. Грунтовые воды, межпластовые напорные и безнапорные, трещинные и карстовые подземные воды. Подземные воды зоны распространения многолетней мерзлоты. Условия залегания, питание и режим подземных вод. Источники. Минеральные воды. Взаимосвязь речных и подземных вод. Береговое регулирование руслового стока.

Гидрология рек. Река. Речная сеть. Водосбор и речной бассейн. Морфометрические характеристики бассейна реки. Долина и русло реки. Поперечный и продольный профиль реки, уклоны.

Типы рек. Климатическая классификация рек А.И.Воейкова. Источники питания и фазы водного режима рек. Количественная характеристика источников питания (расчленение гидрографа). Классификация рек по источникам питания (М.И.Львовича). Водный баланс речного бассейна. Фазы водного режима рек. Классификация рек по водному режиму (Б.Д.Зайкова).

Движение воды в реках. Распределение скоростей течения воды по живому сечению (с глубиной и по ширине русла). Формула Шези. Поперечные циркуляции. Уровни воды и скорость течения воды в реках, Методы их измерения.

Речной сток и его составляющие, понятие о стоке воды, наносов, растворенных веществ, тепла. Влияние физико-географических условий на сток. Количественные характеристики стока реки: расход, объем стока, слой стока, модуль стока и коэффициент стока. Норма стока и ее выражение. Методы изучения расхода воды. Определение расхода воды графическим способом. Способы определения нормы стока (при коротком ряде наблюдений, при отсутствии материалов наблюдений). Особенности распределения стока по территории России и сопредельных стран, факторы его определяющие.

Плановые очертания речных русел. Типы меандрирования. Морфологические элементы речных русел и пойм. Типы русловых процессов. Устойчивость русла. Формирование и основные характеристики речных наносов. Взвешенные и влекомые наносы. Закон Эри. Мутность рек и распределение их по территории России и сопредельных стран. Сели.

Термический режим рек. Тепловой баланс, распределение температуры по живому сечению и по длине реки. Ледовый режим, фазы ледового режима. Толщина льда на реках

Химический и гидробиологический режим рек, Источники загрязнения рек и меры по охране вод.

Хозяйственное значение рек. Влияние хозяйственной деятельности на режим рек. Регулирование стока. Антропогенное изменение стока рек.

Гидрология озер Озера и их распределение по земному шару. Типы озер по происхождению котловин и характеру водообмена. Морфология и морфометрические характеристики озер. Водный баланс сточных и бессточных озер. Уровенный режим и динамические явления в озерах (течения, волнения, перемешивание водных масс). Термический и ледовый режим озер. Явление термического бара. Химический состав озерных вод. Гидробиологические особенности озер. Биомасса и продуктивность озер. Илы. Наносы и донные отложения в озерах. Водные массы озер. Источники загрязнения озер и меры по их охране.

Гидрология водохранилищ Водохранилища – назначение и размещение на земном шаре, типы водохранилищ и их классификация. Морфология и водный баланс водохранилищ. Уровенный режим водохранилищ и особенности термического и ледового режима водохранилищ. Динамический режим водохранилищ. Особенности гидрохимического и гидробиологического режима водохранилищ. Водные массы водохранилищ, их отличие от речных и озерных вод. Формирование берегов и заиление водохранилищ. Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую среду.

Гидрология болот Образование и морфология болот. Типы болот. Гидрологический режим болот. Водный и тепловой баланс болотных массивов. Распределение болот по территории России и сопредельных стран. Влияние болот и их осушения на речной сток. Хозяйственное значение болот.

Гидрология океанов и морей.Мировой океан и его части. Классификация морей. Происхождение, строение и рельеф дна мирового океана. Водный баланс и водообмен океанов и морей. Состав морской воды. Соленость и солевой баланс морской воды. Распределение солености по поверхности Мирового океана и с глубиной. Термика вод Мирового океана. Тепловой баланс. Распределение температуры на поверхности Мирового океана и с глубиной. Ледовый режим океанов и морей. Образование, структура и свойства морского льда. Основные свойства морской воды: плотность, давление, сжимаемость, адиабатическое изменение температуры воды, устойчивость, прозрачность, цвет, свечение моря. Колебания уровня океанов и морей. Средний уровень. Нуль глубин. Волны в океанах и морях. Классификация. Элементы волны. Волны зыби, ветровые волны. Деформация волн у берега. Приливы и отливы. Приливообразующие силы. Течения Мирового океана (классификация). Теория ветровых течений. Спираль Экмана. Плотностные и геострофические течения. Циркуляция вод в Мировом океане. Течения Мирового океана и их влияние на климат. Водные массы Мирового океана.

Гидрография Удмуртии. Подземные воды Удмуртии. Характерные особенности гидрологии рек Удмуртии. Озера, болота, пруды.

Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену) по всему курсу

1. Гидрология как наука. Предмет и задачи. Методы исследования. Основные этапы развития.

2. Строение молекулы воды и важнейшие физические свойства воды.

3. Химический состав природных вод.

4. Круговорот воды в природе.

5. Водный баланс земного шара.

6. Состав морской воды. Соленость и солевой баланс морской воды.

7. Распределение солености по поверхности Мирового океана и с глубиной.

8. Термика вод Мирового океана. Тепловой баланс. Распределение температуры на поверхности Мирового океана и с глубиной.

9. Ледовый режим океанов и морей. Образование, структура и свойства морского льда.

10. Основные свойства морской воды: плотность, давление, сжимаемость, адиабатическое изменение температуры воды, устойчивость, прозрачность, цвет, свечение моря.

11. Колебания уровня океанов и морей. Средний уровень. Нуль глубин.

12. Волны в океанах и морях. Классификация. Элементы волны.

13. Приливы и отливы. Приливообразующие силы.

14. Течения Мирового океана (классификация).

15. Течения Мирового океана и их влияние на климат.

16. Водные массы Мирового океана.

17. Происхождение подземных вод и их классификация по условиям происхождения.

18. Водно-физические свойства горных пород.

19. Виды воды в почвогрунтах.

20. Движение подземных вод. Источники.

21. Питание и режим поверхностных вод. Минеральные воды.

22. Взаимосвязь речных и подземных вод. Береговое регулирование руслового стока.

23. Река. Речная сеть. Речной бассейн.

24. Поперечный профиль реки.

25. Продольный профиль и уклоны реки.

26. Движение воды в реках. Числа Рейнольдса и Фруда.

27. Распределение скоростей течения воды по живому сечению (с глубиной и по ширине русла).

28. Поперечные циркуляции.

29. Уровни воды и скорость течения воды в реках, Методы их измерения.

30. Водный баланс речного бассейна.

31. Методы изучения расхода воды.

32. Определение расхода воды графическим способом.

33. Источники питания и фазы водного режима рек.

34. Количественная характеристика источников питания (расчленение гидрографа).

35. Классификация рек по водному режиму (Зайкова).

36. Климатическая классификация рек А.И.Воейкова.

37. Классификация рек по источникам питания (Львовича).

38. Норма стока и ее выражение.

39. Способы определения нормы стока (при коротком ряде наблюдений, при отсутствии материалов наблюдений)

40. Влияние физико-географических условий на сток.

41. Термический режим рек. Тепловой баланс, распределение температуры по живому сечению и по длине реки.

42. Фазы водного режима рек.

43. Формирование и основные характеристики речных наносов.

44. Взвешенные и влекомые наносы. Закон Эри.

45. Мутность рек и распределение их по территории России и сопредельных стран. Сели.

46. Химический режим рек.

47. Плановые очертания речных русел. Типы меандрирования.

48. Морфологические элементы речных русел и пойм.

49. Типы русловых процессов. Устойчивость русла.

50. Озера. Типы озер по происхождению котловин.

51. Морфология озер.

52. Морфометрические характеристики озер.

53. Водный баланс озерных бассейнов.

54. Уровенный режим и динамические явления в озерах.

55. Термический и ледовый режим озер.

56. Химический состав озерных вод.

57. Гидробиологические особенности озер. Биомасса и продуктивность озер. Илы.

58. Водохранилища. Морфология и водный баланс водохранилищ.

59. Уровенный режим водохранилищ.

60. Термический и ледовый режим водохранилищ.

61. Динамический режим водохранилищ.

62. Гидрохимический режим водохранилищ.

63. Водные массы озер и водохранилищ.

64. Формирование берегов и заиление водохранилищ.

65. Образование и морфология болот.

66. Типы болот. Распределение болот по территории России и сопредельных стран.

67. Гидрологический режим болот.

68. Водный и тепловой баланс болотных массивов.

69. Ледники. Образование, движение, источники питания.

70. Типы ледников и их распространение. Гидрологическое значение ледников.

71. Характерные особенности гидрологии рек Удмуртии.

72. Подземные воды Удмуртии. Озера болота, пруды.

Раздел 1. Подземные воды

Задание 1. Определение уровня залегания подземных вод в бассейне р.Холодной

Исходные данные:

1. Карта бассейна р. Холодной. Масштаб 1:100000 (рис. 1).

2. Каталог буровых скважин и колодцев (табл. 1).

3. Коэффициенты фильтрации для ламинарных потоков в некоторых категориях грунтов (табл.2).

Оборудование: калька (15х15 см).

Таблица 1

Каталог буровых скважин и колодцев в бассейне р. Холодной

Рис. 1. Карта бассейна р.Холодной.

Масштаб 1:100000.

о – скважины, □ - колодцы

Порядок работы

1. На кальку нанести контуры карты, гидросеть. Точками обозначить местоположение скважин и колодцев.

2. Определить в каждой точке абсолютную отметку зеркала грунтовых вод и подписать ее рядом со скважиной и колодцем.

3. Методом интерполяции провести гидроизогипсы кратные 10 м (рис. 2).

Рис. 2. Построение гидроизогипс методом интерполяции

4. Показать стрелками направление потока грунтовых вод в 5-6 ключевых точках.

5. Вычислить уклон грунтовых вод между скважинами 12 и 13; 28 и 36 по формуле

I = (H₁ – H₂)/ L (1)

V = k I (2)

Порядок работы.

По результатам химического опробования водоносного горизонта (табл. 3):

1. Выразить химический состав воды в трех формах: ионной, миллиграмм-эквивалентной и процент-эквивалентной;

2. Определить минерализацию воды и реакцию по рН.

3. Определить виды жесткости воды: общую, карбонатную и некарбонатную. Определить группу воды по общей жесткости по классификации О.А. Алекина.

4. Определить агрессивность воды: выщелачивания, общекислотную, углекислую и сульфатную.

5. Выразить химический состав в виде формулы М.Г. Курлова и дать название воды;

6. Оценить бактериальную загрязненность воды и пригодность для питьевых целей.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: