РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
_________________
_________________ 2013 г.
Учебно-методическое пособие:
рабочая программа «Методы исследований русловых процессов» для студентов 4 курса специальности «Гидрология»
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _______________
« » ____________________ 2013 г.
Рассмотрено на заседании кафедры геоэкологии.
Соответствует требованию к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем стр., тираж_______ экз.
Завкафедрой _________________
«23» сентября 2013 г.
Рассмотрено на заседании УМК (ИНЗЕМ ТюмГУ, 29.09.2013, № 2)
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК________________________
« 29» сентября 2013 г.
«СОГЛАСОВАНО»
Зав. методическим отделом УМУ_______________ / /
« »___________________ 2013 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ НАУК О ЗЕМЛЕ
КАФЕДРА ГЕОЭКОЛОГИИ
РУСЛОВЕДЕНИЕ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов специальности
«Гидрология»
Издательство
Тюменского государственного университета
2013
УДК
ББК
Ж
. Методы исследований русловых процессов: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа по дисциплине «Методы исследований русловых процессов» для студентов ОДО специальности «Гидрология». Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2013.
Рабочая программа включают тематический план изучения дисциплины, темы практических занятий, перечень вопросов к экзамену, список основной и дополнительной литературы, дополнительную информацию (предлагаемые темы рефератов).
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к обязательному минимальному содержанию и уровню подготовки специалистов по специальности «Гидрология»
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР:
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2013
© Издательство Тюменского государственного университета, 2013
© , 2013
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебной дисциплиной «Методы исследований русловых процессов» студентам предоставляется возможность достоверных, обоснованных, апробированных исследований русловых процессов – совокупности явлений, связанных с взаимодействием руслового потока и русла, слагающими его ложе породами и другими внешними природными, а также - и антропогенными, условиями. Все эти участники формирования русла неоднородны в пространстве, изменчивы во времени и постоянно взаимодействуют. Эти обстоятельства послужили основаниями установления общих законов формирования русла, которые в немалой степени служат фундаментом разработки методов исследований русловых процессов и их применения в научных и практических целях. Разнообразие участников формирования русел и сложность, изменчивость характера и режима взаимодействий между ними обусловливают и специфическую особенность методов их исследований, делающую доступным изучение русловых процессов. Методы исследований русловых процессов, с одной стороны, подразделяются на ряд групп, с другой – большая часть их относится сразу к нескольким таким группам. Они позволяют проводить исследования свойств руслового потока и их изменений, строения и развития русла, форм и элементов руслового рельефа, русловых процессов, миграций (деформаций) русла и его гидродинамической оси, формируемых в значительной степени русловыми процессами берегов, островов, поймы и днища долины целом, а также, при необходимости – состояний и изменений внешних условий, равно как и связей и взаимодействий всех участников формирования русла.
Вместе с содержанием методов исследований русловых процессов, возможностей и порядка их применения в рамках курса постоянно преподаются навыки их анализа и применения на практике.
Объем курса 56 часов, из них 18 ч. лекций, 18 ч. лабораторных занятий, 20 ч. самостоятельной работы.
Цель курса: получение студентами знаний о широком спектре методов исследований русловых процессов и связанных и взаимодействующих с ними руслового водотока, русла, форм и элементов рельефа его дна, аллювиальных отложений, внешних природных и антропогенных условий формирования русла и выработка навыков их анализа и применения на практике.
Задачи курса: 1.На основе данных предшествующих учебных курсов о строении и формировании русла, русловых процессах, внешних условиях формирования русла дать знания о методах исследований русловых процессов, степени их достоверности, порядке и условиях их применения, а также – о приёмах поиска (формирования) этих благоприятных условий.
2. Детально охарактеризовать весь спектр основных методов исследований русловых процессов.
3. Обратить особое внимание на необходимость учёта связей и взаимодействий руслового потока, русла, русловых процессов, внешних условий формирования русла, основных законов эрозионных и русловых процессов, закономерностей формирования рельефа при русловых исследованиях.
4.Выработать навыки применения методов исследований русловых процессов, анализа и обобщения полученных результатов.
5. Научить работать с литературой, ставить вопросы по содержанию курса, делать доклады и вести научные дискуссии.
2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ План ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Наименование темы | Лекции (количество часов) | Практические и семинарские занятия (количество часов) | Индивидуальная и самостоятельная работа студентов (количество часов) | Форма контроля | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 7 |
1. | Введение. Роль и значение методов исследований русловых процессов в русловых исследованиях. | 2 | 2 | 2 | письменный и устный опрос |
2. | Структура методов исследований русловых процессов. | 2 | 2 | 2 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
3. | Организация и этапы русловых исследований | 2 | 2 | 2 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
4. | Полевые и камеральные методы. | 2 | 2 | 4 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
5. | Методы стационарных исследований русловых процессов. | 2 | 2 | 2 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
6. | Строение и формирование русел различных морфодинамических типов. Относительно прямолинейные неразветвлённые русла. | 3 | 3 | 2 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
7. | Картографические и дистанционные методы исследований русловых процессов. | 2 | 2 | 2 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
8. | Экспериментальные методы исследований русловых процессов:. Моделирование русловых процессов. | 2 | 2 | 2 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
9. | Основы анализа строения и формирования русла. | 2 | 2 | 2 | письменный и устный опрос, доклады по рефератам |
ИТОГО | 18 | 18 | 20 | зачёт |
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Введение. Роль и значение методов исследований русловых процессов в русловых исследованиях. Необходимость учёта свойств, связей и взаимодействий руслового потока, русла, русловых процессов – внутренних условий формирования русла и внешних природных условий формирования русла, основных законов эрозионных и русловых процессов, закономерностей формирования рельефа при русловых исследованиях.
Тема 2. Структура методов исследований русловых процессов. Общий обзор их по группам: полевые, камеральные, стационарные, аналитические, расчетные, картографические, дистанционные, экспериментальные, моделирование. Принадлежность большинства их нескольким группам – специфическая особенность их содержания. Представления о возможностях (рамках) применения методов, их достоверности, точности, представительности.
Тема 3. Организация и этапы русловых исследований: 1) подготовительные работы; 2) полевые работы; 3) окончательные камеральные работы.
Тема 4. Полевые и камеральные методы. Топографо-геодезические работы. Съёмка русла. Промеры русла. Определение и изучение руслообразующих наносов. Исследование форм транспорта руслообразующих наносов. Гидрометрические работы. Геологические и геофизические методы исследований русла. Исследования поймы и берегов. Русловые исследования в устьях рек.
Тема 5. Методы стационарных исследований русловых процессов. Их набор в зависимости от цели и содержания программы исследований.
Тема 6. Аналитические и расчетные методы исследований русловых процессов. Аналитические методы: определение относительного и абсолютного возраста рыхлых образований, гидрохимические, спектральные (определение химического состава донных отложений). Расчетные методы исследований по известным гидрологическим, гидрометрическим, гидравлическим, геоморфологическим взаимосвязям, зависимостям и формулам.
Тема 7. Картографические и дистанционные методы исследований русловых процессов. Общие и специализированные карты русел, русловых процессов и формируемых ими днищ долин. Основные приёмы и методы дешифрирования аэрофотоснимков и космических снимков.
Тема 8. Экспериментальные методы исследований русловых процессов: лабораторные, натурные. Моделирование русловых процессов: лабораторное, натурное, математическое. Принципы геометрического, динамического и кинематического подобия. Необходимость, возможности и условия их соблюдения.
Тема 9. Основы анализа строения и формирования русла.
4. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
1. Разработка системы теоретических оснований методов исследований русловых процессов. (2 часа.)
2. Структура методов исследований русловых процессов. Рассмотрение и анализ методов исследований русловых процессов по группам. Установление оснований и причин принадлежности отдельных методов сразу к нескольким группам. (2 часа.)
3. Организация и этапы русловых исследований. Составление плана исследовательских работ по этапам, его обоснование и анализ ожидаемых результатов работ. (2 часа.)
4. Полевые и камеральные методы. Рассмотрение отдельных методов, условий и возможностей, порядка, режима их применения. Системное применение методов исследований русловых процессов (на примере гранулометрического анализа рыхлых образований в системе с другими методами исследования их и (специализированно) обломочного материала). (4 часа.)
5. Методы стационарных исследований русловых процессов. Порядок устройства стационаров, постановки и проведения наблюдений, обработки и обобщения их результатов. (2 часа.)
6. Аналитические и расчетные методы исследований русловых процессов. Рассмотрение аналитических методов, условий и возможностей, порядка, режима их применения: определения относительного и абсолютного возраста рыхлых образований, гидрохимических, спектральных (определение химического состава донных отложений). Рассмотрение и применение расчетных методов исследований по известным гидрологическим, гидрометрическим, гидравлическим, геоморфологическим взаимосвязям, зависимостям и формулам. (2 часа.)
7. Картографические и дистанционные методы исследований русловых процессов. Построение, способы изображения и содержание общих и специализированных карт русел, русловых процессов и формируемых ими днищ долин в зависимости от масштаба и назначения карт. Основные приёмы и методы дешифрирования аэрофотоснимков и космических снимков. Учёт масштаба снимков. Дешифровочные признаки форм и элементов рельефа днища долины и его составных частей: русла, берегов, островов, поймы и ее элементов. (2 часа.)
8. Экспериментальные методы исследований русловых процессов: лабораторные, натурные. Моделирование русловых процессов: лабораторное, натурное, математическое. Принципы геометрического, динамического и кинематического подобия. Необходимость, возможности и условия их соблюдения. (2 часа.)
9. Основы анализа строения и формирования русла. (2 часа.)
Контрольные вопросы к зачёту
1.Условия образования русла.
2.Основные морфологические и морфометрические свойства русел и характеристики этих свойств.
3.Морфологические и морфометрические характеристики русел как критерии определения их морфодинамических свойств.
4.Руслообразующие наносы.
5.Скорости трогания обломков водным потоком. Аблювиальный эффект.
6.Методы исследований русловых процессов. Общая характеристика. Практические и научные задачи, выполняемые с помощью этих методов.
7.Группы методов исследований русловых процессов (по главным условиям их применения) и краткая характеристика каждой группы.
8.Важное свойство принадлежности большинства методов исследований русловых процессов к определенным их группам (по главным условиям их применения).
9.Полевые методы исследований русловых процессов.
10.Камеральные методы исследований русловых процессов.
11.Стационарные методы исследований русловых процессов.
12.Аналитические методы исследований русловых процессов.
13.Дистанционные методы исследований русловых процессов.
14.Моделирование русловых процессов.
15.Расчетные методы исследований русловых процессов.
16.Экспериментальные методы исследований русловых процессов.
17.Маршрутные исследования русел и русловых процессов.
18.Гранулометрический анализ рыхлых образований. Приёмы отбора, подготовки и обработки проб.
19.Возможности исследований русловых процессов при системном применении гранулометрического анализа.
20.Определение генезиса рыхлых образований по результатам гранулометрического анализа.
21.Характеристика аллювия по результатам системного применения гранулометрического анализа.
22.Геодезическая основа инструментальных методов исследований русловых процессов.
23.Нивелирование по продольным профилям водотоков и поперечным профилям русел, днищ долин и долин в целом.
24.Виды продольных профилей.
25.Методика нивелирования для определения уклонов водной поверхности русла.
26.Методика нивелирования с построением продольного профиля руслового водотока.
27.Методика нивелирования с определением поперечных уклонов водной поверхности русла.
28.Барометрическое нивелирование.
29.Аэронивелирование.
30.Померы русла.
31.Наблюдения на гидрометрическом посту. Их режим и набор; принадлежность к определенной группе методов исследований русловых процессов.
32.Изучение руслообразующих наносов.
33.Изучение форм транспорта руслообразующих наносов.
34.Устройство гидрометрического поста.
35.Гидрометрические работы.
36.Характеристика гидрометрических наблюдений в период прохождения паводка. Причина наступления наводнений преимущественно в ночное время суток.
37.Дешифрирование аэрофотоснимков как один из методов исследований русловых процессов.
38.Картографирование русловых процессов в разных масштабах.
39.Основы руслового анализа.
40.Организация и этапы русловых исследований.
5. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Чалов : теория, география, практика. – Т.1: Русловые процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. – М.: Изд-во ЛКИ, 20с.; Т.2: Морфодинамика речных русел. – М.: КРАСАНД, 2011. – 960 с.
2. , , Панин излучины. – М.: Изд-во МГУ, 2004. – 371 с.
Дополнительная:
1. Бастраков прочность горных пород // Геоморфология. – 1977. - №2. – С.52-55.
2. , Михайлов . – М.: Стройиздат, 1972. – 647 с.
, Шмидт -технические изыскания. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 367 с.4. Воскресенский геоморфология. Формирование склонов. – М.: Изд-во МГУ, 1971а. – 228 с.
5. Гусев днища долины Верхнего Амура. – Владивосток: Дальнаука, 2002. – 232 с.
Зайков сток и его распределение в году на территории СССР // Тр. НИУ ГМС. – Л., 1946. – Сер. IV. – Вып. 24. – 64 с. Знаменская наносы и русловые процессы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 191 с. Карташов рельефообразующие процессы. – Магадан, 1957. – 21 с. (Тр. ВНИИ-1; Раздел 2: Геология; Вып. 29). Об остаточных речных и вообще об остаточных поверхностных отложениях // Изв. АН СССР. Сер. геол. – 1943. – №2. – С.79-87. Ликутов строения и закономерности формирования долин малых рек центральной части междуречья Зеи и Селемджи / АмурКНИИ ДВО РАН. – Благовещенск, 1993. – 230 с. – Деп. в ВИНИТИ 04.03.1993, 93.11. Лютцау геоморфологии. – М.: Изд-во МГУ, 1978. – Ч.2. – 180 с.
12. Маккавеев реки и эрозия в её бассейне. – М.: Изд-во АН СССР, 1955. – 346 с.
Маккавеев и русловые процессы. – М.: Изд-во МГУ, 1971. – 115 с.14. Маккавеев процесс как одно из проявлений единого эрозионно-аккумулятивного процесса // Докл. секц. русловых процессов Научн. Сов. «Комплексное использование и охрана вод. ресурсов» ГКНТ. – Л., 1986. - №1. С.56-65.
15. Морфодинамика русел равнинных рек / , , и др. Ред. . – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 288 с.
16. Раткович речных русел. – М.: ГЕОС, 2007. – 156 с.
17. Ржаницын и гидрологические закономерности строения речной сети. – Л.: Гидрометеоиздат, 1960. – 238 с.
Об индексах окатанности галечников // Сов. Геология. – 1946. – Сб.10. – С.98-99. Чалов исследования (избранные главы по курсу «Водно-технические изыскания»): Учеб. Пособие. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 105 с. Шанцер равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит. – М.: Изд-во АН СССР, 1951. – 275 с. (Тр. / Геол. ин-т АН СССР; Вып. 135). Эльянов изучения проявлений неотектоники в долин р. Индигирки геолого-геоморфологическими методами // Материалы по геол. и полезн. ископ. Сев.-Вост. СССР, 1958. – Вып.2. – С.55-64.Дополнительная информация
Темы рефератов
1. Морфологические характеристики речных долин
2. Морфометрические характеристики речных долин
3. Глубина и густота эрозионного расчленения рельефа и методика их определения и исследований.
4. Морфодинамические характеристики речных долин.
5. Продольный профиль водотока. Его строение и формирование. Распределение уклонов продольного профиля и его применение в исследованиях речных долин и россыпей.
6. Скорости течения реки. Их режим. Скорости трогания обломков. Их соотношение – один из главных признаков характера деятельности руслового водотока.
7. Эрозионная, транспортирующая и аккумулирующая деятельность русловых потоков.
8. Мощность аллювия. Анализ мощностей аллювия: методы, результаты, их применение в исследованиях формирования речных долин и россыпей.
9. Нормальная мощность аллювия, правила и способы ее определения и на основе ее соотношения с фактической мощностью аллювия – выявление направленности развития долины (врезания или наращивания высоты днища долины).
10. Механический состав аллювия. Его определение и использование его данных в геоморфодинамических исследованиях.
11. Руслообразующие наносы и фракции аллювия. Методика их определения и применения в исследованиях рельефа речных долин.
12. Днище долины как геоморфологическая система. Его строение и формирование.
13. Русло. Условия образования, строение, процессы и закономерности формирования.
14. Острова. Их распространение и строение. Закономерности их распространения и формирования. Их значение в характеристике формирования русловых водотоков и речных долин.
15. Берега, их строение, условия и процессы формирования. Размыв берегов как опасный рельефообразующий процесс.
16. Использование данных о строении берегов и закономерностей их формирования в деле защиты их от размыва.
17. Пойма, ее строение, условия и процессы формирования. Классификации пойм. Характеристика пойм по их типам.
18. Наледи и наледные поляны. Влияние наледеобразования на изменения строения и формирования рельефа.
19. Надпойменные террасы, их строение, условия и процессы формирования. Типы надпойменных террас. Их долиноформирующая функция.
20. Террасоувалы. Их строение, условия формирования. Взаимодействие флювиальных и склоновых процессов при формировании террасоувалов. Формирование увальных россыпей – один из его результатов.
21. Коренные склоны их строение, условия и процессы формирования. Характеристика склонов по типу (характеру склоновых процессов).
22. Консистенция грунта – важнейшая диагностическая характеристика процессов массового смещения грунта и определения типов наиболее распространенных склонов.
23. Устьевые области различных типов: существенно эрозионные (лиманы и эстуарии) и существенно аккумулятивные (дельты). Саморазвитие потоков в устьевых областях.
24. Рельефообразующие процессы, действующие в речных долинах. Классификация их по функциональным уровням.
25. Флювиальные процессы и их значение для формирования речных долин.
26. Склоновые процессы и их значение для формирования речных долин.
27. Склоносоздающие и склоноформирующие (собственно склоновые) процессы.
28. Выветривание. Соотношение процессов выветривания различных групп и видов.
29. Тектонические процессы. Роль тектонических движений различных видов в формировании речных долин.
30. Линейная и плоскостная эрозия. Их долиноформирующее значение.
31. Карст, условия, характер, режимы его действия. Формы карстового рельефа. Участие карста в формировании речных долин, определяющее его специфику.
32. Криогенные (мерзлотные) процессы и их значение для формирования речных до лин.
33. Гляциальные процессы, действующие в речных долинах. Условия, характер, режим их действия. Строение и динамика водотоков и речных долин в районах развития современного и древнего оледенения.
34. Эоловые процессы. Условия, характер, режимы их действия, проявления его в строении и формировании долин.
35. Биогенные процессы. Условия, характер, режимы их действия, проявления и значимость его в строении и формировании долин.
36. Сингенетичные и асингенетичные рельефообразующие процессы. Их действие в формировании речных долин.
37. Антропогенные процессы. Их виды, характер и режимы действия. Значение в формировании речных долин.
38. Антропогенно инициированные природные рельефообразующие процессы. Их действие в формировании речных долин.
39. Внутренние условия формирования речных долин: свойства русловых потоков, других форм и элементов рельефа долин, слагающих их рыхлых образований. Основные черты участия их и их изменений в формировании долин.
40. Внешние условия формирования речных долин. Их содержание и типы. Сущность отличия их от внутренних условий формирований речных долин.
41. Климатические условия формирования речных долин.
42. Тектонические условия формирования речных долин. Их отличия от тектонических долиноформирующих процессов.
43. Литологические условия формирования речных долин. Различная степень устойчивости горных пород к разрушению, выветриванию и размыву, проявления ее действий в формировании долин.
44. Гидрологические условия формирования речных долин. Их значение в питании рек водой и формировании их водного режима и жидкого стока.
45. Гидрогеологические условия формирования речных долин. Их значение в питании рек водой и формировании их водного режима и жидкого стока.
46. Криогенные (мерзлотные) условия формирования речных долин. Особенности формирования речных долин в областях 1)отсутствия промерзания пород; 2)сезонного промерзания-протаивания их; 3)развития многолетнемёрзлых пород (островного и сплошного).
47. Растительные условия формирования речных долин.
48. Зоогеографические условия формирования речных долин.
49. Начальные геоморфологические условия формирования речных долин. Геоморфологический этап развития территории.
50. Хронологические условия формирования речных долин. «Мгновенный», гидрологический, геоморфологический и геологический масштабы времени и соответствующие им результаты действия рельефообразующих процессов.
51. Антропогенные условия формирования речных долин.
52. Форма поперечного профиля склонов. Её виды, анализ и морфодинамическое значение.
53. Базис денудации. Направления смещения базиса денудации, их анализ и морфодинамическое значение.
