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 Гидрогеология 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 – 54 часа, в т.ч.: Курсовая работа – не предусмотрено 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 108, 3 (часов, 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: Доцент, кг.м..н. ____________________ Опокина О.Л. 1. Цели и задачи дисциплины: Цель изучения: Формирование основ гидрогеологической эрудиции будущего специалиста гидрогеолога, т.к. дисциплина «Гидрогеология» содержит самые общие основополагающие сведения в цикле гидрогеологических дисциплин, связанных с появлением и закономерностями распространения и формирования воды в литосфере. Задачи изучения дисциплины: Используя знания основ гидрогеологии, сформировать представления о понятиях и определениях в общей гидрогеологии, основных закономерностях распределения подземных вод в земной коре и законах гидрогеологии. 2. Место данной дисциплины в учебном процессе: Дисциплина относится к к дисциплинам специальности ДС.01. Для изучения данной дисциплины необходимы знания математического и естественнонаучного цикла. Дисциплина «Гидрогеология» является предшествующей для изучения следующих дисциплин: Динамика подземных вод Водоснабжение и инженерная мелиорация Региональная гидрогеология 3. Требования к результатам освоения дисциплины: В результате изучения дисциплины студент должен: знать: основные генетические типы подземных вод, их формирование, взаимосвязь, условия залегания, режим, закономерности выхода на земную поверхность, особенности движения, основные пути практического использования подземных вод уметь: проводить гидрогеологические наблюдения в процессе бурения и испытания скважин и проходки горных выработок, проводить анализ воды и определять фильтрационноемкостные свойства горных пород владеть: проведением гидрогеологической съемки различных масштабов, методами различных анализов (определение фильтрационных свойств горных пород, состава подземных вод и др.), построение и чтение гидрогеологических разрезов, карт гидроизогипс и гидроизопьез, правильное описание водопунктов (источники, колодцы, скважины), проведение гидрометрических наблюдений, построение и расчленение гидрографа реки, элементарные водно-балансовые расчеты, описание гидрогеологии района по имеющимся фактическим данным 4. Объем дисциплины и виды учебной работы Содержание разделов и тем дисциплины № Наименование и содержание темы Кол-во часов № 1. 2. 3. 4 5 6 7 8 9 10 Наименование и содержание темы Предмет общей гидрогеологии, ее разделы, задачи и методы. Связь гидрогеологии с другими науками. Значение гидрогеологии в народном хозяйстве СНГ. Краткие сведения из истории гидрогеологии. Роль российских ученых в развитии основных разделов современной гидрогеологии. Гидрогеология в зарубежных странах. Основные проблемы гидрогеологии. Системный подход в гидрогеологии. Геологический круговорот воды. Понятие о геологической форме движения воды и трех ее разновидностях - метеогенной, литогенной, магматогенной. Этапы геологического круговорота воды седиментационный, метаморфогенный, магматогенный. Взаимосвязь гидрогеологического и геологического круговоротов воды характерная особенность планеты Земля. Вода в геосферах Земли. Надземная, наземная и подземная гидросфера. Строение подземной гидросферы и ее зоны: аэрации, мерзлой зоны земной коры, насыщения, и надкритического состояния воды. Понятие «гидрогеологические структуры». Структурные типы подземных вод. Структурно-гидрогеологические подразделения (по Е.В.Пиннекеру). Подземные водные резервуары и принципы их классификации. Гидрогеологические бассейны. Природные водонапорные системы и схемы их классификации (по С.Б. Вагину и А.А.Карцеву) с дополнениями и изменениями по В.М.Матусевичу. Гидрогеологический цикл. Проблема формирования подземных вод и ее сущность. Формирование ресурсов подземных вод. Генетическая классификация подземных вод (по Е.В.Пиннекеру). Процессы формирования состава подземных вод. Гидросфера. Эволюция гидросферы. Роль воды в возникновении и развитии жизни на Земле. Современное представление о строении Вселенной. Голографическая модель. Роль воды в структуризации вещества Вселенной. Гидрогеологическая стратификация. Водоносный горизонт, водоносный комплекс, гидрогеологический комплекс, гидрогеологический этаж. Границы и объем гидросферы. Физические поля Земли. Гидрогеологические закономерности. Законы гидрогеологии. Кол-во часов 1 2 2 2 2 2 2 2 3 Виды воды в горных породах. Принципы классификации видов воды. 2 № Наименование и содержание темы 11 Некоторые физические и водные свойства горных пород. Гранулометрический состав и его значение в гидрогеологии. Пористость и трещиноватость. Проницаемость. Пьезопроводность и уровнепроводность. Влажность. Влагоемкость и водоотдача. Водо,нефте- и газонасыщенность. Капиллярность. 12 13 14 15 16 17 18 19 Основные виды движения подземных вод. Элементы фильтрационного потока. Закон Дарси. Методы определения коэффициента фильтрации. Водопроводимость. Установившееся и неустановившееся движение. Гидрогеотермия. Гидрогеотермический закон земной коры. Виды теплопереноса. Геотермические зоны земной коры. Геотемпературное поле. Практическое применение геотермических методов в гидрогеологии. Свойства и состав природных вод. Распространение воды на Земле и уникальность ее свойств. Строение и структура воды. Изотопный состав воды. Физические свойства воды. Химический состав воды. Бактериологический состав воды. Газовый состав воды. Жесткость воды. Агрессивность воды. Классификация подземных вод и их краткая характеристика. Понятие режима подземных вод (по А.М.Овчинникову). Воды зоны аэрации (верховодка). Воды зоны насыщения. Грунтовые воды. Зональность грунтовых вод. Основные разновидности грунтовых вод. Артезианские воды. Трещинные и жильные воды. Карстовые воды. Кол-во часов 3 2 2 3 3 Подземные воды криолитозоны. Надмерзлотные воды. Межмерзлотные воды. Подмерзлотные воды. 2 Закономерности выхода подземных вод на земную поверхность источники. Классификация источников. Режим источников. 2 Проблемы экологической гидрогеологии. Загрязнение подземных вод и его виды (химическое, нефтяное, радиоактивное, микробиологическое, тепловое). Истощение подземных вод. Геопатогенные зоны. Биогидрогеохимические провинции. Газогидротермальная деятельность. Техногенные аномалии и наведенная сейсмичность. Эколого-гидрогеологические исследования (картирование, мониторинг геологической среды, моделирование и прогнозирование процессов) Заключение по курсу. ИТОГО Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами 3 1 42 № п/п Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин Динамика подземных вод № № разделов и тем данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин (вписываются разработчиком) 2 3 5 6 12 16 2. Водоснабжение и инженерная мелиорация 4 5 12 14 15 16 17 18 3 Региональная гидрогеология 1 2 3 4 7 14 15 16 1. Разделы (модули) и темы дисциплин и виды занятий № п/п 1. 2. 3. 4 Наименование раздела дисциплины Предмет общей гидрогеологии, ее разделы, задачи и методы. Связь гидрогеологии с другими науками. Значение гидрогеологии в народном хозяйстве СНГ. Краткие сведения из истории гидрогеологии. Роль российских ученых в развитии основных разделов современной гидрогеологии. Гидрогеология в зарубежных странах. Основные проблемы гидрогеологии. Системный подход в гидрогеологии. Геологический круговорот воды. Понятие о геологической форме движения воды и трех ее разновидностях метеогенной, литогенной, магматогенной. Этапы геологического круговорота воды седиментационный, метаморфогенный, магматогенный. Взаимосвязь гидрогеологического и геологического круговоротов воды - характерная особенность планеты Земля. Вода в геосферах Земли. Надземная, наземная и подземная гидросфера. Строение подземной гидросферы и ее зоны: аэрации, мерзлой зоны земной коры, насыщения, и надкритического состояния воды. Понятие «гидрогеологические структуры». Структурные типы подземных вод. Структурногидрогеологические подразделения (по Лекц. Практ. зан. Лаб. зан. Семи н. СРС 1 1 4 2 1 2 1 2 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Е.В.Пиннекеру). Подземные водные резервуары и принципы их классификации. Гидрогеологические бассейны. Природные водонапорные системы и схемы их классификации (по С.Б. Вагину и А.А.Карцеву) с дополнениями и изменениями по В.М.Матусевичу. Гидрогеологический цикл. Проблема формирования подземных вод и ее сущность. Формирование ресурсов подземных вод. Генетическая классификация подземных вод (по Е.В.Пиннекеру). Процессы формирования состава подземных вод. Гидросфера. Эволюция гидросферы. Роль воды в возникновении и развитии жизни на Земле. Современное представление о строении Вселенной. Голографическая модель. Роль воды в структуризации вещества Вселенной. Гидрогеологическая стратификация. Водоносный горизонт, водоносный комплекс, гидрогеологический комплекс, гидрогеологический этаж. Границы и объем гидросферы. Физические поля Земли. Гидрогеологические закономерности. Законы гидрогеологии. Виды воды в горных породах. Принципы классификации видов воды. Некоторые физические и водные свойства горных пород. Гранулометрический состав и его значение в гидрогеологии. Пористость и трещиноватость. Проницаемость. Пьезопроводность и уровнепроводность. Влажность. Влагоемкость и водоотдача. Водо-,нефтеи газонасыщенность. Капиллярность. Основные виды движения подземных вод. Элементы фильтрационного потока. Закон Дарси. Методы определения коэффициента фильтрации. Водопроводимость. Установившееся и неустановившееся движение. Гидрогеотермия. Гидрогеотермический закон земной коры. Виды теплопереноса. Геотермические зоны земной коры. Геотемпературное поле. 2 Практическое применение геотермических методов в гидрогеологии. 2 2 1 2 2 2 2 2 3 2 2 4 2 3 10 2 2 14 15 16 17 18 Свойства и состав природных вод. Распространение воды на Земле и уникальность ее свойств. Строение и структура воды. Изотопный состав воды. Физические свойства воды. Химический состав воды. Бактериологический состав воды. Газовый состав воды. Жесткость воды. Агрессивность воды. Классификация подземных вод и их краткая характеристика. Понятие режима подземных вод (по А.М.Овчинникову). Воды зоны аэрации (верховодка). Воды зоны насыщения. Грунтовые воды. Зональность грунтовых вод. Основные разновидности грунтовых вод. Артезианские воды. Трещинные и жильные воды. Карстовые воды. Подземные воды криолитозоны. Надмерзлотные воды. Межмерзлотные воды. Подмерзлотные воды. Закономерности выхода подземных вод на земную поверхность - источники. Классификация источников. Режим источников. Проблемы экологической гидрогеологии. Загрязнение подземных вод и его виды (химическое, нефтяное, радиоактивное, микробиологическое, тепловое). Истощение подземных вод. Геопатогенные зоны. Биогидрогеохимические провинции. Газогидротермальная деятельность. Техногенные аномалии и наведенная сейсмичность. Экологогидрогеологические исследования (картирование, мониторинг геологической среды, моделирование и прогнозирование процессов) Заключение по курсу. ИТОГО 6 10 4 6 3 3 2 2 2 2 4 3 1 42 14 54 5. Перечень семинарских, практических занятий или лабораторных работ № № раздела Наименование лабораторных работ Трудоемкость Оценочп/п (модуля) и (часы) ные темы средства дисциплины 1 2 3 4 5 1. Физические и химические свойства УО-1 воды. Виды химических анализов 1 воды. 2. 3. 5 6 7 8 Обработка результатов химического анализа воды (пересчет). Графическое изображение результатов химического анализа воды. Классификация подземных вод по химическому составу. Построение и чтение гидрогеологических разрезов; построение и анализ карт гидроизогипс и изобат. Построение и анализ карт изопьез. Определение водопроводимости (водопроницаемости) грунтов разными методами:1)по эмпирическим формулам (м-ды Слихтера, Козени и др.); 2) определение Кф лабораторным путем (трубка СПЕЦГЕО,компрессионнофильтрационные работы, приборы); 3) методы наливов в шурфы и откачки. Построение карт гидроизогипс и гидроизопьез в программах MatCad, Corel, Surfer. Проведение химических анализов воды с помощью полевых лабораторий Составление и анализ классификации подземных вод по А.М.Овчинникову и Ф.П.Саваренскому ИТОГО УО-1 1 УО-1 2 УО-1 2 УО-1 2 УО-1 2 УО-1 2 УО-1 2 14 6 . Содержание самостоятельной работы студентов СРС с преподавателем – 3,2 час. (индивидуальные консультации студентов в течение семестра); СРС с группой – 3,72 час. (текущие консультации перед семестровым контролем, зачетами или экзаменами); СРС без преподавателя - 48,6 час. (изучение дополнительной литературы и лекционного материала по данной дисциплине, подготовка к защите практических работ, письменному тестированию и контрольным работам). Самостоятельная работа студентов без преподавателя: Кол-во часов Перечень вопросов Срок выполнения № недели Тема 1. Современные проблемы гидрогеологии 10 3,4,5,6 Тема 2. Эволюция гидросферы Земли. 10 8,9,10 11 Тема 3. Теории происхождения подземных вод Тема 4. Подземные воды криолитозоны 10 18,6 Всего часов Вид контроля Устный опрос во время аттестации Вопросы для семестрового контроля Тестирование 13,14 Вопросы для семестрового контроля Устный опрос 12,13,14, Устный опрос 48,6 Календарный график самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа Неделя 1-14 Тема для самостоятельного изучения Лекции Практические занятия Лабораторные работы Коли честв о часов без препо дава теля 42 14 48,6 Тема 1. 3,4,5,6 Современные проблемы гидрогеологии Тема 2 10 с препод авателе м с групп ой Форма контрол я Литератур а (номера источнико в указаны в библиогра фии рабочих программ) 1-5 2,2 3,2 2,2 час. Индивидуальные консультации студентов в течение семестра 3,2 час. Консультации в группе перед семестровым контролем, зачетом или экзаменом Устный опрос 1-3 во время аттестац ии Вопрос Самостоятельная работа Неделя 8,9,10 11 Тема для самостоятельного изучения Коли честв о часов Эволюция гидросферы Земли. без препо дава теля с препод авателе м с групп ой ы для семестр ового контрол я Тестиро вание Вопрос ы для семестр ового контрол я Устный опрос 10 Тема 3. 12-13 Теории происхождения подземных вод 10 Тема 4. Подземные воды криолитозоны 14 Устный опрос 18,6 Всего: Форма контрол я Литератур а (номера источнико в указаны в библиогра фии рабочих программ) 1-5 2,3,5 1-5 48,6 7. Рейтинговая система оценки знаний студентов очного обучения № п/п 1. 2. 3. Виды контрольных испытаний Обязательные задания Лабораторные работы – 36 час. 8 работ по 5 баллов (выполнение работы - 4 балла, оформление – 1 балл, защита - 3 балла) Работа на лекциях Аттестационная контрольная работа по теоретическому курсу Итого 1 аттестация 2 аттестация 3 аттестация Итого баллов 15 15 10 40 2 2 2 6 - - 54 54 17 17 66 100 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) (при наличии) – не предусмотрены 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: а) основная литература: 1 Матусевич А.В., Матусевич В.М. Основы инженерной геологии и гидрогеологии. Учебное пособие. Тюмень, ТюмГНГУ, 2007. 2. Матусевич А.В., Матусевич В.М. Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. Учебное пособие (с грифом УМО). Тюмень, ТюмГНГУ, 2005. 3. Семенова Т.В. Гидрогеология. Методические указания к проведению лабораторных занятий. Тюмень: Вектор Бук, 2010 г. 4. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. М.: Недра, 1996. б) дополнительная литература: 1. Кирюхин В.А., Коротков А.И., Павлов А.Н. Общая гидрогеология. Л.: Недра, 1988. 2. Матусевич В.М., Рыльков А.В., Ушатинский И.Н. Геофлюидальные системы и проблемы нефтегазоносности Западно-Сибирского мегабассейна. Монография. Тюмень, ТюмГНГУ, 2005. г) программное обеспечение: MatCad, Corel, Surfer, Excel 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины: Специализированная мультимедийная аудитория 442 (4 корпус), гидрогеологические карты, учебный кинофильм «О воде». 11. Образовательные технологии: Мультимедийная лекция. 12. Оценочные средства (ОС): Вопросы для входного контроля 1. Вода в геосферах Земли. 2. Круговорот воды в природе. 3. Подземные минеральные лечебные воды. 4. Виды воды в грунтах 5. Физические свойства воды 6.Химический состав воды. 7. Пористость горных пород и ее виды. Оценочные средства текущего контроля 1аттестация 1. Понятие «гидрогеология»? 2. Равновесная система В.И. Вернадского. 3. Методы исследований в гидрогеологии. 4. Основные разделы гидрогеологии. 5. Основные проблемы гидрогеологии. 6. Основные этапы развития гидрогеологии. 7. Классификация моделей природных объектов. 8. Системные принципы в гидрогеологии. 9. Вода в геосферах Земли. 10. Строение подземной гидросферы. 11. Понятие «геологический круговорот воды» и его отличие от гидрологического круговорота. 12. Геологическая форма движения воды и ее разновидности. 13. Седиментационный этап геологического круговорота воды. 14. Метаморфогенный этап. 15. Магматогенный этап. 16. Гидрогеологическая структура 17. Структурные типы подземных вод 18. Поровые воды 19. Пластовые воды 20. Трещинные воды 21. Жильные воды 22. Подземные водные резервуары и принципы их классификации 23. Гидрогеологические бассейны 24. Природные водонапорные системы (элизионные) 25. Природные водонапорные системы (инфильтрационные) 26. Проблема формирования подземных вод и ее сущность. 27. Формирование ресурсов подземных вод. 28. Теории происхождения подземных вод. 29. Основные генетические типы подземных вод. 30. Экзогенные воды и их разновидности. 31. Разновидности эндогенных вод. 32. Понятие «возрожденные воды». 33. Процессы формирования подземных вод. 34. Растворение и выщелачивание. 35. Катионный обмен. 36. Фильтрационный эффект природных растворов. 37. Основные этапы эволюции гидросферы Земли. 38. Связь эволюции гидросферы с возникновением жизни на Земле. 39. Источники формирования химического состава вод Мирового океана и подземной гидросферы. 40. Гидрогеологическая стратификация. 2 аттестация 1. Водоносный горизонт и его строение. 2. Водоносный комплекс. 3. Гидрогеологический комплекс. 4. Границы и объем гидросферы. 5. Виды воды в горных породах. 6. Свободная вода. 7. Физически-связанная вода. 8. Химически-связанная вода. 9. Гранулометрический состав и его значение в гидрогеологии. 10. Эффективный диаметр и неоднородность грунта, коэффициент фильтрации. 11. Классификация горных пород по гранулометрическому составу по (В.А. Приклонскому). 12. Виды пористости и трещиноватости. 13. Расчет среднего коэффициента общей пористости по одной скважине и по нескольким скважинам. 14. Коэффициент густоты трещин и коэффициент трещиноватости. 15. Проницаемость горных пород. 16. Связь проницаемости горных пород с коэффициентом фильтрации. 17. Пьезопроводность 18. Уровнепроводность 19. Влажность 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. Влагоемкость Водоотдача Водонасыщенность Нефтенасыщенность Газонасыщенность Капиллярность Высота капиллярного поднятия для различных грунтов Основные виды движения подземных вод Закон Дарси Методы определения коэффициента фильтрации Водопроводимость Установившееся и неустановившееся движение подземных вод Геотермический режим земной коры Виды теплопереноса Кондуктивная теплопередача Конвективный теплоперенос. Формулы Огильви и Фролова Геотермические зоны земной коры Геотермическое поле Практическое применение термальных вод Строение и структура воды. Динамическое равновесие воды (по Армстронгу) Изотопный состав воды 3 аттестация 1. Физические свойства воды 2. Химический состав воды 3. Классификация вод по величине минерализации 4. Ионное произведение воды, рН 5. Типы химического анализа при гидрогеологических исследованиях 6. Химическая классификация состава воды 7. Формула Курлова 8. Бактериологический состав воды 9. Газовый состав воды 10. Жесткость воды 11. Агрессивность воды и ее виды 12. Понятие о гидрогеологическом цикле и его этапах. 13. Классификации подземных вод и их виды. 14. Понятие режима подземных вод. 15. Классификация подземных вод А.М. Овчинникова и ее сущность. 16. Строение подземной гидросферы. 17. Зона аэрации. 18. Воды зоны аэрации (верховодка). 19. Болотные воды. 20. Почвенные воды. 21. Зона насыщения. 22. Понятие «грунтовые воды». 23. Условия питания и режима грунтовых вод. 24. Зональность подземных вод и ее виды 25. Широтная зональность 26. Вертикальная зональность и ее разновидности. 27. Основные разновидности грунтовых вод. 28. Воды аллювиальных отложений. 29. Воды ледниковых отложений. 30. Воды внеледниковых отложений. 31. Воды горных областей и предгорий. 32. Артезианские воды. Основные области артезианского водоносного горизонта. 33. Трещинные и жильные воды. 34. Карстовые воды. 35. Особенности режима и химического состава карстовых вод. 36. Подземные воды криолитозоны. 37. Надмерзлотные воды. 38. Межмерзлотные воды. 39. Подмерзлотные воды. 40. Наледи, бугры пучения, термокарст. 41. Подземные воды в надкритическом состоянии. 42. Источники и условия их выхода на поверхность. 43. Классификация источников. 44. Режим источников. 13. Оценочные средства для промежуточной аттестации - ЭКЗАМЕН