МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ
Кафедра Криологии Земли
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплина «Геокриология»
направление: 05.03.01. - Геология
профиль: Гидрогеология и инженерная геология
квалификация: академический бакалавр
форма обучения:
очная
курс 3
семестр 5
Аудиторные занятия 54 часа, в т.ч.:
Лекции – 18 часов
Практические занятия – не предусмотрено
Лабораторные занятия – 36 часов
Самостоятельная работа – 90 часов, в т.ч.:
Курсовая работа – 36 часов, 5 семестр
Расчётно-графические работы – не предусмотрено
Контрольная работа – не предусмотрено
др. виды самостоятельной работы – 54 часа
Вид промежуточной аттестации:
Экзамен – 5 семестр
Зачет – не предусмотрено
Общая трудоемкость 144, 4 (часа, зач. ед.)
Тюмень
ТюмГНГУ
2014
Рабочая программа разработана в соответствии требованиями Федерального
государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению
подготовки 05.03.01. Геология (уровень бакалавриата), утвержденного Приказом
Министерства образования и науки Российской Федерации от 07 августа 2014 г. № 954.
Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры «Криологии Земли»
Протокол № 1 от «28» августа 2014 г.
Заведующий кафедрой _____________________ В.П.Мельников
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий
выпускающей кафедрой ___________________ В.П.Мельников
«28» августа 2014 г.
Рабочую программу разработал:
к.г.-м.н. ____________________ А.В.Бойцов
1. Цель и задача дисциплины. Дисциплина «Геокриология» относится к естественнонаучному циклу (национально-региональный компонент).
Цель дисциплины - Краткое изложение теоретических основ криологии Земли, базовых
понятий и знаний в общих и прикладных аспектах геокриологии и вопросов их
практического применения с обзором проблем в области охраны природы и
рационального природопользования в криолитозоне, связанных с криосферными
процессами, явлениями и образованиями, динамикой природных и антропогенных
мерзлотных ландшафтов.
1.2 Задачи дисциплины:
- овладение студентами основами представлений о физико-химических, механических
и тепло-массообменных свойствах и природных и техногенных процессах протекающих в
промерзающих, протаивающих и мерзлых породах;
- формирование у студентов представлений о криогенном строении и свойствах
мерзлых пород, о закономерности формировании и развития толщ мерзлых пород и
сезонного промерзания и протаивания пород взаимовлиянии сооружений и окружающей
среды;
- формирование у студентов представлений о связи природно-климатических условий
строительства с методами проектирования, строительства и эксплуатации сооружений;
проведение геокриологического прогноза и мониторинга.
1.3. Результаты обучения
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать: основы физико-химических, механических и тепло-массообменных свойствах и
природных и техногенных процессах протекающих в промерзающих, протаивающих и
мерзлых породах; знать основы проведения геокриологического мониторинга.
Уметь: определять криогенное строение и свойства мерзлых грунтов, объяснять
закономерности формировании и развития толщ мерзлых пород и сезонного промерзания
и протаивания пород взаимовлиянии сооружений и окружающей среды; анализировать
связи природно-климатических условий строительства с методами проектирования,
строительства и эксплуатации сооружений;
2. Место данной дисциплины в учебном процессе
для изучения дисциплины необходимы знания:
Физика: Основы теоретической механики (статика, динамика материальной точки,
механические колебания, динамика системы). Основы молекулярной физики,
термодинамики и тепло-массообмена.
Климатология: радиационный и тепловой режим атмосферы и земной поверхности.
Экология: Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и
охрана природы.
3. Содержание учебного материала.
3.1. Содержание лекционных занятий
№
1
Наименование темы, краткое содержание
Раздел I. Теоретические основы криологии
Кол-во
часов,
о/з/з.с.
4
Земли.
Методы
преподавания
мультимедийная
лекция
1.1.1.
Объектно-предметная
область
криологии Земли, основные понятия
Понятие «Криосфера Земли». Космические и
планетарные факторы ее существования.
Причины и гипотезы оледенений. Строение и
распространение криосферы. Объекты
криосферы. Криология материалов.
Природопользование в Субарктике и инженерное
мерзлотоведение.
2
1.1.2.
Теплофизические
и
геофизические 4
основы криологии Земли
Источники тепла. Виды теплопереноса. Закон
Фурье. Уравнение теплопроводности и
работа с печатными
источниками,
объяснительно –
иллюстративный.
температурные волны. Глубина нулевых годовых
амплитуд. Затухание годовых, сезонных и
суточных амплитуд колебаний температуры.
3
1.1.3.
Промерзание-протаивание пород
Формула Стефана: при постоянной температуре
поверхности; при постоянной скорости
изменения температуры поверхности; с
4/-/-
Проблемный
начальной температурой массива; с
теплоизоляцией на поверхности. Условие
образования вечной мерзлоты.
4
1.1.4.
Энергетический баланс поверхности 4/-/Земли
Радиационный баланс и его составляющие.
Объяснительно –
иллюстративный.
Тепловой баланс и его составляющие.
Определение температуры поверхности.
Факторы, управляющие энергетическим балансом
и методы его регулирования.
5
Раздел II. Криосфера как планетарное явление.
Географические аспекты и закономерности.
1/-/-
Мультимедийная
лекция
3/-/-
Исследовательский,
работа с печатными
источниками
2.1.5. Криосфера как интегральная оболочка
Земли
Сфера «холода» в традиционном понимании.
Существование льда в иных pt-условиях.
Структура и границы криосферы.
6
2.1.6. Криоатмосфера
Стратификация атмосферы на области холода с
различными
температурными
градиентами
(тропосфера, стратосфера, мезопауза, мезосфера,
термосфера).
Приземная
тропосфера.
Механизмы
теплопередачи. Вертикальный теплоперенос,
влажноадиабатический градиент.
Инверсии
(тропосферная и орографическая).
Роль атмосферы в формировании температуры
поверхности Земли.
Широтная
и
сезонная
неравномерность
поступления солнечной радиации. Радиационный
баланс. Циркуляция атмосферы - горизонтальные
градиенты, циклоны, адвекции, антициклоны,
влияние орографии.
Принцип теплового динамически равновесного
состояния.
Периоды
проникновения
температурных волн на разные глубины.
Эффективные
коэффициенты
температуропроводности тропосферы, океана и
литосферы. Температура воздуха и поверхности.
Факторы формирования глобального климата.
Осевая прецессия, эксцентриситеты орбиты
Земли, смещение равноденствий, криохроны.
Понятия
мега-,
макро-,
мезо-,
наноклимата и климата почвы.
7
микро-,
2.1.7. Криогидросфера
4
Гидросферные области холода. Распределение
льда в различных сферах.
Гляциосфера.
Снежный покров. Зональные и ландшафтные
различия в плотности снега. Фирнизация.
Свойства снежного покрова (многофазность,
альбедо, пронициаемость солнечных лучей,
коэффициент
теплопроводности). Лавины.
Области распространения снежного покрова на
суше и в пределах гидросферы. Сезонная
изменчивость
площади
распространения
снежного покрова в пределах земных полусфер.
Снеговая линия.
Хионосфера. Нивально-гляциальные
Ледники. Морены.
системы.
Северный
Ледовитый
Океан.
Общая
характеристика. Области холода в пределах
арктического шельфа России.
Подземные воды криолитозоны. Наледи.
Исследовательский
метод, работа с
печатными
источниками,
объяснительно –
иллюстративный.
8
2.1.8. Криолитосфера
6
Исследовательский
метод,
объяснительно –
иллюстративный.
2.1.9. Ландшафтная сфера Земли и мерзлотные 4
ландшафты
Объяснительно –
иллюстративный,
исследовательский
Классификации подземных льдов. Криолитозона
суши. Мощность и температура ММП,
деятельный слой. Многолетняя и сезонная
криолитозона.
Типы
распространения
многолетней
криолитозоны.
Особенности
морфологии криолитозоны Западной Сибири и
других крупных регионов России. Факторы,
влияющие на температурный режим грунтов.
Опасные криогенные процессы.
9
Основные факторы и общие закономерности
ландшафтной дифференциации. Направления
ландшафтоведения. Иерархия и особенности
криогенных
ландшафтов.
Ландшафтная
криоиндикация. Научные основы рационального
природопользования в криолитозоне. Оценка
современного
состояния
мерзлотных
ландшафтов.
Геотехнические
системы
нефтегазопромысловых объектов. Практическая
значимость моделирования теплового состояния
литогенной основы криогенных природных и
природно-технических
систем.
Геоэкология
Субарктики.
10 2.1.10. Мониторинг криосферных объектов
2
Методология
и
методы
исследования.
Мониторинг состояния криогенных ландшафтов
и
их
компонентов.
Производственный
геотехнический и экологический мониторинг в
криолитозоне.
ИТОГО
36
Объяснительно –
иллюстративный,
исследовательский
3.4. Перечень тем контрольных работ (для заочной формы обучения)
3.7. Задания к контрольным мероприятиям (приложения)
1. Теоретические основы криологии Земли.
- «Сезонноталый слой», укажите область его распространения; «Вечная мерзлота»;
«Криолитозона»; «деятельный слой»; Что отличает «мерзлые породы» от «морозных
пород»; что такое «криосфера Земли» и т.д.
-В каких средах происходит конвективный теплоперенос; в какой части криосферы
происходит кондуктивный теплоперенос; Первый закон Фурье; Второй закон Фурье;
Третий закон Фурье; Уравнение теплооборота; Геотермический коэффициент;
Геотермическая ступень; Уравнение теплопроводности Фурье; Задача Стефана; Условие
Стефана; Граничные условия I рода; Граничные условия II рода; Граничные условия III
рода; Формула Стефана и т.д.
2. Криосфера как планетарное явление. Географические аспекты и закономерности.
- Какие типы многолетнемерзлых пород (по вертикальному разрезу) встречаются в
Западной Сибири; какой из основных составляющих элементов криосферы определяет
наличие или отсутствие вечной мерзлоты в верхних горизонтах литосферы на территории
Западной Сибири; дайте характеристику зоны сплошного распространения
многолетнемерзлых пород на территории России; что такое «Климат почвы»; космические
причины формирования криосферы Земли и.т.д.
3.8. Рейтинговая оценка знаний студентов
по курсу «Геокриология» для студентов III курса
специальности ГИГ
на V семестр
Таблица 1
Максимальное количество баллов за каждую текущую аттестацию
1 аттестация
2 аттестация
3 аттестация
Итого
25
35
40
100
Таблица 2
Виды контрольных мероприятий
№
1
Виды контрольных мероприятий
Домашнее задание
Баллы
№ недели
20
29
Самостоятельная работа
5
ИТОГО
25
3
Тест
30
38
4
Самостоятельная работа - домашнее задание
5
31
ИТОГО
35
5
Тест
30
6
Самостоятельная работа - домашнее задание
10
ИТОГО
40
ВСЕГО
100
2
30
4. Содержание самостоятельной работы студентов
29
Геокриологическая
характеристика
углеводородного
месторождения (по выбору)
31
3
14
6
0,5
0,8
12
7
12
0,5
0,8
опорный
конспект
(номер из списка)
5
Литература
4
презентация
12
Геоэкология:
загрязнение
почв и грунтов (общее,
углеводородное,
радиоактивное);
геокриологические процессы
(фоновые,
с группой
2
Виды
контроля
с
преподавателем
1
Самостоятельная
работа
без
преподавателя
Виды самостоятельной
работы
Количество часов
Неделя
4.1. Календарный график самостоятельной работы студентов по дисциплине
8
1, глава 2; 6,
подраздел
7.1 главы 7
4;9;12;14;15;
16
геокриотехногенные)
35
Взаимодействие
14
инженерных
сооружений
объектов
нефтегазодобывающего
комплекса
с
вечной
мерзлотой:
добывающие
скважины; трубопроводы;
основания и фундаменты;
дороги
и
аэродромы;
подземные
хранилища
углеводородов
12
0,6
0,8
семинар
3;5;10
38
Характеристика Западно- 14
Сибирской нефтегазоносной
провинции:
физикогеографическая
характеристика;
геологическое
строение;
типы
геосистем;
геокриологические условия
(основные закономерности
формирования
и
пространственной
изменчивости
геокриологическиех условий;
типизация
геокриологических условий и
оценка
устойчивости
мерзлых
толщ
к
техногенным
воздействиям);
общая
инженерно-геологическая
характеристика
нефтегазовых
месторождений в пределах
различных
ландшафтных
подпровинций;
геоэкологическое
районирование
Западной
Сибири
12,6
0,6
0,8
презентация
2;3;8;9
ВСЕГО
54
48,6
2,2
3,2
5. Воспитательный аспект при изучении дисциплины
Воспитание и развитие
качеств личности
Методы достижения
Интеллектуальнопознавательные умения:
1. качество мышления
2. познавательная
активность
Анализ проблемных ситуаций.
Активная групповая и
коллективная учебная
деятельность.
Умения учиться:
Дисциплина учебной
деятельности,
инициатива и
деловитость
Постоянный контроль за
дисциплиной на занятиях.
Показатели
воспитанности
Использование
интеллектуальных,
нравственных,
общекультурных
знаний в
повседневной жизни,
во время занятий.
Самостоятельность
убеждений и
жизненной позиции.
Коммуникативные
умения:
Речь (общение, средства
общения)
Предоставление студентам
возможности частого общения с
преподавателем во время устных
опросов.
6. Информационные технологии и используемые прикладные программы
- студенты в процессе самостоятельной работы набирают на компьютере тексты
рефератов, могут оформлять в компьютерном варианте домашние задания;
- в качестве справочного материала используются локальные сети, Internet;
- студентам может выдаваться дополнительная учебная информация на электронных
носителях.
7. Активные и инновационные методы обучения
В процессе преподавания дисциплины применяются следующие методы обучения:
-проблемное обучение (практические занятия - преподаватель ставит проблему и задачи, а
студентам предоставляется самостоятельный поиск ответов на поставленные задачи с
помощью предоставленной литературы);
-модульное обучение (лекции, практические занятия – содержание дисциплины
разбивается на модульные блоки, по каждому из которых проводится текущий и
семестровый контроль).