Document 78467

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по НР и И
____________ А.Н. Дьяченко
«___»________________2014 г.
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена по специальности
25.00.07 Гидрогеология
основная образовательная программа подготовки аспиранта
по направлению подготовки 05.06.01 Науки о земле
Уровень высшего образования
подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре
ТОМСК 2014
Введение
В основу данной программы положены следующие фундаментальные и прикладные
дисциплины гидрогеологии: общие представления о подземных водах (общая гидрогеология), гидрогеодинамика, гидрогеохимия, гидрогеотермия, региональная гидрогеология, методы гидрогеологических исследований.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комисии по
наукам о Земле при участии Московского государственного геолого-разведочного университета.
1. Общие представления о подземных водах
История развития и пути развития гидрогеологии. Гидрогеологические теории и гипотезы происхождения подземных вод. Круговорот воды в природе. Наземная и подземная
гидросфера, единство природных вод Земли. Водный баланс. Коллекторские и воднофизические свойства горных пород. Движение подземных вод. Закон Дарси. Вещественный
состав подземных вод. Критерии оценки качества подземных вод. Гидрогеологическая стратификация. Системный подход в гидрогеологии. Грунтовые и напорные воды. Зональность
подземных вод. Гидрогеологические классификации. Понятие о месторождениях подземных
вод.
2. Основные проблемы гидрогеодинамики
Физические и геологические основы движения подземных вод. Действующие силы и
режимы движения. Геофильтрационная среда и основные уравнения её состояния. Математические основы движения подземных вод. Виды потоков и их гидродинамические особенности. Задачи типизации и схематизации гидрогеологических условий. Дифференциальные
уравнения различных видов движения подземных вод. Прямые и обратные задачи фильтрации. Планово-радиальная установившаяся фильтрация. Планово-радиальная нестационарная
фильтрация. Основные расчетные схемы и математические модели. Численные методы решения дифференциальных уравнений. Моделирование как метод изучения движения подземных вод. Основы опытно-фильтрационных и опытно-миграционных работ. Массо- и теплоперенос в подземных водах. Влагоперенос в зоне аэрации.
3. Основные проблемы гидрогеохимии
Вода как уникальное природное соединение. Структура воды и водных растворов.
Поровые и связанные воды. Состав подземных вод. Гидрогеохимические системы. Массоперенос в гидрогеохимических системах. Водная миграция химических элементов. Формы и
факторы миграции. Основные факторы, процессы и природные обстановки формирования
состава подземных вод. Формирование рассолов. Геохимия пресных (питьевых), термальных, минеральных (лечебных) и промышленных вод. Гидрогеохимическая зональность. Гидрогеохимические поиски месторождений полезных ископаемых. Использование гидрогеохимических данных при решении геологических задач. Гидрогеохимические исследования в
связи с охраной подземных вод от загрязнения. Гидрогеохимия техногенеза. Научные основы и методы физико-химического моделирования в гидрогеохимии. Гидрогеохимические
прогнозы.
4. Тема 4. Экологическая гидрогеология
Сложившаяся водно-экологическая ситуация в мире. Проблема чистой воды - важнейшая в мире. Загрязнение подземных вод – главная проблема чистой воды. Пути выхода из
водного кризиса. Управление водными ресурсами, гидросферное мышление.
5. Проблемы региональной гидрогеологии
Теоретические основы региональной гидрогеологии. Основные структуры земной коры. Гидрогеологические структуры континентов, дна морей и мирового океана. Общие региональные закономерности распространения и формирования подземных вод на территории
РФ. Связь особенностей распространения и формирования подземных вод (пресных, минеральных, промышленных, термальных) с геологическими структурами, историей их геологического развития и физико-географическими факторами. Принципы общего гидрогеологического районирования и картирования. Зональность подземных вод. Особенности гидрогеологических условий платформенных и горно-складчатых областей континентов. Взаимосвязь
подземных вод суши и моря. Особенности гидрогеологических условий областей многолетней мерзлоты. Подземные воды областей современного вулканизма.
Гидрогеология зарубежных стран.
Тема 6. Гидрогеология основных бассейнов Сибири
Региональные закономерности распространения основных типов подземных вод. Основные гидрогеологические структуры Сибири. Факторы и принципы гидрогеологического
районирования. Основы динамики подземных вод артезианских бассейнов Сибири. Мерзлота, ее генезис и условия распространения. Генетические типы вод бассейнов Сибири. Рассолы, их распространение, формирование, генезис. Минеральные и промышленные воды Сибири.
7. Основные методы гидрогеологических исследований
Гидрогеологическая съемка и гидрогеологические карты: цели, задачи, масштабы, основные виды работ, получаемая информация и ее картирование. Создание гидрогеологических карт с применением компьютерных технологий. Бурение гидрогеологических скважин
и их опробование: типы скважин, их конструкция, технические средства и приборы, применяемые при опробовании и эксплуатации. Опытно-фильтрационные и опытно-миграционные
работы. Режим и баланс подземных вод: режимообразующие факторы, методы их изучения,
прогноз и картирование режима, методы изучения баланса подземных вод, определение гидрогеологических параметров по данным наблюдения за режимом, принципы организации
режимной сети в различных гидрогеологических условиях.
8. Мониторинг подземных вод
Государственный мониторинг подземных вод (МПВ), цели и задачи, стратегия и тактика его осуществления; организация службы государственного МПВ; уровни осуществления МПВ, виды и содержание сопровождающих его гидрогеологических и других исследований, место и роль МПВ в общей системе мониторинга окружающей природной среды; состав и форма представления информации в системе государственного МПВ, роль этой информации в формировании гидрогеологических прогнозов и принятии управленческих решений.
Тема 9. Компьютерное моделирование в гидрогеологии
Гидрогеологическое моделирование: типы задач, решаемых с применением моделирования на различных стадиях гидрогеологических исследований, особенности их постановки и выполнения – метод конечных разностей при численном моделировании, особенности
схематизации, решение задач идентификации, имитационное моделирование, особенности
решения задач нестационарной фильтрации в сложных гидрогеологических условиях, моделирование процессов миграции подземных вод. Лабораторные гидрогеологические работы.
Геофизические методы исследований.
10. Особенности гидрогеологических исследований (ГГИ) при изучении различных типов природно-технических гидрогеологических систем
Понятие о природно-технических гидрогеологических системах.
Месторождения подземных вод. Водозаборы. Основные положения ”Классификации
эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод ”. Понятие об эксплуатационных запасах подземных вод и источниках их формирования. Методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод. Оценка качества питьевых подземных вод. Загрязнение питьевых подземных вод. Оценка воздействия водозаборных сооружений на окружающую среду. Особенности постановки поисково-разведочных работ на месторождениях различных типов.
Промышленно-освоенные территории и городские агломерации. Характеристика природно-технических гидрогеологических условий, неблагоприятных для целей гражданского,
промышленного строительства и жизнедеятельности населения. Подпор, подтопление и загрязнение подземных вод. Основные вопросы охраны окружающей среды. Стадийность и
состав ГГИ в соответствии со стадийностью инженерного проектирования и в зависимости
от сложности гидрогеологических условий. Мониторинг, прогноз, управление.
Агромелиоративные объекты. Гидрогеологические условия и эффективность мелиоративных мероприятий. Оросительные и осушительные системы. Состав и стадийность ГГИ
для целей осушения и орошения. Гидрогеологические расчеты мелиоративного дренажа и
водозаборов для целей орошения. Гидрогеохимические и гидрогеодинамические особенности мелиорируемых земель. Вопросы охраны природы при проведении водных мелиораций.
Мониторинг, прогноз, управление.
Гидротехнические объекты. Особенности формирования фильтрационных потоков и
гидрогеохимических условий в районах гидротехнических сооружений. Цели и задачи ГГИ
на разных стадиях исследований. Вопросы прогноза негативных гидрогеологических процессов. Защита территории от затопления, подтопления, заболачивания, засоления, мониторинг, прогноз, управление.
Месторождения твердых полезных ископаемых (МПИ) и горнообогатительные комбинаты (ГОК). Роль подземных вод в формировании МПИ и их участие в формировании
ландшафтных и геоэкологических условий в системе МПИ-ГОК. Основные задачи ГГИ и
требования ГКЗ к гидрогеологической изученности месторождений. Состав, стадийность и
методы ГГИ на различных стадиях поисково-разведочных работ и на стадии эксплуатации.
Мониторинг, прогноз, управление.
Теплоэнергетические объекты (ТЭО) – ТЭЦ, АЭС. Конструктивные особенности
ТЭО. Особенности взаимодействия ТЭО с окружающей природной средой. Золоотвалы и их
влияние на формирование гидрогеологических условий. Нештатные ситуации при эксплуатации АЭС. ГГИ в процессе проектирования, строительства и эксплуатации ТЭЦ и АЭС.
Мониторинг, прогноз, управление.
Подземные хранилища нефти и газа, полигоны захоронения промышленных стоков,
полигоны складирования твердых бытовых отходов (ТБО). Требования к геологическому
строению и гидрогеологическим условиям горизонтов и участков, пригодных для строительства подземных хранилищ, захоронения промстоков и создания свалок ТБО. Негативные
природно-техногенные процессы, потенциально осложняющие эксплуатацию объектов захоронения и складирования. Основные задачи ГГИ. Методы и состав исследований для обоснования проектирования и строительства подземных хранилищ нефти, газа, сточных вод и
полигонов складирования ТБО. Мониторинг, прогноз, управление.
Основная литература
1. Белоусова А.Л., Гавич И.К., Лисенков А.Б., Попов Е.В. Экологическая гидрогеология. М.:
Академкнига, 2007. 397 с.
2. Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии. Изд. 2-е, перер.и дополн.М.:изд-во МГУ,
2007.448 с.
3. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода: в 5 т. / гл. ред.
С.Л. Шварцев. – Новосибирск: Изд-во СО РАН. Т. 1: Система вода-порода в земной коре:
взаимодействие, кинетика, равновесие, моделирование. – 2005. – 244 с.;Т. 2: Система вода-порода в условиях зоны гипергенеза / отв. ред. Б. Н. Рыженко. – 2007. – 389 с.
4. Дюнин В.И., Корзун В.И. Гидрогеодинамика нефтегазоносных бассейнов М.: Научный
мир, 2005, 524 с.
5. Карцев А.А. Нефтегазовая гидрогеология. – М.: Недра, 1992. – 208 с.
6. Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М.: Научный мир, 2001.
328 с.
7. Кирюхин В.А., Коротков А.И., Шварцев С.Л. Гидрогеохимия. М., Недра, 1993, 384 с.
8. Кирюхин В.А. Общая гидрогеология. СПб.: Изд-во С: Петерб. Горн. ин-та, 2008. 440 с.
9. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Швец В.М. Геохимия подземных вод. М.:ЦентрЛитНефтегаз,
2012, 672 с
10. Основы гидрогеологии (под ред. Е.В. Пиннекера) в 6-ти томах. Новосибирск, Наука, 19801984.
11. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. Изд 2-е. испр. и доп .М.: Недра, 2012, 601 с.
12. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Недра, 1998.
– 366 с.
13. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. М., Изд. МГУ, 1995.
14. Deming D. lntroduction to Нудrоgеоlogy. 2-nd ed. USA: McGraw-Hill,2002, 468 р.
Дополнительная литература
1. Карцев А.А., Вагин С.Б., Матусевич В.М. Гидрогеология нефтегазоносных бассейнов. М.:
Недра, 1986. 224 с.
2. Конторович А.Э. Очерки теории нафтидогенеза. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 548
с.
3. Лисицын А.К. Гидрогеохимия рудообразования М.: Недра, 1975. 248 с.
4. Махнач А.А. Катагенез и подземные воды. Минск: Наука и техника, 1989. 312 с.
5. Мироненко В.А., Румынин В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Монография в 3х томах. М.,
Изд. МГГУ, 1998.
6. Павлов А.Н. Геологический круговорот воды на Земле. Л.: Недра, 1977. 143 с.
7. Степанов В.М. Введение в структурную гидрогеологию. М.: Недра, 1989. 229 с.
8. Фрид Ж. Загрязнение подземных вод: Теория, методика, моделирование и практические
приемы: пер. с англ. – М.: Недра, 1981. – 304 с.
9. Шестаков В.М. Прикладная гидрогеология. М., Изд. МГУ, 2001, 143 с.
Региональная и вузовская компоненты
11.Геологическая эволюция системы вода–порода
Механизмы взаимодействия воды с горными породами. Равновесие воды с горными породами
и органическим веществом. Физико-химическая и геологическая эволюция системы вода–
порода. Роль горных пород в формировании состава подземных вод. Гидрогеохимия зоны
гипергенеза. Геохимические типы вод. Этапы взаимодействия воды с горными породами.
Природа внутренней эволюции окружающего мира.
12.Массоперенос в гидрогеохимических системах
Общее представление о подземном массопереносе. Водная миграция химических элементов.
Формы миграции, геохимическая подвижность химических элементов и методы их
определения. Гидрогеохимическая классификация химических элементов.
13. Подземные воды, рудо - и нефтеобразование
Рудообразование и этапы взаимодействия воды с горными породами. Гидрогеохимические
механизмы образования латеритных бокситов, инфильтрационных месторождений урана,
осадочных месторождений железа и марганца и др. Гидрогеологические условия нефте - и
газообразование, механизмы эмиграции углеводородов и их накопления в ловушках. Нефтегазовая гидрогеология.
14. Гидрогеохимические поиски
Водные потоки рассеяния рудных, нефтегазовых и соляных месторождений, основные
процессы и факторы их формирования. Типизация гидрогеохимических потоков. Методы
исследования при гидрогеохимических поисках. Новейшие методы интерпретации данных.
Моделирование гидрогеохимических процессов рудообразования.
Основная литература
1. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М., Недра, 1988, 348 с.
2. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода: в 5 т. / гл. ред.
С.Л. Шварцев. – Новосибирск: Изд-во СО РАН. Т. 1: Система вода-порода в земной коре:
взаимодействие, кинетика, равновесие, моделирование. – 2005. – 244 с.;Т. 2: Система вода-порода в условиях зоны гипергенеза / отв. ред. Б. Н. Рыженко. – 2007. – 389 с.
3. Основы гидрогеохимических поисков рудных месторождений / Б. А. Колотов, С. Р. Крайнов, В. З. Рубейкин, Б. Г. Самсонов. – М.: Недра, 1983. – 199 с.
4. Румынин В.Г. Геомиграционные модели в гидрогеологии. С.-П.:Наука, 2011, 1158с.
5. Hudak F. Principles оi hydrogeology: 2-nd edit. Воса Ratoni: Lewis Рubl., 2000. 204 р.
Дополнительная литература
1. Анисимова Н.П. Криогидрогеохимические особенности мерзлой зоны. – Новосибирск:
Наука, 1981. – 153 с.
2. Букаты М.Б. Методы обработки гидрогеохимической информации. – Томск: Изд-во ТПИ,
1987. – 95 с.
3. Геохимические методы поисков месторождений рудных полезных ископаемых в условиях
развития многолетнемерзлых пород / под ред. В.Н. Макарова. – Якутск: Б.и., 1979. – 65 с.
4. Григорьев С.М. Роль воды в образовании земной коры. Дренажная оболочка земной коры.
М.: Недра, 1971. 263 с.
5. Кисляков Я.М., Щеточкин В.Н. Гидрогенное рудообразование. М.: Гео форммарк,
2000.610 с.
6. Львович М.И. Вода и жизнь. М.: Мысль, 1986. 253 с.
7. Методическое руководство по гидрогеохимическим поискам рудных месторождений /
П.А. Удодов [и др.]. – М.: Недра, 1973. – 184 с.
8. Мироненко В.А., Румынин В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Монография в 3х томах. М.,
Изд. МГГУ, 1998.
9. Овчинников А.М. Гидрогеохимия. М.: Недра, 1970.200 с.
10. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта, М.: Астрея 2000; 1999. 768 с.
11. Степанов В.М. Введение в структурную гидрогеологию. М.: Недра, 1989. 229 с.
12. Удодов П.А.,Назаров А.Д., Коробейникова Е.С., Рассказов Н.М., Трифонова Н.А., Шамолин В.А., Шварцев С.Л. Геохимические особенности поровых растворов горных пород.
М.: Недра, 1983, 230с.
13. Fetter C.W. Applied hydrogeology N.-Y.: МасМillan, 1994. 691 р.
Программа подготовки научно-педагогических и научных кадров составлена на основе
программы кандидатского экзамена по специальности 25.00.07, утвержденной Приказом
Минобрнауки России № 274 от 08.10.2007 года.
Дополнительная программа утверждена Ученым советом ИПР, протокол № 10 от
________ 2014 года.
Составитель: научный руководитель программы аспирантской подготовки С.Л. Шварцев.