"Учение о гидросфере" направление подготовки ЕНО

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ НАУК
КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ И ТУРИЗМА
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
ПО КУРСУ «УЧЕНИЕ О ГИДРОСФЕРЕ»
Направление подготовки ЕНО профиль «География»
Составитель:
к.г.н., доцент кафедры физической географии и туризма
Горошко Н.В.
Согласовано:
зав. Кафедрой физической географии НГПУ
к.г.н. доцент Н.В.Гуляева
«…»________2010
протокол №
Новосибирск 2010
СОДЕРЖАНИЕ
I. Пояснительная записка ……………………………………………….
3
II. Основное содержание курса ………………………………………….
4
III. Календарно-тематический план курса ……………………………..
7
IV. Тематика курсовых работ ………...……………………………….. 8
V. Примерный перечень контрольных вопросов …….………………
10
VI. Рекомендуемая литература ………...…………………………….…..
12
1.
Пояснительная записка.
Курс "Учение о гидросфере" знакомит с системой основных научных
знаний в области гидрологии и методов исследований водных объектов.
Основные задачи курса:
Дать представление о наиболее общих закономерностях процессов в
гидросфере, показать взаимосвязь гидросферы с другими земными оболочками.
Познакомиться
с
основными
закономерностями
географического
распределения водных объектов: Мирового океана и его элементов и вод суши,
с их основными гидролого-географическими и гидролого-экологическими
особенностями. Показать сущность основных гидрологических процессов в
гидросфере в целом и в водных объектах разных типов. Дать представление об
основных методах изучения водных объектов. Отметить практическую
важность гидролого-географического и гидролого-экологического изучения
водных объектов при возрастающем водопользовании и водопотреблении в
народном хозяйстве, выделив возможные пути решения экологических проблем
вод Мирового океана и вод суши.
Перечисленные аспекты делают предлагаемый курс актуальным. Эти
знания
могут
быть
использованы
специалистами-геоэкологами
в
их
деятельности в различных научных, народнохозяйственных и учебных
организациях.
II. Основное содержание курса.
Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ
Общие сведения
Распространение воды на земном шаре. Водные объекты. Понятие о
гидросфере. Гидрология, ее задачи, подразделение и связь с другими науками.
Методы
исследований.
Основные
этапы
развития
гидрологических
исследований в России. Гидрологические учреждения.
Основные физические и химические свойства воды.
Строение воды, ее аномалии и важнейшие физические свойства.
Химический состав природных вод и условия его формирования.
Круговорот воды в природе.
Взаимоотношение вод атмосферы, суши и Мирового океана. Мировой
водный баланс.
Раздел 2. ОКЕАНЫ И МОРЯ
Мировой океан и его части.
Распределение суши и воды по земному шару. Подразделение Мирового
океана на отдельные части. Моря и их классификации.
Рельеф дна Мирового океана.
Строение земной коры в области океанов. Основные черты рельефа дна
Мирового океана. Рельеф дна океанов. Краткая характеристика особенностей
рельефа дна морей.
Донные отложения в океанах и морях.
Состав морских отложений и их происхождение. Классификация морских
отложений. Распределение осадков в Мировом океане.
Колебания уровня океанов и морей.
Причины колебаний уровня. Средний уровень. Нуль глубин.
Состав морской воды и ее соленость.
Состав морской воды. Методы определения солености. Водный и солевой
баланс. Происхождение морской воды и ее солености. Распределение солености
на поверхности Мирового океана. Изменения солености по глубине.
Распределение солености в морях. Газы в морской воде.
Тепловой режим океанов и морей.
Процессы нагревания и охлаждения морской воды. Тепловой баланс
моря. Распределение температуры воды на поверхности Мирового океана и
морей. Суточный и годовой ход температуры воды на поверхности океанов и
морей. Распределение температуры по вертикали.
Плотность морской воды.
Понятие о плотности, удельном весе и удельном объеме морской воды.
Распределение плотности на поверхности и по глубинам в Мировом океане.
Давление и сжимаемость морской воды. Адиабатические процессы.
Оптические и акустические свойства морской воды.
Прозрачность. Цвет моря. Свечение и цветение моря. Распространение
звука в морской воде.
Волны в океанах и морях.
Классификация волн. Элементы волн. Основы теории волн. Групповая
скорость и энергия волн. Структура волн. Физические условия возникновения и
развития ветровых волн. Распространение ветровых волн в прибрежной зоне.
Рефракция волн. Методы наблюдения и расчета волн. Ветровые волны в
океанах и морях. Внутренние волны. Волны, вызываемые землетрясениями
(цунами). Сейши.
Приливы.
Основные понятия. Неравенства приливов. Приливообразующие силы.
Основы статической теории приливов. Динамическая теория приливов. Таблицы приливов. Карты приливов. Роль конфигурации берегов и рельефа дна.
Приливы в устьях рек. Приливные течения.
Течения.
Происхождение морских течений и их классификация. Течения,
возникающие при участии сил трения. Градиенты течения (плотностные).
Общая схема течений в Мировом океане. Течения в морях. Влияние течений на
режим океанов и морей и на климат Земли.
Водные массы Мирового океана.
Понятие о водных массах. Водные массы океанов. Водные массы морей.
Лед в океанах и морях.
Образование льда в море. Развитие и разрушение морских льдов.
Структура и свойства морского льда. Классификация льдов. Дрейф льдов. Распределение льдов в Мировом океане.
Жизнь в океанах и морях.
Общие условия развития биологических процессов в Мировом океане.
Биологическая структура Мирового океана.
Ресурсы
Мирового
океана,
их
использование,
экологическая
ситуация.
Раздел 3. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
Основные представления о происхождении подземных вод.
Теория и гипотезы происхождения подземных вод. Классификация
подземных вод по условиям их происхождения.
Виды воды в порах горных пород и почв.
Водно-физические свойства горных пород и почв. Виды воды в порах.
Условия залегания подземных вод в земной коре.
Типы подземных вод по характеру залегания. Классификации подземных
вод. Воды зоны аэрации. Почвенные воды, верховодка, капиллярная зона. Воды
зоны насыщения. Грунтовые воды. Артезианские и глубинные воды. Другие
типы подземных вод.
Движение подземных вод.
Просачивание воды в почву. Передвижение воды в водоносных слоях со
свободной поверхностью. Формула Дарси. Определение направления и
скорости движения воды в водоносном слое. Источники.
Питание и режим почвенных и грунтовых вод.
Источники питания. Режим почвенной влаги. Режим грунтовых вод.
Зависимость колебаний уровня от климата. Взаимодействие поверхностных и
подземных вод. Роль подземных вод в питании рек.
Зональность грунтовых вод.
Представление о зональности грунтовых вод. Распределение грунтовых
вод на территории России.
Минеральные воды.
Понятие о минеральных вода. Распространение минеральных вод на
территории России.
Роль подземных вод в физико-географических процессах.
Оползни. Суффозия. Карстовые явления.
Раздел 4. РЕКИ
Основные понятия.
Реки и их распространение на земном шаре. Морфология и морфометрия
реки и ее бассейна. Река, ее притоки, речная система. Водоразделы. Речной
бассейн. Водосбор. Физико-географические характеристики речных бассейнов.
Исток, верхнее, среднее и нижнее течение, устье. Речная долина и русло реки.
Продольный профиль рек. Поперечный профиль водной поверхности реки.
Механизм течения рек.
Движение ламинарное и турбулентное. Движение воды в реках. Скорости
течения воды и распределение их по живому сечению. Средняя скорость в живом сечении. Формула Шези. Скорость течения горных и равнинных рек.
Поперечные циркуляции.
Элементы водного режима и методы наблюдений за ними.
Наблюдения за уровнями и методы их обработки. Методы измерения
скоростей течения рек. Методы определения расходов воды.
Питание рек.
Источники питания рек. Климатическая классификация рек А. И.
Воейкова. Количественная характеристика роли отдельных источников питания
рек. Классификация рек по источникам питания.
Водный режим.
Водный режим рек: Виды колебаний водности рек. Фазы водного режима
рек. Половодье, паводки, межень. Типовой гидрограф реки. Расчленение
гидрографа по видам питания. Весеннее половодье на реках России.
Классификация рек России Львовича, Б. Д. Зайкова, П. С. Кузина по характеру
водного режима.
Речной сток.
Составляющие речного стока. Формирование стока рек. Влияние
климатических факторов на сток. Влияние почвы на сток. Влияние
геологического
строения речного бассейна на речной сток. Влияние
растительности на речной сток. Влияние рельефа на речной сток. Влияние
озерности на годовой сток рек. Влияние хозяйственной деятельности на сток.
Понятие о норме стока. Карта стока. Распределение среднего многолетнего сто-
ка на территории России. Водоносность рек. Колебания годового стока рек и
его распределение в году.
Термический и ледовый режим рек.
Тепловой баланс рек и особенности их температурного режима.
Распределение температуры воды по живому сечению. Изменение температуры
воды по длине реки. Фазы ледового режима. Первичные формы ледообразования. Осенний ледоход. Ледостав. Нарастание толщины льда на реках.
Вскрытие рек. Весенний ледоход.
Речные наносы.
Энергия и работа рек. Формирование речных наносов. Основные
определения и характеристики речных наносов. Взвешивание частиц в потоке.
Гидравлическая крупность. Транспортирующая способность потока. Распределение мутности по живому сечению реки. Внутригодовой режим
мутности рек. Распределение мутности рек на территории России. Сток
взвешенных наносов. Изменение мутности и стока наносов по длине реки.
Влекомые наносы.
Сток растворенных веществ.
Химический состав речных вод. Сток растворенных веществ.
Русловые процессы.
Основные понятия. Взаимодействие потока и русла. Плановые очертания
речных русел и их изменения. Морфологические элементы речных русел и
пойм и распределение глубин в них. Типы русловых процессов. Основные
особенности формирования устьев рек и их типы.
Раздел 5. ОЗЕРА И ВОДОХРАНИЛИЩА.
Озерные котловины, их преобразование и элементы.
Общие понятия. Озера и их распространение на земном шаре.
Происхождение озер, типы озерных котловин и их преобразование. Основные
части озера и озерного дна. Основные морфометрические характеристики
озера. Влияние озер на речной сток.
Водный баланс и уровенный режим озера.
Уравнение водного баланса. Зональные особенности водного баланса.
Колебания уровней воды в озере и связь их с водным балансом. Сгоннонагонные колебания уровней.
Волнение и течения в озерах.
Ветровое волнение. Сейши. Течения.
Термический и ледовый режим озер.
Тепловой баланс озера. Нагревание и охлаждение воды в озере.
Распределение температуры по глубине и его сезонная динамика. Термическая
классификация озер. Замерзание озер. Ледяной покров. Вскрытие озер.
Химический состав озерных вод.
Основные особенности формирования химического состава. Химический
состав и гидрохимический режим пресных озер. Минеральные (соляные) озера,
их типы и распространение. Газовый режим.
Прозрачность и цвет озер.
Гидробиологические особенности озер.
Краткая характеристика основных мест обитания организмов в озере.
Круговорот органического вещества и биологические типы озер. Биомасса и
продуктивность озера. Схема зарастания озер.
Озерные отложения.
Происхождение и распределение донных отложений. Озерные илы.
Зональность озерных отложений.
Водохранилища и основные особенности их гидрологического
режима.
Основные понятия. Назначение водохранилищ и размещение на земном
шаре. Классификация и типология водохранилищ. Термический и ледовый
режим
водохранилищ.
водохранилищ.
Гидрохимический
Волнения
и
течения.
и
гидробиологический
Заиление
режим
водохранилищ
и
переформирование их берегов. Водные массы водохранилищ. Влияние
водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду.
Раздел 6. БОЛОТА
Происхождение болот, их морфология и типы.
Происхождение болот. Морфология болот. Типы болот и болотных
микроландшафтов.
Водный и тепловой режим болот.
Водное питание и водный баланс. Движение воды в болотах. Основные
закономерности колебаний уровней грунтовых вод. Влияние болот на речной
сток. Термический режим, замерзание и оттаивание болот. Распространение
болот, их изучение и значение для народного хозяйства.
Раздел 7. ЛЕДНИКИ
Ледники и их гидрологическое значение.
Снеговая линия как граница области с положительным балансом снега.
Лавины. Преобразование снега в глетчерный лед. Образование и строение
ледников. Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках. Режим
и движение ледников. Типы и распространение ледников. Гидрологическое
значение ледников.
Раздел 8. ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ИХ ОЦЕНКА
Водные ресурсы и водный баланс территории.
Понятие о водных ресурсах. Балансовая оценка водных ресурсов.
Зональные
закономерности
водного
баланса.
использования и охраны водных ресурсов.
Принципы
комплексного
III. Календарно-тематический план курса.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Наименование темы
Общие сведения. Основные физические и
химические свойства воды. Круговорот воды в
природе.
Мировой океан и его части. Колебания уровня
океанов и морей.
Свойства вод Мирового океана. Состав морской
воды и ее соленость. Тепловой режим океанов и
морей. Плотность морской воды. Оптические и
акустические свойства морской воды.
Движения воды. Волны в океанах и морях.
Приливы. Течения.
Водные массы Мирового океана.
Лед в океанах и морях. Жизнь в океанах и морях.
Ресурсы Мирового океана, их использование,
экологическая ситуация.
Основные представления о происхождении
подземных вод. Виды воды в порах горных пород
и почв. Условия залегания подземных вод в
земной коре. Движение подземных вод. Питание
и режим почвенных и грунтовых вод.
Зональность грунтовых вод. Минеральные воды.
Роль подземных вод в физико-географических
процессах.
Механизм течения рек. Элементы водного
режима и методы наблюдений за ними. Речной
стока. Питание рек. Водный режим. Термический
и ледовый режим рек. Речные наносы. Сток
растворенных веществ. Русловые процессы.
Озерные котловины, их преобразование и
элементы.
Водный баланс и уровенный режим озера.
Волнение и течения в озерах. Термический и
ледовый режим озер. Химический состав
озерных вод. Прозрачность и цвет озер.
Гидробиологические особенности озер. Озерные
отложения.
Водохранилища и основные особенности их
гидрологического режима.
Болота. Происхождение, их морфология и типы.
Водный и тепловой режим болот.
Ледники и их гидрологическое значение.
Водные ресурсы и их оценка.
Итого часов по курсу
Трудоемкость, час.
Аудиторные занятия
Самостояте
льная
Лекции
Практические
работа
занятия/семина
рские занятия
2
4
2
4
2
4
4
2
2
4
2
2
2
4
4
2
2
4
4
8
6
2
2
4
2
2
4
2
2
26
2
2
22/4
4
4
52
V. Примерный перечень контрольных вопросов.
1. Гидросфера – составная часть географической оболочки. Происхождение
природных вод. Формирование гидросферы и ее эволюция. Важнейшие
свойства природных вод.
2. Объем и структура гидросферы. Круговорот воды на Земле. Большой и
малый круговороты. Значение для географической оболочки. Мировой
водный баланс.
3. Мировой океан и его части. Классификация морей. Уровенная поверхность
океанов
и
морей
и
причины
ее
колебания.
Геократические
и
гидрократические изменения уровня воды в океане.
4. Рельеф дна Мирового океана.
5. Соленость Мирового океана. Водный и солевой балансы. Распределение
солености на поверхности и в глубинах Мирового океана. Соленость
морей.
6. Тепловой режим океанов и морей. Закономерности распределения
температуры на поверхности и в толще океанических вод. Особенности
замерзания соленой воды.
7. Волны
их
элементы.
Причины
возникновения
волн.
Ветровые,
сейсмические волны, сейши.
8. Приливы и отливы. Приливообразующие силы. Главные неравенства
приливов. Роль океанических приливов в географической оболочке.
9. Течения. Их классификации. Зоны конвергенции и дивергенции. Общая
схема поверхностных течений Мирового океана.
10.Водные массы Морового океана и фронтальные зоны.
11.Океан как среда жизни. Биологическая структура Мирового океана.
12.Природные
ресурсы
Мирового
океана,
экологические
проблемы.
Рациональное использование.
13.Подземные воды их происхождение. Воды
зоны аэрации, грунтовые и
межпластовые воды. Зональность подземной гидросферы. Роль подземных
вод в географической оболочке.
14.Реки. Гидрографическая сеть, речная сеть. Главная река и притоки.
Бассейн и водосбор реки. Водораздел. Главный водораздел Земли.
15.Морфологические характеристики реки – поток и русло. Поперечное
сечение русла и его морфометрические характеристики. Продольный
профиль реки. Падение и уклон. Движение речного потока. Скорость
течения и ее распределение в живом сечении реки. Расход воды в реке.
16.Речной сток, его характеристики, расход воды, модуль, слой, коэффициент
стока. Физико-географические факторы, влияющие на речной сток. Анализ
карты распределения годового стока по Земле.
17.Питание и водный режим рек. Источники питания. Фазы водного режима
рек. Зональные типы водного режима рек (по М.И. Львовичу).
18.Термический и ледовый режим рек.
19.Речные наносы. Сток растворенных веществ. Русловые процессы.
20.Проблема пресной воды. Пути решения дефицита пресной воды.
21.Современное оледенение Земли. Ледники, их типы. Хионосфера, ее
границы. Образование ледников, их строение, питание и таяние. Движение
ледников. Роль ледников в географической оболочке.
22.Озера. Озерные котловины, их типы. Водный баланс озер. Колебания
уровня воды в озерах.
23.Гидрологические характеристики озерных вод: химический состав, газовый
режим, прозрачность и цвет, термический режим, нагревание и охлаждение
воды в озере. Распределение температуры по глубине и ее сезонная
динамика. Термическая классификация озер. Классификация озер по
уровню продуктивности.
24.Водохранилища и основные особенности их гидрологического режима.
25.Болота и заболоченные земли их распространение. Условия образование и
генетические типы болот. Роль болот в географической оболочке.
26.Водные ресурсы, их оценка, экологические проблемы.
IV. Тематика курсовых и дипломных работ
1. Водные объекты (территории на выбор) и их особенности
2. Влияние антропогенный факторов на гидрологический режим реки (по
выбору)
3. Геоэкологическая оценка хозяйственного использования природных вод
(регион по выбору)
4. Геоэкологические аспекты управления водными ресурсами (региона по
выбору)
5. Гидрогеоэкологические условия водного объекта (по выбору) и его
устойчивость к техногенному воздействию
6. Гидрологическая характеристика шельфовых зон океана (по выбору) и
геоэкологической обстановки
7. Гидроминеральные лечебные ресурсы озер (региона по выбору).
8. Годовой сток и его внутригодовое распределение на территории Западной
Сибири (по выбору)
9. Дождевые наводнения на реках юга Дальнего Востока
10.Закономерности развития опасных природных процессов гидросферы и их
влияние на устойчивость водных экосистем
11.Изменения в распределении озёр разных типов по территории России (или
региона России или мира)
12.Гидроэкологическое состояние (озера по выбору)
13.Изменения водного баланса Каспийского моря под влиянием
хозяйственной деятельности и глобального потепления
14.Гидроэкология соленых озер
15.Опасные гидрологические явления и их распространение на территории
Российской Федерации
16.География природного риска (на примере цунами)
17.Комплексная оценка крупный наводнений в мире и их негативный
последствий
18.Ландшафтные особенности искусственных водоемов Новосибирской
области и обоснование их экологической оптимизации
19.Морская экосистема Антарктики (или на выбор)
20.Озерные геосистемы региона (на выбор)
21.Океан на службе человеку (Природные ресурсы Мирового океана)
22.Океанологические условия эстуарных экосистем шельфовых морей (океан
по выбору)
23.Особенности регистрации проявлений цунами и землетрясений в открытом
океане по данным спутниковых наблюдений
24.Оценка антропогенных изменений стока в бассейне реки (по выбору)
25.Пространственно-временная изменчивость речного стока и опасные
гидрологические процессы в бассейне р. Оби
26.Системообразующая
роль
водного
фактора
в
развитии
и
функционировании природно-антропогенных комплексов
27.Экологическая чувствительность морских прибрежных экосистем
28.Приливные явления и их геоэкологическое значение
29.Эколого-хозяйственная роль искусственных водоемов
30.Рифтовые озера мира и их рациональное использование (на примере о.
Байкал, Танганьика и пр.)
31.Озера как природно-аквальные комплексы (по выбору)
32.Природные комплексы – болота
33.Океан – природно-аквальный комплекс (по выбору)
34.Геоэкологические изменения в Мировом океане при потеплении климата
35.Современное оледенение Земли и проблема пресной воды
36.Снежный и ледовый покров в горах (по выбору) в современных
климатических условиях
37.Оледенение (регион по выыбору) в условиях современных изменений
климата
38.Сезонные и многолетние колебания площади ледяного покрова (на
примере Горного Алтая)
39.Воздействие изменение климата на деградацию многолетней мерзлоты
VI. Рекомендуемая литература
Основная:
1. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология.
Учебник для вузов – М.: Высшая школа, 2005.
Дополнительная:
2. Общая гидрология (гидрология суши) / Б.Б. Богословский. А.А. Самохин.
К.Е. Иванов, Д.П.Соколов. Л.: Гидро-метеоиздат, 1984.
3. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. М.: Высш. шк.,
1991.
4. Андреянов В.Г. Внутригодовое распределение речного стока. – Л., Гидро
метеоиздат,1960
5. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., ШараповВ.А. Водохранилища. М.: Мысль,
1987.
6. Богословский Б.Б. Озероведение. – М.: Изд-во Мос. ун-та, 1960.
7. Важнов А.Н. Гидрология рек.– М.: Изд-во Мос. ун-та, 1976.
8. Великанов М.А. Гидрология суши. – Л.: Гидрометеоиз-дат, 1974.
9. Голубев Г.Н. Гидрология ледников. – Л.: Гидрометеоиз-дат, 1976.
10.Давыдов Л.К., Дмитриева А.П., Конкина Н.Г. Общая гидрология. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1973.
11.Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б. Ледники. – М.: Мысль, 1989.
12.Егоров Н.И. Физическая
океанография.
–
Л.:
Гидроме-теоиздат,
1974.
13.Жуков Л.А. Общая океанология. – Л.: Гидрометеоиз-дат, 1953.
14.Иванов К.Е. Гидрология болот. – Л.: Гидрометеоиздат, 1953.
15.Кузин П.С. Классификация рек и гидрологическое районирование СССР.
– Л.,1960
16.Куприянова Е.И. Водный баланс СССР. – М.,1969.
17.Львович М.И. Вода и жизнь. – М.: Мысль, 1986.
18.Львович М.И. Опыт классификации рек СССР. – Труды государственного
гидрологического института, Вып. 6, 1938.
19.Львович М.И. Элементы режима рек земного шара. – М., 1945.
20.Львович М.И. Человек и воды. – М., 1963.
21.Львович М.И. Типы водного режима рек (земного шара). Речной сток
(земного шара), л.58-62. – Физико-географический атлас мира. – М., 1964.
22.Львович М.И. Реки СССР. – М., 1971.
23.Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. – М., 1974.
24.Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л.: Гидрометеоиздат,
1974.
25.Михайлов Л.Е. Гидрогеология. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1985.
26.Михайлов В.Н. Гидрология устьев рек. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998.
27.Неклюкова Н.П. Общее землеведение. – М.,1967.
28.Степанов В.Н. Океаносфера. М.: Мысль. 1983.
29.Соколовский Д.Л. Речной сток. – Л.,1968.
30.Чеботарев А.И. Общая гидрология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975.