Задача 4.2.2_2 - Чувашский государственный университет

1. Цель освоения учебной дисциплины.
Цель дисциплины – изучение основных теоретических положений гидрогеологии,
гидравлики, методов и методик их исследований, а также современного состояния и
динамики верхних горизонтов земной коры в связи с инженерной деятельностью
человека.
Задачи изучения дисциплины сводятся: 1) к освоению терминологии; 2) изучению
химического состава, движения подземных вод во времени и в пространстве; 3)
определению понятия инженерно-геологические условия; 4) анализу причин и динамики
развития современных геологических процессов; 5) знакомству с методикой инженерногеологических исследований в связи с различными видами строительства.
2. Место учебной дисциплины в структуре ООП ВПО.
Учебная дисциплина «Гидравлика и гидрогеология транспортных сооружений»
является дисциплиной, обязательной для изучения студентами и относится к базовой
части «Математического и естественнонаучного цикла » Б 2 подготовки специалистов по
направлению
270800 Строительство
профилю 16 «Технология строительства
автомобильных дорог» и изучается студентами в течение 4 семестра. Для освоения этой
учебной дисциплины требуется предварительная подготовка в объёме полной средней
школы и базовые знания по дисциплине : «Инженерное обеспечение строительства».
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов:
студент должен знать:
- терминологию изученных ранее дисциплин;
- методы математической обработки результатов;
студент должен уметь:
- применять дифференциальное исчисление, основные физические закономерности
движения жидкости при изучении закономерностей гидрологических процессов.
студент должен владеть:
- методами проведения физических и геодезических измерений и статистической
обработки результатов.
Дисциплина является предшествующей для освоения отдельных разделов учебных
дисциплин «Водоснабжение и водоотведение» и «Инженерные сооружения в
транспортном строительстве».
3. Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной
дисциплины, ожидаемые результаты образования и компетенции студента по
завершении освоения программы учебной дисциплины.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
а) общекультурных:
- владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, критическому
осмыслению, систематизации, прогнозированию, постановке целей и выбору путей их
достижения, умением анализировать логику рассуждений и высказываний (ОК-7);
- способностью самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и
самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях,
непосредственно не связанных со сферой деятельности, развития социальных и
профессиональных компетенций (ОК-8);
- знанием истории развития выбранной специальности и специализации, тенденций ее
развития и готовностью пропагандировать ее социальную и общественную значимость
(ОК-12);
б) профессиональных:
ПК-1 – использования основных законов естественнонаучных дисциплин
в
профессиональной деятельности, применения методов математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования. В пределах данной
компетенции обучающийся должен:
знать:
- основные законы и принципиальные положения инженерной гидрологии;
- основные методы расчета максимального стока;
уметь:
- использовать статистические методы определения расчетных расходов.
ПК-2 – способности выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в
ходе профессиональной деятельности, привлечения соответствующего физикоматематического аппарата для их решения. В пределах данной компетенции обучающийся
должен:
знать:
- свойства гидрологических процессов и их характеристики;
- основные законы и принципиальные положения инженерной гидрологии;
уметь:
- анализировать расчетные характеристики малых водосборных бассейнов;
- определять расчетные характеристики водных потоков.
ПК-5 – владения основными методами, способами и средствами получения, хранения,
переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления
информацией. В пределах данной компетенции обучающийся должен:
знать:
- основные методы расчета малых искусственных сооружений;
- основные законы и принципиальные положения инженерной гидрологии;
владеть:
- навыками расчетов и оценки принятия проектного решения.
ПК-9 – знаний нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов
проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и
застройки населенных мест.
В пределах данной компетенции обучающийся должен:
знать:
- нормативную базу в области инженерных гидрометрических изысканий;
- свойства гидрологических, русловых процессов и их характеристики;
уметь:
- проводить основные гидрометрические изыскания;
- использовать стандартные методы и способы определения характеристик открытых
водных потоков.
ПК-10 – владения методами проведения инженерных изысканий, технологией
проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с
использованием стандартных прикладных расчетных и графических программных
пакетов. В пределах данной компетенции обучающийся должен:
знать:
- свойства открытых водных потоков;
- нормативную базу в области инженерных изысканий;
- основные методы получения и обработки гидрометрических характеристик;
уметь:
- оценивать пригодность принимаемых проектных решений;
- использовать нормативные методы определения расчетных характеристик;
владеть:
методами проектирования малых искусственных сооружений;
- навыками в оформлении проектной документации.
ПК-11 – способность проводить предварительное технико-экономическое обоснование
проектных расчетов, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию,
оформлять законченные проектно-конструкторские работы, контролировать соответствие
разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам,
техническим условиям и другим нормативным документам. В пределах данной
компетенции обучающийся должен:
знать:
- правила выполнения проектной документации;
- основные стандарты, технические условия и нормативные документы по
разработке технической документации;
уметь:
- оформлять законченные, принятые проектные решения.
4. Структура и содержание учебной дисциплины.
4.1. Структура дисциплины.
№
п/п
Наименование раздела
Содержание раздела
дисциплины
1.
Гидравлика и
гидрология, их роль в
обосновании параметров
дорожных
сооружений
2.
Определение
Способы
определения
расчетных
расчетных расходов и расходов
воды.
Определение
уровней воды
расчетного
расхода
по
данным
многолетних наблюдений. Удлинение и
обработка удлиненных рядов. Перенос
характеристик реки на проектный
створ.
Определение
расчетных
расходов паводков по нормативным
документам.
Определение
максимальных расходов половодий.
Определение максимальных расходов
методом аналогий
Расчет
отверстий Классификация
малых
малых
водопропускных
дорожных
3.
Гидрология и гидрометрия, их роль в
обосновании параметров дорожных
сооружений. Цель и содержание
гидрологических
исследований
дорожных сооружений. Организация
гидрометрических
работ.
Общие
сведения
о
гидрологии
суши.
Круговорот воды на земном шаре.
Уравнение водного баланса речного
бассейна. Образование речных русел,
пойм и долин. Продольный и
поперечные профили реки. Питание
и водный режим рек. Зимний режим
рек.
Формируемые
компетенции
(ОК, ПК)
водопропускных
сооружений
4.
Основы
гидрометрии
сооружений. Цель гидравлического
расчета.
Определение
расчетных
расходов. Основные схемы протекания
воды через отверстия малых мостов и
труб. Растекание потока в нижнем
бъефе. Размывы отводящих русел.
3Гидравлический
расчет
водопропускных сооружений с учетом
аккумуляции воды в водохранилище
перед сооружением. Особые случаи
расчета
труб
(металлические
гофрированные
и
металлические,
шахтные водосбросы, дюкеры)
речной Измерение уровней воды в реках. Типы
водомерных
постов.
Обработка
результатов водомерных наблюдений.
Разбивка гидрометрических створов.
Определение направления движения
струй. Измерение глубин различными
способами. Приборы для измерения
глубин.
Гидрометрические
профилографы
4.2. Объем дисциплины и виды учебной работы.
№ Аудиторные
Лекции Практич
№ занятия
еские
п
занятия
/
п
Раздел 1.
Гидравлика и
гидрология, их
роль в
обосновании
параметров
дорожных
сооружений
1 Тема 1
2
2
Цель
и
содержание
гидрологических1.исследо
ваний дорожных
сооружений.
Организация
гидрометрическ
их работ
Лабора
торные
заняти
я
Самост
оятель
ная
работа
4
Контроль
самостоят
ельной
работы
Всего
часов
8
Из них в
интеракти
вной
форме
2
.2 Тема 2.
Основы
формирования и
расчета
максимального
стока.
Методы оценки
максимального
стока.
Раздел
2.
Определение
расчетных
расходов
и
уровней воды
3 Тема 3.
Способы
определения
расчетных
расходов воды.
Определение
расчетного
расхода
по
данным
многолетних
наблюдений.
4 Тема 4.
Определение
максимальных
расходов
половодий.
Определение
максимальных
расходов
методом
аналогий
Раздел 3.
Расчет
отверстий малых
водопропускных
сооружений
5 Тема 5.
Классификация
малых
водопропускных
дорожных
сооружений.
Цель
гидравлического
расчета
2
2
4
8
2
2
6
10
2
2
4
8
2
2
6
10
2
4
6
7
8
Тема 6.
2
Движение
наносов
на
реках.
Происхождение
речных
наносов.
Раздел 4.
Основы речной
гидрометрии
Тема
5.
. 2
Измерение
уровней воды в
реках.
Типы
водомерных
постов.
Обработка
результатов
водомерных
наблюдений.
Тема
6. 2
Измерение
скоростей
течения.
Аппаратура для
измерения
скоростей..
Итого
16
2
4
8
2
4
8
2
6
10
16
38
2
70
8
Вид промежуточной аттестации: зачет в 4 еместре
4.3. Темы занятий и краткое содержание.
Раздел 1. Гидравлика и гидрология, их роль в обосновании параметров дорожных
сооружений
Тема1: Цель и содержание гидрологических исследований дорожных сооружений.
Организация гидрометрических работ
Лекция 1. Основные задачи инженерной гидрогеологии
при строительстве
дорожных сооружений.
(Краткое содержание: Гидрология и гидрометрия, их роль в обосновании параметров дорожных сооружений. Цель и содержание гидрологических исследований
дорожных сооружений. Организация гидрометрических работ. Общие сведения о
гидрологии суши. Круговорот воды на земном шаре. Уравнение водного баланса речного
бассейна. Образование речных русел, пойм и долин. Продольный и поперечные профили
реки. Питание и водный режим рек. Зимний режим рек).
Тема 2. Основы формирования и расчета максимального стока. Методы оценки
максимального стока.
Лекция 2. Формирования и расчета максимального стока
(Краткое содержание: Основы формирования и расчета максимального стока. Методы
оценки максимального стока. Основы теории добегания воды. Гидрографы паводков и
половодий. Максимальные расходы паводков и их характеристики)
Лабораторное занятие 1.
(Краткое содержание: Назначение водосборного бассейна. Нахождение границ и площади
водосборного бассейна. Вычисление геодезических высотных отметок верхней части и
нижней части лога, точек пересечения водосборного бассейна с автомобильной дорогой.
Вычисление длины и уклона лога).
Раздел 2. Определение расчетных расходов и уровней воды
Тема 3. Способы определения расчетных расходов воды. Определение расчетного расхода
по данным многолетних наблюдений.
Лекция 3 Определение расчетных расходов воды.
(Краткое содержание: Способы определения расчетных расходов воды. Определение
расчетного расхода по данным многолетних наблюдений. Удлинение и обработка
удлиненных рядов. Перенос характеристик реки на проектный створ)
Тема 4.Определение максимальных расходов половодий. Определение максимальных
расходов методом аналогий
Лекция 4 Определение расходов паводков
(Краткое содержание: Определение расчетных расходов паводков по нормативным
документам. Определение максимальных расходов половодий. Определение
максимальных расходов методом аналогий)
Лабораторное занятие 2
(Краткое содержание: Определение расчетных гидрологических характеристик. Расчет
максимального расхода воды от весеннего половодья, расчет максимального расхода воды
от дождевых паводков (ливневый расход)).
Раздел 3.
Расчет отверстий малых водопропускных сооружений
Тема 5.
Классификация малых водопропускных дорожных сооружений. Цель
гидравлического расчета
Лекция 5 Водопропускные дорожные сооружения
(Краткое содержание: Классификация малых водопропускных дорожных сооружений.
Цель гидравлического расчета. Определение расчетных расходов. Основные схемы
протекания воды через отверстия малых мостов и труб. Растекание потока в нижнем
бьефе. Размывы отводящих русел)
Тема 6. Движение наносов на реках. Происхождение речных наносов
Лекция 6 Наносы на реках
(Краткое содержание: Движение наносов на реках. Происхождение речных наносов.
Взвешенные и донные наносы. Размываемая и не заиливающая скорости. Расход наносов
водотока. Грядовая форма перемещения донных наносов. Классификация речных русел по
очертанию в плане и типу руслового процесса. Селевые потоки)
Лабораторное занятие 3, 4..
(Краткое содержание: Гидравлический расчет отверстия водопропускной трубы. Расчет
отверстия водопропускной трубы графо - аналитическим методом Союздорпроекта с
учетом аккумуляции. Назначение отверстия водопропускной трубы по таблицам
водопропускной способности. Определение режима работы трубы, определение
минимальной высоты насыпи над трубой, определение полной длины трубы).
Раздел 4. Основы речной гидрометрии
Тема 5. . Измерение уровней воды в реках. Типы водомерных постов. Обработка
результатов водомерных наблюдений
Лекция 5 Водомерные наблюдения
(Краткое содержание: Измерение уровней воды в реках. Типы водомерных постов.
Обработка результатов водомерных наблюдений. Разбивка гидрометрических створов.
Определение направления движения струй. Измерение глубин различными способами.
Приборы для измерения глубин. Гидрометрические профилографы)
Лабораторное занятие 5,6.
(Краткое содержание: Гидравлический расчет отверстия моста. Расчет отверстия моста
графо аналитическим методом. Определение подпора, бытовой глубины потока,
определение режима истечения потока под мостом. Подбор ближайшего типового
отверстия моста по таблицам водопропускной способности, назначение схемы моста.).
Тема 6. Измерение скоростей течения. Аппаратура для измерения скоростей.
Лекция 6 Измерение скоростей течения.
(Краткое содержание: Измерение скоростей течения. Аппаратура для измерения
скоростей. Тарирование гидрометрических вертушек, обработка данных измерения
скоростей течения. Определение расходов воды. Построение расходов воды, площадей
живых сечений и средних скоростей. Применение аэрогидрологии. Сведения об
измерении твердого расхода водотока)
Лабораторное занятие 7,8
(Краткое содержание: Расчет укрепления русла за сооружением. Определение глубины
воронки за укреплением. Определение глубины заложения предохранительного откоса.
Вычисление толщины укрепления, площади укрепления ста.).
5. Образовательные технологии.
Форма преподавания:
1. Лекции, предусматривающие усвоение основных разделов программы.
2. Коллоквиумы-тесты, способствующие закреплению знаний студентов по отдельным
разделам и предусматривающие проверку усвоения системы понятий и терминов.
3. Практикум, предполагающий самостоятельное выполнение индивидуальных заданий по
основным разделам курса.
Оценка результатов усвоения курса: в течение обучения по курсу
осуществляется непрерывный контроль за усвоением пройденного материала:
1. Контрольные работы по наиболее важным разделам, позволяющие своевременно
выявить степень усвоения пройденного материала.
2. Собеседование во время приема практических работ.
(Краткое содержание: необходимо определиться в уровне значимости информации
при выборе конкретного места строительства на конечной стадии инженерных изысканий.
Основная цель: Отработка умения работать в группе при принятии коллективного
решения).
- занятие - исследование. Изучение отчета по инженерно геологическим изысканиям.
(Краткое содержание: На занятии отрабатывается умение находить и анализировать
нужную информацию в отчете по инженерно-геологическим изысканиям. Перед
студентами ставится проблемная задача: «После непродолжительной эксплуатации здания
в нем были обнаружены трещины. Необходимо разобраться в причине образования этих
трещин. Возможно, это результат неправильно проведенных инженерно-геологических
изысканий».)
Образовательные технологии: метод проблемного изложения материала, как лектором,
так и студентом; самостоятельное чтение студентами учебной, учебно-методической и
справочной литературы и последующее использование полученных знаний в процессе
выполнения расчетно-графических работ и геодезической и геологической практик.
№ темы
Вид занятия (лекция, Используемые
практическое
интерактивные
занятие,
технологии
лабораторное
занятие)
Всего часов
Инженерная геология
Раздел 1. Тема 1.
лекция
Раздел 2. Тема 3
Раздел 3. Тема 5
презентационное
оборудование
Лабораторная работа занятие
исследование
лекция
презентационное
оборудование
лекция
презентационное
оборудование
Лабораторная работа занятие
исследование
Итого:
2
2
4
8
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов.
6.1. Перечень вопросов к зачету
Т1 (раздел 1)
1. Дисциплина «инженерная гидрология».
2. Какие объекты изучает «Инженерная гидрология»?
3. Направления и разделы инженерной гидрологии.
4. С какими науками связана наука «Инженерная гидрология»?
5. Что называют гидравлическим радиусом?
6. Основная формула гидравлики.
7. Скорость движения потока, формула Шези.
8. Классификация рек.
9. Классификация рек по внутригодовому распределению стока.
10. Реки по виду продольного профиля.
11. Характеристики речных долин.
12. Вид и способы образования речных долин.
13. Продольные и поперечные профили рек.
14. Питание и водный режим рек.
15. Факторы формирования максимального стока.
16. Методы оценки максимального стока.
17. Гидрографы паводков и половодий.
18. Максимальный расходы воды.
Т2 (раздел 2)
1. Расчетный расход воды.
2. Понятие «вероятность превышения».
3. Определение расчетного расхода воды по данным многолетних наблюдений.
4. Характеристики трехпараметрической кривой.
5. Коэффициент вариации.
6. Коэффициент ассиметрии.
7. Удлинение рядов наблюдений.
8. Понятие «клетчатка вероятности».
9. Определение расходов по рекам аналогам.
10. Эмпирические формулы определения расчетных расходов от осадков в виде
дождя и таяния снега.
Т3 (раздел 3)
1. Классификация малых водопропускных сооружений.
2. Цель гидрологических расчетов.
3. Схемы протекания воды через отверстия малых мостов.
4. Схемы протекания воды через отверстия водопропускных труб.
5. Гидравлический расчет малых мостов.
6. Гидравлический расчет водопропускных труб.
7. Отметки насыпи у мостов и труб.
8. Расчет укрепления за мостами и трубами.
9. Расчет с учетом аккумуляции.
10. Расчет металлических гофрированных труб.
11. Расчет шахтного водосброса.
12. Расчет дюкера.
13. Расчет фильтрующей насыпи.
14. Движение наносов на реках.
15. Происхождение речных наносов.
16. Взвешенные и донные наносы.
17. Способы перемещения наносов.
18. Классификация рек по русловым процессам.
Т4 (раздел 4)
1. Измерение уровней воды на реках.
2. Типы водомерных постов.
3. Наиболее распространенные водомерные посты.
4. Разбивка гидрометрических створов.
5. Определение нижней границы сжимаемой толщи графически.
6. Измерение глубин потока.
7. Приборы для определения глубины потока.
8. Принципы действия гидрометрического профилографа.
9. Классификация гидрометрических поплавков.
10. Приборы для измерения скоростей.
11. Тарировка гидрометрической вертушки.
14
12. Методы фиксирования промерных вертикалей.
13. Тахеометрия на воде.
14. Методы обработки результатов гидрометрических изысканий.
15. Определение расходов воды.
16. Построение расходов воды, площадей живых сечений и средних скоростей.
17. Приборы для определения расходов наносов.
18. Методы обработки результатов измерений расходов наносов
6.2. Распределение самостоятельной работы.
№№
п/п
2.
3
4.
Самостоятельная работа
Подготовка к лабораторным занятиям
Самостоятельное изучение учебных вопросов
Подготовка к зачету
Итого часов самостоятельной работы
Всего
часов
14
14
10
38
Семестр
_4_
14
14
10
38
6.3. Тематика расчетно-графических работ
Не предусмотрено учебным планом.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины
7.1. Рекомендуемая основная литература.
№
Название
Количество
единиц
библиотеке
в
Инженерная геология
1
Ананьев В.П.,А.В. Передельский .Инженерная геология и 134
гидрогеология. (учебник для строительных специальностей) –
М. Высшая школа 2005. 134 с.
2
Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология Учебник. 31
3-е изд.перераб. и доп. – М.:Высшая школа, 2002.
3
Чернышев С.Н. Задачи и упражнения по инженерной 85
геологии. Учебное пособие. Рекомендовано МО РФ, 2-е
изд.перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2001. 254 с.
7.2. Рекомендуемая дополнительная литература.
№
Название
Тип издания
Количество
(учебное,
единиц
в
официальное,
библиотеке
справочнобиблиографическое,
периодическое)
Инженерная геология
1
Бондарик Г.К., В.В. Пендин, Л. А. Ярг Учебное
Инженерная геодинамика. Книжный дом
«Университет»., Москва -2009 г
2
Добров Э.М. Инженерная геология –М. Учебное
Академия.. 2008-219с.
3
Коровин
Н.В.
Общая
геология: Учебное
Учебник/Московскйи
Государственный
университет имени М.В. Ломоносова,
Геологический факультет – Книжный дом
«Университет», Москва -2006 г 525с.
10
10
40
4
Короновский
Н.В.Комплексное Учебное
использование водных ресурсов. (учебное
пособие для вузов по специальности ТГВ,
направления Строительство) -2-е изд.
перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2008.
383 с.
10
7.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы.
(Включает в себя перечень электронных учебников, учебных пособий, наборы
презентаций, программное обеспечение, Интернет-ресурсов (название и web-адрес) и пр.)
www.mining-enc.ru/i/inzhenernaya-geologiya Инженерная геология — Горная
энциклопедия
en-geol2011.narod.ru/.../История инженерной геологии
hge.pu.ru/index.php?... Гидрогеоэкология - Инженерная геология и геокриология
sibsiu-geo.narod.ru/geology1.htm Электронные учебники по геологии
www.geoglobus.ru/info/review01/Инженерно-геологическое обозрение
aleolog.ru Инженерная геология: интересно о сложном
student-stroitel.ru/.../injinernaya-geologiya/ Инженерная геология | Студент-строитель
www.ggost.ru/content/view/1290/4/ Рекомендации по инженерно-геологическим
изысканиям...
elibrary.ru/title_items.asp?id=7768 "Геоэкология, инженерная геология...
geo-ingeo.narod2.ru портал "Инженерная геология"
8. Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины.
№
п/п
1
2
Номер
аудитории
102
002
Наименование
Перечень
специализированных
оборудования
аудиторий
и
лабораторий
Лекционная
проектор
Лабораторное
обарудование
Краткое описание
и характеристика
состава установок,
измерительнодиагностического
оборудования,
компьютерной
техники и средств
автоматизации
экспериментов.