Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
по образовательной программе высшего образования – программе подготовки научнопедагогических кадров в аспирантуре
по специальной дисциплине
Направление подготовки – 05.06.01 Науки о Земле
Профиль - Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия
Форма подготовки (очная/ заочная)
Школа естественных наук
Кафедра океанологии и гидрометеорологии
Программа вступительных испытаний составлена в соответствии с требованиями федерального
государственного образовательного стандарта высшего образования (уровень подготовки кадров
высшей квалификации), утвержденного приказом министерства образования и науки РФ от 30
июля 2014 г. № 870
Программа вступительных испытаний обсуждена на заседании кафедры океанологии и
гидрометеорологии, протокол № 12 от «19» марта 2015г.
Заведующий (ая) кафедрой: Кильматов Т.Р.
Составитель (ли): канд. геогр. наук, доцент, доцент каф. океанологии и гидрометеорологии
Тювеев А.В.
I. Программа вступительных испытаний пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
II. Программа вступительных испытаний пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ (подпись)
(И.О. Фамилия)
АННОТАЦИЯ
Программа вступительных испытаний предназначена для поступающих
на
образовательную
программу
высшего
образования
-
программу
подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению
05.06.01
Науки о Земле, профилю Гидрология суши, водные ресурсы,
гидрохимия.
Цель вступительных испытаний - выявление среди поступающих в
аспирантуру
наиболее
способных
и
подготовленных
к
освоению
образовательных программ высшего образования - программ подготовки
научно-педагогических кадров в аспирантуре.
Вступительные испытания проводятся в форме устного экзамена.
Программа вступительных испытаний включает в себя:
• аннотацию;
• требования к поступающим;
• содержание вступительных испытаний;
• вопросы к экзамену;
• список рекомендуемой литературы и источников.
I. ТРЕБОВАНИЯ К ПОСТУПАЮЩИМ
Поступающий в аспирантуру должен продемонстрировать знания и
умения в области гидрологии суши, водных ресурсов, гидрохимии,
соответствующие предшествующему уровню подготовки.
II.
СОДЕРЖАНИЕ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Модуль 1. Гидрология: предмет, структура, методы и задачи
Раздел 1. Введение.
Гидросфера и ее элементы, объем воды в гидросфере. Проблемы
рационального
использования
и
охраны
водных
ресурсов.
Деление
гидрологии суши на части и связь с другими дисциплинами. Методы
гидрологических исследований.
Модуль 2. Природные воды.
Раздел 1. Основные физические свойства природных вод и их роль
в гидрологических процессах.
Вода как химическое соединение, молекулярная структура, изотопный
состав. Вода как физическое тело, основные физические свойства воды:
плотность воды и ее зависимость от температуры, тепловые свойства,
вязкость. Гидрологическое и физико-географическое значение физических
свойств и «аномалий» воды.
Раздел 2. Типизация
и
схематизация
гидрогеологической
обстановки
Понятия типизации и схематизации. Определение изменчивости
плотности подземных вод. Выполнение гидрогеологической стратификации.
Определение режима фильтрации. Мерность фильтрационных потоков.
Границы и граничные условия модельного потока. Изображение расчетной
схемы.
Раздел 3.Типы инфильтрационной неоднородности
Неупорядоченная неоднородность. Упорядоченная неоднородность в
плане. Упорядоченная неоднородность в разрезе. Типы решений при
различных вариациях неоднородности.
Раздел 4. Классификация подземных вод
Генетическая классификация Каменского Г.Н. Верховодка. Грунтовые,
артезианские, трещинно-жильные, карстовые и подземные воды зоны
многолетней мерзлоты.
Модуль 3. Земная кора и почвогрунты
Раздел 1. Физико-механические, водно-физические и тепловые
свойства почвогрунтов
Удельная
и
объемная
плотность
почвогрунтов,
пористость.
Гранулометрический состав и способы его определения и выражения.
Водопроницаемость,
влагоемкость,
влажность,
водоотдача
пород.
Теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность.
Раздел 2. Термические зоны земной коры и их характеристики
Понятия гелиотермозона и геотермозона. Обработка термометрических
наблюдений. Пояс постоянных годовых температур. Геотермический
градиент и ступень. Задачи, решаемые по данным термических наблюдений.
Раздел 3.Виды воды в горных породах
Вода в виде пара. Физически связанная вода и ее разновидности.
Свободная
вода
и
ее
разновидности.
Вода
в
твердом
состоянии.
Кристаллизационная вода.
Модуль 4. Гидрологические процессы
Раздел 1. Физические основы гидрологических процессов
Виды атмосферных осадков, физико-географические факторы их
формирования. Вычисление средних осадков по площади бассейна.
Физическая природа испарения с водной поверхности, почвы,
транспирация растений. Характеристика методов определения испарения:
водного
баланса,
теплового
баланса,
турбулентной
диффузии,
полуэмпирические методы.
Измерение испарения с водной поверхности и поверхности суши.
Испарители и лизиметры.
Раздел 2. Морфология и морфометрия речных систем и их
бассейнов
Река, речная система, ее морфометрические характеристики. Строение
речной сети. Законы Хортона.
Водоразделы, речной водосбор, речной бассейн, морфометрические и
физико-географические характеристики речного бассейна.
Раздел 3. Гидрометрические работы на реках
Уровень воды, скорость течения, расход воды и методы их измерения.
Гидрологические расходомеры. Лотки Паршала и Вентури, водослив с
тонкой стенкой.
Раздел 4. Питание рек
Виды питания рек. Методы расчленения гидрографа стока равнинных и
горных рек.
Раздел 5. Водный режим рек
Основные фазы водного режима рек. Гидрологические характеристики
половодья, дождевых паводков, летней и зимней межени. Половодье,
факторы его формирования. Особенности половодья в различных физикогеографических условиях.
Паводки, условия их формирования. Передвижение паводочной волны
в русле.
Классификация рек по характеру водного режима Б.Д.Зайкова.
Раздел 6. Термический и ледовый режим рек
Тепловой баланс участка реки. Суточный, сезонный, многолетний ход
температуры воды. Изменение температуры по поперечному сечению и по
длине реки.
Ледовый режим. Фазы ледового режима. Замерзание, ледостав,
вскрытие. Расчет нарастания льда при ледоставе.
Раздел 7. Речные наносы, динамика потоков и русловые процессы
Формирование твердого стока, распределение его по живому сечению
и по длине реки. Расчет твердого стока.
Взаимодействие руслового и пойменного потоков. Лабораторные и
натурные исследования процессов взаимодействия. Типизация процессов
взаимодействия. Влияние пойменного потока на скоростное поле и
транспортирующую способность руслового потока.
Классификация донных гряд и их происхождение.
Бассейн – поток – русло как саморегулирующаяся система. Изменение
состава и крупности донных наносов, сопротивления движению потоков.
Типизация русловых процессов, типы переотложения наносов, их
основные признаки и морфологические параметры.
Раздел 8. Устья рек
Устьевая
область
реки
как
особый
географический
объект.
Определение устьевой области реки. Устьевые процессы и факторы их
определяющие. Районирование устьевых областей рек и их типизация.
Приливные явления в устьях рек. Причины, вызывающие приливы.
Характеристики приливной волны. Процессы затухания и трансформации
приливной волны. Продольный профиль водной поверхности на устьевом
участке реки во время прилива. Зависимость между уровнями и расходом
воды в приливной волне. Энергия приливной волны.
Процессы смешения речных и морских вод в устьях рек. Устьевая зона
смешения, ее границы. Типы смешения и их характеристика. Проникновение
осолоненных вод на устьевой участок реки. Клин соленых вод.
Динамика устьевых баров. Определение бара, главная причина
образования бара, его элементы. Типы баров в зависимости от сочетания
факторов, характеризующих воздействие реки и моря. Закономерности
динамики устьевых баров, стадии их развития.
Раздел 9. Особенности водного режима рек Дальнего Востока
России
Гидрологическая изученность Дальнего Востока: гидрологическая сеть
пунктов
наблюдений
по
регионам,
продолжительность
наблюдений,
нормативно-справочная литература.
Особенности водного режима рек Лено-Индигирского района и
Северо-Востока России.
Гидрологическое районирование Камчатской и Сахалинской областей.
Особенности водного режима рек и структур водного бассейна.
Гидрологическое районирование юга Дальнего Востока, основы
районирования. Особенности водного режима рек. Характеристика районов и
структура водного баланса.
Раздел 10. Гидрология озер и водохранилищ
Происхождение
и
типы
озерных
котловин,
их
генетическая
классификация. Водные массы озера, их характеристики.
Особенности гидрологического режима озер. Питание, водный баланс
озер, их уровенный режим. Тепловой баланс озер. Термический режим,
стратификация. Слой температурного скачка. Термическая классификация
озер (Форель, Иошимура, Тихомирова).
Особенности
водного
баланса
и
гидрологического
режима
водохранилищ.
Раздел 11. Гидрология болот
Болота, причины их образования, распространение по территории.
Фазы развития болот и их типы (по высотному положению, водноминеральному питанию, виду растительности).
Гидрологический режим болот. Питание и водный баланс болот, режим
уровня грунтовых вод на болотах, влияние осушения. Термический и зимний
режим болот. Условия замерзания и оттаивания.
Раздел 12. Моделирование гидрологических процессов
Общие вопросы детерминистического моделирования. Природные
явления, системы модели. Классификация моделей. Современные тенденции
в моделировании.
Математическая модель речного бассейна. Атмосферные осадки.
Неустановившееся движение воды по склону и в русле. Впитывание и
движение воды в почве. Движение воды в зоне насыщения.
Раздел 13. Годовой сток воды речного бассейна
Определение нормы годового стока, вычисление ее по многолетним
гидрометрическим наблюдениям. Оценка погрешности.
Вычисление нормы годового стока в условиях недостаточности
гидрометрических
наблюдений.
Анализ
многолетних
(циклических)
колебаний годового стока. Выбор репрезентативного периода для расчета
нормы годового стока. Графический и аналитический (регрессионный)
методы приведения рядов наблюдений к репрезентативной выборке.
Вычисление нормы годового стока на неизученных реках (по
уравнению водного баланса, карте годового стока).
Раздел 14. Вероятностный характер многолетних колебаний
речного стока
Функции распределения ежегодных вероятностей. Симметричные и
асимметричные кривые распределения.
Методы
определения
обеспеченности
(нормы
статистических
коэффициента
параметров
вариации,
кривых
коэффициента
асимметрии).
Определение величин годового стока проектной обеспеченности. Типы
теоретических кривых. Нормативные документы.
Раздел 15. Минимальный сток реки и его роль при строительном
проектировании. Расчетные характеристики
Расчеты
минимального
стока
при
наличии
гидрометрических
наблюдений и использовании их при строительном проектировании.
Вычисление минимального стока при отсутствии гидрометрических
наблюдений. Гидрометрическая синхронная съемка, карта изолиний 80 %
обеспеченности стока.
Раздел 16. Внутригодовое распределение стока
Вычисление внутригодового распределения стока по длительной
гидрометрической информации.
Определение
внутригодового
распределения
стока
при
недостаточности гидрометрических наблюдений. Метод гидрологической
аналогии, требования к подбору реки-аналога.
Раздел 17. Максимальный сток рек
Катастрофические наводнения. Нормативные документы при расчете
максимального стока реки.
Вычисление
вероятностей
параметров
максимального
кривых
дождевого
распределения
стока
ежегодных
при
наличии
гидрометрических наблюдений.
Классификация формул по расчету максимального стока. Генетическая
формула стока.
Расчет максимального дождевого стока на крупных и средних реках.
Структура редукционной формулы.
Модуль 5. Гидрологические прогнозы
Раздел 1. Гидрологические прогнозы
Общие
сведения
о
гидрологических
прогнозах.
Определения,
классификация прогнозов, форма выпуска прогнозов и их оценка.
Прогнозы методом соответственных уровней. Методы определения
времени добегания. Построение изохрон. Прогнозы на приточном и
бесприточном участках.
Прогноз гидрографа стока по данным о расходах выше расположенных
створов. Русловая трансформация паводочных волн. Кривые добегания.
Прогнозы среднего стока по данным о запасах воды в русловой сети.
Принципиальная схема метода. Методы определения запасов воды в
русловой сети.
Прогнозы дождевых паводков по данным об осадках. Трансформация
осадков в 100 % приток к русловой сети. Потери дождевых вод. Прогноз
гидрографа стока на основе притока воды в русловую сеть.
Долгосрочные прогнозы объема весеннего половодья равнинных рек.
Уравнение водного баланса водосбора. Методы определения потерь талых
вод в мерзлую почву. Общая схема разработки методики прогноза.
Долгосрочные прогнозы максимальных расходов воды весеннего
половодья на реках Приморского края. Градиентная модель формирования
весенних максимумов.
Долгосрочные
прогнозы
появления
льда
на
реках.
Анализ
синоптических процессов, способствующих замерзанию рек. Индексы
атмосферной
циркуляции,
определяющие
начало
и
интенсивность
синоптических процессов, связанных с наступлением ледовых явлений на
реках (примеры: Восточная и Западная Сибирь).
Модуль 6. Управление водными ресурсами
Раздел 1. Основы управления гидрологическими процессами
Возобновляемые водные ресурсы, их распределение по территории,
водообеспеченность.
Расчет емкости водохранилищ сезонного регулирования стока реки.
Расчеты сезонного регулирования стока водно-балансовым методом по
месячным интервалам времени.
Управление
водными
ресурсами
(диспетчерские
графики)
водохранилищ сезонного регулирования.
Расчет емкости водохранилищ многолетнего регулирования стока.
Номограммы
для
вычисления
многолетней
составляющей
емкости
водохранилищ (графики Я.Ф. Плешкова, И.В.Гуглия и др.). Расчеты
регулирования стока по интегральной кривой в косоугольных координатах, и
составление характеристик зарегулированного режима (графики наполнения
и сработки водохранилища, холостых сбросов).
Раздел 2. Фильтрация воды под гидротехническими сооружениями
Фильтрация воды под гидротехническими сооружениями и меры
борьбы с ней.
Гидродинамическая сетка и ее использование при расчете элементов
фильтрационного потока в мягких грунтах. Метод ЭГДА.
Раздел 3. Сельскохозяйственные мелиорации
Виды
мелиораций.
Природные
и
хозяйственные
предпосылки
мелиораций земель. Гидромелиорации, агромелиорации, лесомелиорации,
борьба с эрозией почвы.
Гидромелиорации и их зональность. Способы осушения. Понятие о
норме осушения. Системы двухстороннего регулирования водного режима
почв.
Понятие о режиме орошения. Наиболее распространенные способы
определения режимов орошения. Построение графика гидромодуля и его
укомплектование.
Комплексный метод расчета элементов тепловлагообмена ДВНИГМИ.
Общие положения. Достоинства метода. Основные расчетные положения для
системы почва – растение – атмосфера.
Модуль
7.
Экономика
гидрометобеспечения
хозяйственных
Экономика
гидрометобеспечения
хозяйственных
организаций
Раздел
1.
организаций
Виды гидрологической информации (регулярная, эпизодическая,
экстренная, режимная, нормативная, прогностическая).
Принятие хозяйственных решений на основе информативной и
прогностической информации. Функция и матрица потерь, их свойства и
расчет.
Общая схема оценки экономической эффективности гидрологического
обеспечения хозяйственных организаций.
Эффективность использования прогнозов в гидроэнергетике и водном
транспорте.
III.
ВОПРОСЫ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ИСПЫТАНИЮ
1.
Газовый состав атмосферы. Уравнение состояния сухого воздуха.
2.
Уравнение статики. Вертикальный барический градиент и
барическая ступень. Барометрическая формула.
3.
Условия статистической (термодинамической) устойчивости
(вертикального равновесия) в атмосфере. Энергия неустойчивости.
4.
Инсоляция.
Ослабление
солнечной
радиации.
Рассеяние
радиации в атмосфере Земли. Поглощение радиации в атмосфере.
5.
Альбедо для прямой и рассеянной радиации, его зависимость от
высоты солнца. Альбедо для естественных поверхностей и Земли в целом.
6.
Турбулентное
перемешивание
в
атмосфере.
Уравнение
турбулентного обмена.
7.
Вертикальный перенос водяного пара в атмосфере. Изменение
характеристик влажности с высотой.
8.
Осадки из водяных, ледовых и смешанных облаков. Условия
образования града, крупы, снежных зерен.
9.
Силы, действующие при горизонтальном движении воздуха в
атмосфере. Стационарное движение без трения при прямолинейных и
круговых изобарах.
10. Вертикальные движения в свободной атмосфере. Пограничный
слой в атмосфере и суточный ход метеорологических элементов в нем.
11. Крупномасштабные
атмосферные
движения
в
свободной
атмосфере. Гравитационные и длинные волны (волны Россби) и их роль в
динамики атмосферы.
12. Определение
синоптического
метода.
Сущность
методов
научного прогноза погоды и пути их совершенствования.
13. Первичный анализ (обработка) карт погоды. Техника первичного
анализа приземных карт погоды.
14. Использование информации метеорологических искусственных
спутников Земли в синоптическом анализе.
15. Классификация воздушных масс. Характеристика погоды в
устойчивых и неустойчивых воздушных массах.
16. Внетропические циклоны и антициклоны. Общие сведения о
циклонах и антициклонах и их строении.
17. Общая
характеристика
положения и условий погоды.
приемов
прогноза
синоптического
18. Прогноз температуры и влажности воздуха в приземном слое и на
высотах. Прогноз заморозков.
СПИСОК
IV.
РЕКОМЕНДУЕМОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
И
ИСТОЧНИКОВ
Основная литература
1. Барышников, Н. Б. Динамика русловых потоков: учебник для
вузов / Н.Б. Барышников. – СПб.: Изд-во Российского гидрометеорологического университета, 2007. – 313с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:266054&theme=FEFU
2. Белоненко, Г.В. Гидрология и регулирование стока: учебное
пособие / Г.В. Белоненко, П.М. Постников, А.Т. Иващенко. - Новосибирск:
Изд-во
Сибирского
университета
путей
сообщения,
2011.
–
301с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:594978&theme=FEFU
3. Виноградов, Ю.Б. Современные проблемы гидрологии:
учебное
пособие для вузов / Ю.Б. Виноградов, Т.А. Виноградова. - М.: Академия,
2008. — 319с. http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:272588&theme=FEFU
4. Михайлов, В.Н. Гидрология: учебник для вузов / В.Н. Михайлов,
А.Д. Добровольский, С.А. Добролюбов.– М.: Высшая школа, 2008, - 463с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:384474&theme=FEFU
5. Шамова, В.В. Гидрология: учебник / В.В. Шамова. - Новосибирск:
Изд-во Новосибирской академии водного транспорта, 2010. – 465с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:425802&theme=FEFU
6. Шварцев, С.Л. Общая гидрогеология: учебник для вузов / С.Л.
Шварцев.
–
М:
Альянс,
2012.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:676226&theme=FEFU
–
600с.
Дополнительная литература
1. Белевич, М.Ю. Гидромеханика. Основы классической теории:
учебное пособие для вузов / М.Ю. Белевич. – М.: Дрофа, 2009. – 221с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:729142&theme=FEFU
2. Богословский, В.А. Геофизика: учебник для вузов / В.А.
Богословский, Ю.И. Горбачев, А.Д. Жигалин. – М.: Университет, 2009. –
319с. http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:417714&theme=FEFU
3. Волшаник, В.В. Классификация городских водных объектов: учебное
пособие для вузов / В.В. Волшаник, А.А. Суздалева.– М.: Изд-во Ассоциации
строительных
вузов,
2008.
–
111с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:667476&theme=FEFU
4. Добровольский, С.Г. Глобальные изменения речного стока / С.Г.
Добровольский.
–
М.:
ГЕОС,
2012.
-
659с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:660640&theme=FEFU
5.
Долгоносов,
Б.М.
Нелинейная
динамика
экологических
и
гидрологических процессов / Б.М. Долгоносов. – М.: URSS (Либроком), 2009.
– 438с. http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:287539&theme=FEFU
6.
Жильцов,
А.С.
Гидрологическая
роль
горных
хвойно-
широколиственных лесов Южного Приморья / А.С. Жильцов. – Вл-к.:
Дальнаука,
2008.
–
331с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:284633&theme=FEFU
7. Зверев, В.П.
процессы
/
В.П.
Подземные воды земной коры и геологические
Зверев.
–
М.:
Научный
мир,
2006.
–
256с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:253323&theme=FEFU
8. Маслов, Б.С. Гидрология торфяных болот / Б.С. Маслов. –
М.: Россельхозакадемия,
2009.
–
265с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:289145&theme=FEFU
9. Хубларян, М. Г. Водные потоки в различных средах / М.Г. Хубларян.
–
М.:
ГЕОС,
2009.
–
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:298661&theme=FEFU
484с.
10. Экстремальные гидрологические ситуации /под ред.:
Н.И.
Коронкевич, Е.А. Барабановой, И.С. Зайцевой. – М.: Медиа-Пресс, 2010. 463с. http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:417225&theme=FEFU