Специальность 25.00.07 - гидрогеология

1.3.8.Специальность 25.00.07 - гидрогеология

Настоящая программа основана на разделах геологии, исследующих локальные и региональные особенности распространения, физические свойства и химический состав подземных вод, закономерности фильтрации подземных вод, миграции вещества и теплопереноса в подземных вода; а также на основных базовых методах изучения гидрогеологической среды: различные виды химического анализа природных вод, лабораторные и полевые способы определения параметров горных пород, аналитические решения дифференциальных уравнений фильтрации и миграции, трехмерное численное моделирование фильтрационных и миграционных процессов.

1. 
   Состояние и виды воды в породах. Водно-физические свойства пород. Емкостные свойства и фильтрационные свойства горных пород. Понятие о породах-коллекторах и водоупорных породах.
   
2. 
   Принципы гидрогеологической стратификации. Понятие о водоносных горизонтах и комплексах. Понятие об относительности водоупорных слоев. Гидравлическая взаимосвязь водоносных горизонтов. Роль разделяющих толщ. Плановая, восходящая и нисходящая фильтрация.
   
3. 
   Представление о фильтрационных потоках. Области питания, транзита и разгрузки подземных вод. Область фильтрации и граничные условия. Напорные и безнапорные фильтрационные потоки. Гидродинамическая сетка движения. Стационарные и нестационарные фильтрационные потоки.
   
4. 
   Генетические типы подземных вод. Диагностические признаки подземных вод различного генезиса. Закономерности распространения подземных вод различных генетических типов.
   
5. 
   Грунтовые воды. Особенности их питания и разгрузки. Сезонная изменчивость режима грунтовых вод. Зависимость баланса грунтовых вод от климатических и антропогенных факторов. Региональная зональность грунтовых вод и факторы, определяющие эту зональность.
   
6. 
   Водосборные бассейны, гидравлические водоразделы и водосборные площади. Понятие водного баланса. Поверхностный и подземный сток. Структура и формы проявления подземного стока.
   
7. 
   Артезианские бассейны подземных вод. Примеры. Области питания и разгрузки артезианских бассейнов. Факторы формирования химического состава артезианских вод. Вертикальная гидрохимическая зональность. Гипотезы формирования хлоридно-кальциевых рассолов и гидрохимических инверсий.
   
8. 
   Гидрогеологические массивы подземных вод. Примеры. Особенности гидродинамической структуры гидрогеологических массивов. Области питания и разгрузки. Факторы формирования химического состава.
   

1. 
   Понятие гидростатического и гидродинамического напора подземных вод. Понятие поля напоров. Гидродинамическая сетка движения.
   
2. 
   Основной закон фильтрации и его обобщенные выражения. Физический смысл коэффициентов фильтрации и проницаемости. Границы применимости закона Дарси.
   
3. 
   Напряженное состояние и емкостные свойства горных пород. Полное, нейтральное и эффективное напряжение. Коэффициенты упругой и гравитационной водоотдачи, коэффициент упругоемкости.
   
4. 
   Принципы схематизации гидрогеодинамических условий. Понятие о расчетных схемах. Уравнения неразрывности фильтрационного потока. Краевые условия фильтрации. Упругий и жесткий режимы фильтрации.
   
5. 
   Теоретические основы полевого определения геофильтрационных параметров. Типовые схемы опытно-фильтрационных работ (ОФР). Диагностика опытных кривых. Принципы и методы интерпретации ОФР.
   
6. 
   Численные методы решения нестационарных дифференциальных уравнений фильтрации подземных вод. Трехмерные численные фильтрационные модели гидрогеологических объектов. Схематизация, калибровка, прогнозные решения. Понятие о прямых и обратных задачах.
   
7. 
   Влагоперенос. Понятие о сорбиционно-капиллярном потенциале поровой влаги, всасывающем давлении. Закон движения влаги при неполном водонасыщении горных пород. Понятие о коэффициенте влагопереноса и влагопроводимости. Методы определения параметров влагопереноса в зоне аэрации.
   

1. 
   Основные механизмы (процессы) миграции вещества в подземных водах. Основные законы, описывающие миграцию вещества. Особенности миграции сорбирующихся компонентов. Миграционные параметры. Полевые и лабораторные методы определения миграционных параметров.
   
2. 
   Конвективно-дисперсионный перенос вещества в гомогенных и гетерогенных породах. Уравнение неразрывности миграционного потока. Понятие о расчетных схемах и краевых условиях. Представления о микро- и макродисперсии.
   
3. 
   Численные методы решения нестационарных дифференциальных уравнений миграции подземных вод. Трехмерные численные миграционные модели гидрогеологических объектов. Схематизация, калибровка, прогнозные решения.
   
4. 
   Основы теории теплопереноса в подземных водах. Механизмы теплопереноса. Параметры теплопереноса. Термометрия и термозондирование.
   

1. 
   Элементный и компонентный состав природных вод. Газовый состав природных вод. Макро- и микрокомпоненты химического состава природных вод. Формы выражения концентраций компонентов химического состава. Минерализация и сухой остаток. Жесткость природных вод. Классификация природных вод по минерализации и химическому составу.
   
2. 
   Закон действующих масс. Константа химической реакции. Кинетика химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических процессов. Молярность и моляльность. Активность. Коэффициент активности и его оценка по методу Дебая-Хюккеля.
   
3. 
   Кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные реакции в природных водах. Примеры. Ионное произведение воды. Параметры pH и Eh природных вод и методы их определения. Факторы, определяющие величину этих параметров. Характерные значения pH и Eh для разных типов природных вод.
   
4. 
   Гомогенные и гетерогенные химические процессы в подземной гидросфере. Гидратация и комплексообразование. Растворение, выщелачивание, минералообразование. Произведение растворимости, степень (индекс) насыщения. Адсорбция и ионный обмен. Обменная емкость горных пород. Изотермы адсорбции.
   
5. 
   Изотопные равновесия. Продукты радиоактивного распада и связь между ними. Равновесное изотопное фракционирование. Использование космогенных радиоактивных и радиогенных стабильных изотопов для определения возраста подземных вод. Формирование изотопного состава при смешивании вод разного происхождения.
   
6. 
   Методика проведения гидрогеохимических исследований. Оборудование скважин и родников. Методика отбора и хранения гидрохимических проб. Методы анализа химического состава природных вод. Режимные наблюдения и гидрохимический мониторинг.
   

1. 
   Подземные воды как полезное ископаемое (питьевые, минеральные, поливные, промышленные, термальные воды). Требования к качеству подземных вод разного назначения. Основные нормативные документы России, регламентирующие состав питьевых вод. Понятие о рекомендуемых оптимальных концентрациях.
   
2. 
   Понятие о ресурсах и запасах подземных вод. Классификация месторождений подземных вод по характеру залегания и виду использования. Основные методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод.
   
3. 
   Охрана подземных вод от истощения и загрязнения. Типы загрязнения подземных вод. Масштабы, режим и состав загрязнения. Причины истощения подземных вод. Методы борьбы с истощением и загрязнением подземных вод.
   
4. 
   Гидрогеологические исследования при освоении месторождений полезных ископаемых. Гидрогеологические проблемы и задачи при открытой и подземной отработке. Стадийность гидрогеологических исследований. Способы решения гидрогеологических проблем.
   
5. 
   Гидрогеологические исследования при обосновании строительства зданий и сооружений. Гидрогеологические задачи на стадии изыскательских работ.
   

1. 
   Гавич И.К. Гидрогеодинамика, М., 1991
   
2. 
   Дривер Дж. Геохимия природных вод. М., Мир, 1985, 440 с.
   
3. 
   Кирюхин В.А., Коротков А.И., Павлов А.Н. Общая гидрогеология. Л., 1988.
   
4. 
   Кирюхин В.А., Коротков А.И., Шварцев С.Л. Гидрогеохимия, М., Недра, 1993, 384.
   
5. 
   Климентов П.П., Богданов Г.Я. Общая гидрогеология. М., 1977.
   
6. 
   Мартынова М.А., Часовникова Е.В. Гидрогеохимия, Изд. СПбГУ, 1993, 225 с.
   
7. 
   Мироненко В.А. Динамика подземных вод, М., 1996.
   
8. 
   Шестаков В.М. Динамика подземных вод М., 1979.
   
9. 
   Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. М.: КДУ, 2009.
   

1. 
   Алекин О.А. Основы гидрохимии, Л., Гидрометеоиздат, 1970, 444с.
   
2. 
   Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии, М., 1991.
   
3. 
   Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода, т.1 под ред. С.Л. Шварцева СО РАН, 2005, 244 с.
   
4. 
   Крайнов С.Р., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод. М., Недра. 1980.
   
5. 
   Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения, М., Недра, 1987, 237 с.
   
6. 
   Крайнов С.Р., Швец В.М. Гидрогеохимия, М., Недра, 1992, 463 с.
   
7. 
   Мироненко В.А., Румынин В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах, Л., 1986.
   
8. 
   Мироненко В.А., Шестаков В.М. Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ, М., 1978.
   
9. 
   Самарина В.С. Гидрогеохимия. Изд. Ленинградского университета, 1977, 360 с.
   
10. 
    Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы, М., Наука, 1983, 277 с.