Экологическая гидрогеология и гидрогеохимия

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
_________________ Л. М. Волосникова
_________________ 2009 г.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЯ И ГИДРОГЕОХИМИЯ
Учебно-методический комплекс.
Рабочая учебная программа
для студентов специальности 020306.65 экологическая геология
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _______________ С.И. Ларин
9 февраля 2009 г.
Рассмотрено на заседании кафедры геоэкологии от 10.02.2009 г. №8
Соответствует требованию к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 13 стр.
И.о. зав. кафедрой _________________С.И.Ларин
10.02.2009г.№8
Рассмотрено на заседании УМК эколого-географического факультета от
16.02.2009 г. №6
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК________________________С. И. Ларин
16.02.2009 г. №6
«СОГЛАСОВАНО»
Зав.методическим отделом УМУ_______________ С.А. Федорова
« »___________________ 2009 г.
Ларин С.И. Экологическая гидрогеология и гидрогеохимия. Учебнометодический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов
специальности 020306.65 экологическая геология, очной формы обучения.
Тюмень, 2011, 13с.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО
и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по специальности.
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ:
экологическая гидрогеология и гидрогеохимия [электронный ресурс] / Режим
доступа: www.umk.utmn.ru, свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой геоэкологии. Утверждено
проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: к.г.н., доцент С.И.Ларин
© Тюменский государственный университет, 2011
© Ларин С.И.
Пояснительная записка.
1.Цель и задачи дисциплины:
Цель курса усвоение студентами основ экологической гидрогеологии и
гидрогеохимии, экологической оценки подземных вод, как природного
ресурса, компонента окружающей среды и базовой составляющей природнотехнических гидрогеологических систем.
В задачи курса входит изучение студентами взаимосвязей подземной
гидросферы с компонентами окружающей среды, концептуальных моделей и
методов информационного и эколого-гидродинамического анализа состояния
природно-технических гидрогеологических систем, методов оценки
защищенности и уязвимости подземных вод к загрязнению и способы
определения параметров массопереноса.
По многим разделам
курса студентам необходимо работать с
опубликованными источниками. Их перечень приведён в конце программы.
Курс предназначен для студентов старших курсов ОДО специальности
экологическая геология.
2.Тематический план изучения дисциплины
Дисциплина входит в блок общепрофессиональных дисциплин, изучается на
3 курсе (6 семестр). Общий объем 80 часов: 24 лекций, 24 практик, 32
самостоятельной работы. Форма промежуточной аттестации: экзамен.
Таблица 1.
Тематический план
№ Тема
Неде
ли
семе
стра
п
/
п
Модуль 1
1. Тема №1.
Основные
понятия
определения
экологической
геокриологии
гидрогеохимии.
1
и
и
Виды учебной
работы и
самостоятельная
работа, в час
Лекции Практ
ическ
ие
занят
ия
2
2
Итого
часов
по
теме
Итого
количес
тво
баллов
6
0-20
Сам
ост
оят
ель
ная
раб
ота
2
Всего
Модуль 2
2. Тема №2
Природнотехнические
гидрогеологические
системы
3 Тема №3.
Источники и виды
воздействия на
подземные воды
4 Тема №4.
Природнотехнические
гидрогеологические
системы,
их
трансформация
и
техногенная
нагрузка.
5 Тема №5. Экологогидродинамический
анализ состояния.
6 Тема №6.
Методы
оценки
антропогенного
влияния
на
подземную
гидросферу.
7 Тема №7.
Комплексная оценка
гидрогеохимического
состояния подземных
вод в контексте их
устойчивого
развития
Всего
Модуль 3
8. Тема №8.
Нормативноправовая база
использования
и
охраны подземных
вод
Всего
2
2
2
6
0-20
2
2
2
2
6
0-10
3
2
2
4
8
0-10
4-5
4
4
4
12
0-10
6-7
4
4
6
14
0-10
8-9
4
4
6
14
0-10
1011
4
4
6
14
0-10
20
20
28
68
0-60
2
2
2
6
0-20
2
2
2
6
0-20
12
Итого:
24
24
32
80
0-100
Таблица 2.
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
№ Модули и темы
Формы текущего контроля
Итого
п/п
количество
Практи Контрол Другие
баллов
ческие ьные
формы
работы работы
1.
2.
3.
4
5
Модуль 1
Тема №1.
Основные
понятия
и
определения
экологической
геокриологии
и
гидрогеохимии.
Всего по модулю 1
Модуль 2
Тема №2
Природнотехнические
гидрогеологические
системы
Тема №3.
Источники и виды
воздействия на
подземные воды
Тема №4.
Природнотехнические
гидрогеологические
системы,
их
трансформация
и
техногенная
нагрузка.
Тема №5. Экологогидродинамический
анализ состояния.
0-10
0-10
0-20
0-10
0-10
0-20
0-5
0-3
0-2
0-10
0-5
0-3
0-2
0-10
0-5
0-3
0-2
0-10
0-5
0-3
0-2
0-10
6
7
8.
Тема №6.
Методы
оценки
антропогенного
влияния
на
подземную
гидросферу.
Тема №7.
Комплексная оценка
гидрогеохимическог
о
состояния
подземных вод в
контексте
их
устойчивого
развития
Всего по модулю 2
Модуль 3
Тема №8.
Нормативноправовая
база
использования
и
охраны подземных
вод
Всего по модулю 3
Итого:
Форма итогового
контроля
0-5
0-3
0-2
0-10
0-5
0-3
0-2
0-10
0-30
0-18
0-12
0-60
0-10
0-5
0-5
0-20
0-10
0-50
0-5
0-33
0-5
0-17
Экзамен
0-20
0-100
Таблица 3
Планирование самостоятельной работы студентов
№ Модули и темы
Модуль 1
Виды СРС
Недел Об Количест
ъе во баллов
Обязательны Дополнител я
семес м
е
ьные
тра
час
ов
1. Тема №1.
Основные
понятия
и
определения
экологической
геокриологии и
гидрогеохимии.
Всего по
модулю 1
Модуль 2
2. Тема №2
Природнотехнические
гидрогеологичес
кие системы
3. Тема №3.
Источники и
виды
воздействия на
подземные воды
4
5
Тема №4.
Природнотехнические
гидрогеологичес
кие системы, их
трансформация
и
техногенная
нагрузка.
Тема
№5.
Экологогидродинамичес
кий
анализ
состояния.
1.Подготовка
к
практическо
й
работе
2.
Подготовка
реферата.
1.Подготовка
к
практическо
й
работе
2.
Подготовка
реферата.
1.Подготовка
к
практическо
й
работе
2.
Подготовка
реферата.
1.Подготовка
к
практическо
й
работе
2.
Подготовка
реферата.
1.Подготовка
к
практическо
й
работе
2.
Подготовка
реферата.
1.Составлен 1
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
2
0-20
2
0-20
1.Составлен 2
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
2
0-10
1.Составлен 3
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
4
0-10
1.Составлен 4-5
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
4
0-10
1.Составлен 6-7
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
6
0-10
1.Подготовка
к
практическо
й
работе
2.
Подготовка
реферата.
7 Тема №7.
1.Подготовка
Комплексная
к
оценка
практическо
гидрогеохимиче й
ского состояния работе
подземных вод в 2.
контексте
их Подготовка
устойчивого
реферата.
развития
Всего
по
модулю 2
Модуль 3
8. Тема №8.
1.Подготовка
Нормативнок
правовая
база практическо
использования и й
охраны
работе
подземных вод 2.
Подготовка
реферата.
Всего по
модулю 3
Итого:
6
Тема №6.
Методы оценки
антропогенного
влияния
на
подземную
гидросферу.
1.Составлен 8-9
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
6
0-10
1.Составлен 10-11
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
6
0-10
28
0-60
2
0-20
2
0-20
32
0-100
1.Составлен 12
ие
презентаци
и.
2.Проработ
ка
литературы
3. Содержание дисциплины
Введение Предмет, задачи и содержание экологической гидрогеологии и
гидрогеохимии, связь с другими дисциплинами. Основные понятия и
определения. История становления экологического направления в
гидрогеологии.
Экологическая гидрогеология. Подземная гидросфера. Проблемы
загрязнения подземных вод и окружающей среды. Круговорот воды в
природе и водные ресурсы Земли. Понятие об окружающей среде и
подземной гидросфере,
гидролитосфере и эколого-гидрогеологической
системе и их взаимосвязи.
Речной эколого-гидролитосферный бассейн - основной объект экологогидрологического картирования.
Понятие о загрязнении подземных вод. Качество подземных вод как
результат их взаимодействия с литосферой и биосферой. Особенности
подземных вод в криолитозоне. Источники и продукты загрязнения
подземных вод. Основные приемники отходов. Виды загрязнений подземных
вод (химическое, бактериальное, радиоактивное, тепловое). Понятие о
защищенности подземных вод от загрязнения.
Природно-технические гидрогеологические системы, их трансформация
и техногенная нагрузка. Эколого-гидродинамический анализ состояния.
Природно-технические гидрогеологические системы: определение
понятия, концептуальные модели, терминологическая база, системные
свойства.
Понятие о техногенной нагрузке и процессах трансформации ПТГГС.
Основные принципы районирования территории по техногенной нагрузке,
условия и последствия трансформации. Динамика уровней подземных вод.
Эколого-гидродинамический анализ состояния природно-технических
гидрогеологических систем. Особенности гидродинамики ПТЭГГС и методы
ее изучения. Категории ПТЭГГС, классификации, сферы взаимодействия.
Гидродинамическая структура потока. Понятие о гидродинамических
ловушках.
Эколого-гидродинамический
анализ.
Понятие
о
гидродинамическом анализе и эколого-гидродинамическом картировании.
Принципы построения и анализа основных эколого-гидродинамических
карт.
Методы оценки антропогенного влияния на подземную гидросферу
Оценка защищенности и уязвимости грунтовых вод от загрязнения.
Среднемасштабная и мелкомасштабная оценка защищенности грунтовых
вод. Чувствительность грунтовых вод к загрязнению атмосферными
осадками. Особенности эволюции грунтовых вод под влиянием техногенеза.
Основные математические модели массопереноса в подземной гидросфере
в зонах полного и неполного насыщения. Понятие о массопереносе и
гидрогеохимической миграции. Основные механизмы массопереноса.
Физико-химические взаимодействия. Выбор и обоснование математических
моделей. Экспериментальные гидрогеохимические исследования. Выбор и
оборудование воднобалансовых участков. Проведение опытов. Определение
параметров солепереноса . Специальное гидрогеохимическое районирование
Комплексная оценка гидрогеохимического состояния подземных вод в
контексте их устойчивого развития. Индикаторы устойчивости качества
подземных вод. Мониторинг качества подземных вод.
Нормативно-правовая база использования и охраны подземных вод.
Основные нормативно-правовые акты. Право собственности на подземные
воды. Использование подземных вод. Охрана подземных вод.
Ответственность за нарушение законодательства.
Заключение
4. Темы семинаров и практических занятий
Расчеты потоков подземных вод. Формула Дарси.
Оценка и составление эколого-гидрогеологической карты среднего и
крупного масштаба
Расчет запасов подземных вод и оценка их качества и экологического
состояния
5.Темы рефератов
История становления экологического направления в гидрогеологии и
гидрогеохимии
Речной эколого-гидролитосферный бассейн - основной объект экологогидрологического картирования.
Понятие о загрязнении подземных вод.
Качество подземных вод как результат их взаимодействия с литосферой и
биосферой.
Особенности подземных вод в криолитозоне.
Источники и продукты загрязнения подземных вод.
Виды загрязнений подземных вод
Защищенность подземных вод от загрязнения.
Природно-технические гидрогеологические системы
Динамика уровней подземных вод.
Эколого-гидродинамический анализ состояния природно-технических
гидрогеологических систем.
Гидродинамические ловушки.
Гидродинамический анализ и эколого-гидродинамическое картирование.
Принципы построения и анализа основных эколого-гидродинамических
карт.
Методы оценки антропогенного влияния на подземную гидросферу
Оценка защищенности и уязвимости грунтовых вод от загрязнения.
Чувствительность грунтовых вод к загрязнению атмосферными осадками.
Особенности эволюции грунтовых вод под влиянием техногенеза.
Основные математические модели массопереноса в подземной гидросфере в
зонах полного и неполного насыщения.
Понятие о массопереносе и гидрогеохимической миграции. Основные
механизмы массопереноса.
Воднобалансовые участки: выбор,
оборудование, проведение опытов.
Определение параметров солепереноса.
Комплексная оценка гидрогеохимического состояния подземных вод в
контексте их устойчивого развития.
Индикаторы устойчивости качества подземных вод.
Мониторинг качества подземных вод.
Нормативно-правовая база использования и охраны подземных вод.
6.Контрольные вопросы к зачету по основным разделам курса
Предмет, задачи и содержание экологической геокриологии и
гидрогеохимии, связь с другими дисциплинами. Основные понятия и
определения.
История становления экологического направления в геокриологии и
гидрогеохимии
Понятие об окружающей среде и подземной гидросфере, гидролитосфере и
эколого-гидрогеологической системе и их взаимосвязи.
Речной эколого-гидролитосферный бассейн - основной объект экологогидрологического картирования.
Понятие о загрязнении подземных вод.
Качество подземных вод как результат их взаимодействия с литосферой и
биосферой.
Особенности подземных вод в криолитозоне.
Источники и продукты загрязнения подземных вод.
Основные приемники отходов.
Виды
загрязнений
подземных
вод
(химическое, бактериальное,
радиоактивное, тепловое).
Понятие о защищенности подземных вод от загрязнения.
Природно-технические гидрогеологические системы (ПТГГС).
Понятие о техногенной нагрузке и процессах трансформации ПТГГС.
Основные принципы районирования территории по техногенной нагрузке,
условия и последствия трансформации.
Динамика уровней подземных вод.
Эколого-гидродинамический анализ состояния природно-технических
гидрогеологических систем.
Особенности гидродинамики ПТЭГГС и методы ее изучения.
Категории
ПТЭГГС,
классификации,
сферы
взаимодействия.
Гидродинамическая структура потока.
Понятие о гидродинамических ловушках.
Понятие о гидродинамическом анализе и эколого-гидродинамическом
картировании.
Принципы построения и анализа основных эколого-гидродинамических
карт.
Методы оценки антропогенного влияния на подземную гидросферу
Оценка защищенности и уязвимости грунтовых вод от загрязнения.
Чувствительность грунтовых вод к загрязнению атмосферными осадками.
Особенности эволюции грунтовых вод под влиянием техногенеза.
Основные математические модели массопереноса в подземной гидросфере в
зонах полного и неполного насыщения.
Понятие о массопереносе и гидрогеохимической миграции. Основные
механизмы массопереноса.
Воднобалансовые участки: выбор,
оборудование, проведение опытов.
Определение параметров солепереноса.
Комплексная оценка гидрогеохимического состояния подземных вод в
контексте их устойчивого развития.
Индикаторы устойчивости качества подземных вод.
Мониторинг качества подземных вод.
Нормативно-правовая база использования и охраны подземных вод.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Рекомендуемая литература:
а) основная литература
Бешенцев В. А.Экология подземных вод Ямало-Ненецкого автономного
округа/ В. А. Бешенцев, Ю. К. Иванов, О. Г. Бешенцева; Ин-т геологии и
геохимии им. акад. А. Н. Заварицкого УрО РАН. - Екатеринбург, 2005.- 165 с.
Белоусова А. П., Гавич И. К. Лисенков А. Б. и др. Экологическая
гидрогеология. М.Академкнига, 2006. 397с.
Калинин В. М. Мониторинг природных сред: учеб. пособие/ В. М. Калинин. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2007. - 208 с.
Хаустов
А.П. Устойчивость подземной
гидросферы
и
основы
экологического нормирования/ А. П. Хаустов; Рос. ун-т дружбы народов,
Рос. фонд фундамент. исслед.. - Москва: ГЕОС, 2007. - 175 с.
Кирюхин, В. А. Общая гидрогеология: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец.
"Поиски и разведка подземных вод"/ В. А. Кирюхин. - Санкт-Петербург: С.Петерб. гос. горный ин-т, 2008. - 439 с.
б) дополнительная литература
Пиннекер Е.В. Экологические проблемы гидрогеологии, Новосибирск:
Недра, 1999.
Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 1998.
Мироненко В. А., Румынин В. Г. Проблемы гидрогеоэкологии. М.: Изд-во
Московского государственного горного института, 2002. Т. 1–2.
Белоусова А. П. Качество подземных вод: современные подходы к оценке/ А.
П. Белоусова. - Москва: Наука, 2001. - 339 с.
Водно-ресурсный потенциал/ Ред. А. М. Черняев. - Екатеринбург: АкваПресс, 2000. - 436 с.
Крайнов С. Р.Геохимия подземных вод = Geochemistry of ground Waters:
теоретические, прикладные и эколог. аспекты/ С. Р. Крайнов, Б. Н. Рыженко,
В. М. Швец ; отв. ред. Н. П. Лаверов; Ин-т геохимии и аналит. химии им. В.
И. Вернадского. - Москва: Наука, 2004. – 677с.
8. Программное обеспечение. Интернет-ресурсы.
Для подготовки к занятиям студенты могут использовать ресурсы
Интернет, официальные сайты институтов: Института криосферы Земли СО
РАН, института мерзлотоведения СО РАН, Арктического и антарктического
научно-исследовательского института
(ФГБУ "ААНИИ"),
кафедр
гляциологии и криолитологии МГУ им. М. В. Ломоносова.
Сайт Института географии РАН http://www.igras.ru/
Сайт Института географии им. В. Б. Сочавы Сибирского отделения
РАН http://irigs.irk.ru/
Сайт Тихоокеанского института географии Дальневосточного отделения
РАН (ТИГ ДВО РАН) http://www.tig.dvo.ru/
Сайт Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова
РАН http://www.sevin.ru/
9. Технические средства и материально-техническое обеспечение
дисциплины
1.Аудитория, оборудованная мультимедийным комплексом для работы в
программе Powerpoint.
2.При изучении основных разделов дисциплины, выполнении практических
работ студенты используют разнообразный наглядный материал;
картографический материал, включающий геологические и геохимические
карты России, мира, тематические карты (ландшафтные, климатические,
почвенные, тектонические, мерзлотные, экологических проблем и др.), как в
печатном издании, так и в электронном виде.