«ИНСТИТУТ ВОДНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИВЭП СО РАН) УТВЕРЖДАЮ: ВрИО директора ИВЭП СО РАН _ д.б.н. А.В. Пузанов «29» апреля 2016 г. ПРОГРАММА ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

ИНСТИТУТ ВОДНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

(ИВЭП СО РАН)

УТВЕРЖДАЮ:

ВрИО директора ИВЭП СО РАН

_________________ д.б.н. А.В. Пузанов

«29» апреля 2016 г .

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА

в аспирантуру по направлению подготовки 05.06.01 «Науки о Земле»

(профиль – 25.00.27 «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия») Рассмотрена на заседании учёного совета Института Протокол №4 от 29.04.2016 г .

Барнаул – 2016

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 1. Основы гидрологии суши Краткие сведения из истории гидрологии. Понятие о гидросфере. Деление гидрологии на разделы и связь ее с другими науками о Земле. Основные этапы изучения рек и озер на территории России. Запасы воды на Земле. Основные сведения об океанах, морях, крупнейших озерах и реках, оледенении горных районов и полярных стран .

Круговорот воды на земном шаре. Влагооборот и баланс влаги в атмосфере. Основные черты и показатели водного баланса континентов. Водный баланс земного шара .

Время возобновления различных природных вод в процессе круговорота воды .

Ежегодно возобновляемые природные воды и их значение в хозяйственной деятельности человека. Водные ресурсы. Водообеспеченность территории России в целом и наиболее крупных экономических регионов. Дефицитные по воде районы. Значение воды в развитии отдельных отраслей народного хозяйства. Современное водопотребление и его возможное изменение в ближайшей перспективе .

Основные водохозяйственные проблемы России. Регулирование речного стока путем строительства водохранилищ. Развитие мелиорации и гидроэнергетики. Проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов. Пространственная неравномерность распределения водных ресурсов. Водообеспечение Алтайского края и Республики Алтай. Использование водных ресурсов. Виды использования вод .

Водопотребители и водопользователи .

Вредные воздействия вод: наводнения, эрозия почв, переработка берегов водохранилищ, лавины, сели .

Река и ее бассейн 1.1 .

Речная долина и ее элементы. Речное русло и его морфометрические характеристики. Продольный профиль реки. Структура и густота речной сети. Изменение основных характеристик притоков в зависимости от их порядка .

Понятие о режимах движения жидкости. Движение воды в реках. Формула Шези .

Турбулентность русловых потоков. Число Рейнольдса. Спокойные и бурные потоки .

Число Фруда. Распределение осредненных скоростей течения по вертикали и по живому сечению. Циркуляционные течения в русловом потоке. Основные положения полуэмпирической теории турбулентности. Зависимость скорости течения от уклона и шероховатости русла. Связь расходов и уровней воды (кривые расхода). Изменение гидравлических элементов руслового потока в зависимости от уровня воды. Понятие об установившемся и неустановившемся движении воды. Кривые подпора и спада, способы их построения .

Питание рек: дождевое, снеговое, подземное, ледниковое. Фазы водного режима .

Половодье. Паводки. Межень. Осадки как фактор формирования речного стока. Способы и точность измерения осадков. Расчетные характеристики осадков в речном бассейне и способы их определения. Снежный покров и его основные характеристики. Снегомерные съемки. Запас воды в снежном покрове на территории России. Снежный покров на равнине и в горах перед весенним снеготаянием. Интенсивность снеготаяния и способы ее расчета. Водоотдача снежного покрова. Методы определения запасов воды в снежном покрове. Ледники как источник питания рек талыми водами .

Испарение с водной поверхности, способы измерения и расчета. Испарение снега .

Испарение с почвы. Транспирация растительного покрова. Суммарное испарение с поверхности бассейна и способы его расчета; среднее многолетнее значение суммарного испарения на территории России .

Вода в почвогрунтах и ее движение. Влажность и влагоемкость почвы. Залегание подземных вод. Воды зоны аэрации и насыщения, грунтовые и артезианские воды .

Подземное питание рек. Взаимосвязь рек и подземных вод. Закономерности движения подземных вод. Закон Дарси. Факторы и типы подземного питания рек; способы его определения. Основные черты и показатели подземного питания рек России; соотношение поверхностного и подземного стока в различных географических районах страны в разные сезоны года .

Классификации рек по источникам питания и водному режиму (классификации М.И. Львовича и Б.Д. Зайкова). Гидрологическое районирование территории России .

Речной сток. Методы его расчетов и прогнозов 1.2 .

Методы исследований речного стока. Цикличность в многолетних колебаниях годового стока и их причины. Средний многолетний годовой сток (норма стока). Методы и точность его определения при наличии данных гидрометрических наблюдений за стоком. Метод географической интерполяции характеристик стока. Карты нормы стока .

Влияние зональности и высотной поясности физико-географичеких факторов на распределение нормы стока; азональные факторы стока и их учет при определении нормы стока .

Применение теории вероятностей к анализу многолетних колебаний годового стока и к расчетам значений его различной обеспеченности. Используемые в этих расчетах типы кривых распределений, параметры кривых и точность их определения. Формулы для вычисления коэффициента вариации годового стока при отсутствии данных наблюдений о расходах воды .

Внутригодовое распределение стока. Меженный и минимальный сток и его факторы. Зависимость стока от климатических факторов и аккумуляции воды в бассейне реки. Основные черты сезонного распределения стока на территории России. Влияние леса, болот, озер и многолетней мерзлоты почвогрунтов. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток. Статистический и балансовые методы его оценки. Метод учетного руслового баланса Термика и ледовый режим рек 1.3 .

Термика рек. Основные черты термического режима рек России и его связь с климатом и источниками питания рек. Уравнение теплового баланса участка реки;

основные составляющие баланса и способы их расчета. Термические условия появления плавучего льда. Образование внутриводного льда, шуги. Процесс установления ледостава .

Нарастание ледяного покрова. Процессы таяния, разрушения ледяного покрова на реках, тепловой и механический факторы вскрытия рек. Ледоход. Особенности вскрытия больших рек, текущих с юга на север и с севера на юг. Заторы льда .

Гидрология озер, водохранилищ и болот 1.4 .

Происхождение и форма озерных котловин. Крупнейшие сточные и бессточные озера мира. Типы формы ложа водохранилищ, их полезный и полный объем. Основные морфометрические характеристики водоемов и методы их определения. Батиграфические кривые озер и водохранилищ .

Уравнение водного баланса водоема за многолетний период, год, месяц .

Термический режим озер в условиях умеренного климата. Стратификация. Слой скачка, его колебания и устойчивость. Конвективное перемешивание водной толщи, упорядоченное перемешивание озер. Замерзание озер и водохранилищ. Таяние ледяного покрова, дрейф и разрушение льда .

Образование болот и заболоченность территорий. Развитие болот, понятие о болотном массиве. Строение торфяных болот, их типы. Физические свойства торфа .

Водный баланс болот, их тепловой и водный режим. Влияние болот и их осушения на речной сток .

Раздел 2. Гидрохимия поверхностных вод и контроль качества воды Гидрохимия как наука .

Предмет, задачи и современные проблемы гидрохимии .

Состав и строение воды. Растворимость солей и газов. Теория электролитической диссоциации. Ионные равновесия в растворе: гидролиз, константы диссоциации, произведение растворимости, водородный показатель, буферные растворы .

Виды классификации вод. Растворенные газы, главные ионы, биогенные и органические вещества, микроэлементы. Обобщенные показатели состояния природных вод (pH, Eh, Copг., ХПК, БПК5, ПО, минерализация). Взвешенные вещества и классификация их по дисперсности. Природные коллоиды. Обменные процессы на границе раздела вода взвешенное вещество. Донные отложения и их классификация. Влияние донных отложений на качество вод .

2.1. Речные воды Химический состав речных вод и условия его формирования. Гидрохимический режим главных ионов, биогенных и органических веществ; их сезонная изменчивость .

Сток растворенных и взвешенных форм веществ .

2.2. Водоемы Химический состав воды морей и пресных, солоноватых и соленых озер. Суточные и сезонные колебания параметров качества воды в водоемах .

Источники поступления загрязняющих веществ и роль донных отложений в их аккумуляции. Внешняя и внутренняя нагрузка на водоемы. Эвтрофикация и показатели трофности .

2.3. Подземные воды Грунтовые, артезианские, минеральные и гидротермальные воды. Факторы и процессы формирования химического состава подземных вод. Взаимодействие поверхностных и подземных вод .

2.4. Качество природных вод Показатели качества воды и факторы, определяющие качество вод. Процессы самоочищения и само очищающая способность водных объектов. Санитарногигиенические понятия и критерии качества природных вод (воды хозяйственнопитьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного использования). Нормативы качества природных вод (ПДК, ПДВВ, ЭДУ, ЦПКВ в рамках СКИОВО). Сравнительный анализ существующих нормативов качества вод, принятых в разных странах (Россия, США, ЕС) .

2.5. Система мониторинга Понятие о системе мониторинга. Виды систем мониторинга и их задачи на глобальном, региональном и локальном уровнях. Глобальный, фоновый и импактный мониторинг. Дистанционный мониторинг. Биологический мониторинг (отклик живых организмов на загрязнение вод, биотестирование и тест-объекты). Экологическое нормирование и предельно допустимая экологическая нагрузка .

Методы и организация гидрологических наблюдений и исследований. Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Роскомгидромет), ее структура и роль в гидрологическом обеспечении различных отраслей народного хозяйства .

Метрологические аспекты мониторинга. Воспроизводимость и правильность экспериментальных данных. Предел обнаружения и нижняя граница определяемых содержаний. Уровень значимости. Доверительный интервал единичного определения и среднего. Сравнительная оценка результатов при помощи t-критерия, критерия Стьюдента. Систематические и случайные ошибки. Сложение случайных ошибок .

Условие значимости цифр экспериментальных данных. Представление результатов аналитических исследований .

2.6. Средства контроля состояния водных ресурсов Представительный отбор проб (объем выборки проб для различного уровня и масштаба оценок). Временные факторы при отборе проб. Методы консервации и условия хранения жидких, твердых и газообразных проб .

Методы анализа: химические (гравиметрия, титриметрия); электрохимические (потенциометрия, ионометрия, кондуктометрия, полярография, инверсионная вольтамперометрия); спектральные (атомная спектроскопия, молекулярная спектроскопия, ИК-спектрометрия, магнитная радиоспектроскопия); радиометрические (нейтронно-активационный, изотопного разбавления, радиометрический);

хроматографические (газовая, газо-жидкостная и жидкостная хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография, хромато-масс-спектрометрия) .

2.7. Рациональное использование и охрана водных ресурсов Водное законодательство России. Основные положения Водного кодекса РФ .

Использование водных ресурсов в народном хозяйстве. Потребности отдельных отраслей в воде с учетом ее количества и качества. Государственный учет вод и водный кадастр .

Организация системы статистической отчетности в России по водопотреблению и водоотведению. Методические основы расчета водохозяйственных балансов .

Управление качеством воды. Очистка природных и сточных вод .

ВОПРОСЫ для подготовки к вступительному экзамену

Предмет, задачи и составные части гидрологии .

1 .

Влагооборот и баланс влаги в атмосфере .

2 .

Классификация водных объектов .

3 .

Понятие о водном балансе. Баланс растворенных и взвешенных веществ в водном 4 .

объекте .

5. Питание рек и составляющие водного баланса .

6. Воды зоны аэрации и насыщения, грунтовые и артезианские воды .

7. Связь расходов и уровней воды (кривые расхода) .

8. Пространственная неравномерность распределения водных ресурсов .

Количественные оценки водообеспеченности территорий .

9. Внутригодовое распределение стока и его зависимость от климатических факторов .

10. Цикличность в многолетних колебаниях годового стока и их причины .

11. Влияние зональности и высотной поясности на распределение нормы стока .

12. Основные морфометрические характеристики водоемов и методы их определения .

13. Испарение с водной поверхности, способы измерения и расчета .

14. Снежный покров и его основные характеристики. Виды снегомерной съемки .

15. Интенсивность снеготаяния и способы ее расчета .

16. Уравнение теплового баланса участка реки: основные составляющие и способы их расчета .

17. Водный баланс болот, их тепловой и водный режим .

18. Главные минеральные компоненты химического состава природных вод и источники их поступления .

19. Химический состав и строение воды .

20. Понятие солености и минерализации. Способы выражения и классификация природных вод по величине минерализации .

21. Обобщенные показатели состояния природных вод (pH, Eh, Copг., ХПК, БПК5, ПО, минерализация) .

22. Понятие о буферности и буферных растворах. Основные буферные растворы, буферная емкость природных вод .

23. Дисперсные системы в природных водах .

24. Условия образования коллоидных систем, их устойчивость и разрушение .

Коагуляция и флокуляция .

25. Окислительно-восстановительный потенциал и его значение при изучении природных вод .

26. Растворимость природных минеральных соединений и их роль в формировании химического состава вод в различных природных зонах .

27. Биогенные элементы и вещества .

28. Основные соединения азота и его окислительные состояния .

29. Органическое вещество в природных водах .

30. Классификация природных вод по принципу преобладающих ионов .

31. Зависимость концентрации ионов от расходов воды в реках .

32. Сток растворенных веществ и его характеристики .

33. Существующие нормативы качества природных вод .

34. Нормирование вод по видам их использования .

35. Государственный водный кадастр. Гидрохимический раздел, его структура, периодичность издания .

36. Гидрологический и гидрохимический мониторинг: организация систем мониторинга и их задачи .

37. Методы спектрального анализа природных вод и сточных вод .

38. Методы консервации и условия хранения жидких, твердых и газообразных проб .

39. Виды очистки природных и сточных вод .

Критерии оценки знаний претендентов на поступление в аспирантуру по направленности (профилю) 25.00.27 «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия»

Оценка ответов претендентов на поступление в аспирантуру по направленности (профилю) 25.00.27 «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия» производится по пятибалльной шкале и выставляется согласно критериям, приведенным в таблице .

–  –  –

ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература:

Алекин, О.А. Основы гидрохимии / О.А. Алекин. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. –442 с .

1 .

Алексеевский Н.И. Гидрофизика. М.: ACADEMIA, 2006 .

2 .

Бураков, Д.А. Основы метеорологии, климатологии и гидрологии/ Д.А. Бураков. – 3 .

Красноярск: Изд-во Красноярского государственного аграрного университета, 2011. – 4 .

278 с .

5. Бураков, Д.А. Эрозия почв/ Д.А.Бураков, Е.Э. Маркова. – Красноярск: Изд-во

6. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1983. 702 с .

7. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков / К.В. Гришанин. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 428 с .

8. Михайлов, В.Н. Гидрология / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский, С.А. Добролюбов .

– М.: Высшая школа, 2005. – 463 с .

9. Коренман И.М. Методы количественного химического анализа. - М: Химия, 1989 .

10. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Формировапние химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды. М.: Наука, 2010 .

11. Никаноров А.М. Гидрохимия. Ростов-на-Дону: «НОК», 2008. 462 с .

12. Перельман А.И. Геохимия. - М.: Высшая школа, 1989 .

13. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Часть 1 / под. ред .

Л.В. Боевой. – Ростов-на-Дону. – «НОК», 2009. – 1044 с

14. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. - М.: Мир, 1979 .

15. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология, М.: Недра, 1996 .

Дополнительная литература:

Великанов, М.А. Гидрология суши / М.А. Великанов. – Л., 1964. –403 с .

1 .

Вершинин, А.О. Крутовский, Ю.И. Каменсков. – Томск: изд-во ТГУ, 2007. – 212 с .

2 .

Грани гидрологии (Под редакцией Джона К. Родда), Л.: Гидрометеоиздат, 1980 3 .

Земцов, В.А. Русловые и пойменные процессы рек Сибири / В.А. Земцов, Д.А .

4 .

Иванов, К.Е. Гидрология болот / К.Е. Иванов. – Л., 1953. 238 с .

5 .

Котляков, В.М. Снежный покров Земли и ледники / В.М. Котляков. – Л., 1968. –479 с .

6 .

7. Лозовик П.А. Геохимическая классификация поверхностных вод гумидной зоны на основе их кислотно-основного равновесия // Водные ресурсы. 2013. Т. 40. № 6. С. 583Маккавеев, Н.И. Русловые процессы / Н.И. Маккавеев, Р.С. Чалов. – М., МГУ, 1986. – 264 с .

9. Методические рекомендации по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям № 250-895 от 21.07.1988 г. Гидрометеоиздат, СПб .

10. Никаноров А.М., Брызгало В.А. Реки России. Часть I. Реки Кольского Севера (гидрохимия и гидроэкология). Ростов-на-Дону: «НОК», 2009. 200 с .

11. Никаноров А.М., Брызгало В.А. Реки России. Часть II. Реки Европейского Севера и Сибири (гидрохимия и гидроэкология). Ростов-на-Дону: «НОК», 2010. 296 с .

12. Папина Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в речных экосистемах. - Аналитический обзор (Монография). – Новосибирск: Изд. ГПНТБ СО РАН, 2001, 58 с., (Сер. Экология. Вып. 62) .

13. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. Л.: Недра, 1975. 207 с .

14. Чеботарев, А. И. Общая гидрология / А.И. Чеботарев. – М.: Гидрометеоиздат, 1975. – 544 с .

15. Handbook on the toxicology of metals (Eds: G.F. Nordberg, B.A. Fowler, M. Nordberg, L.T. Friberg), 2007, Elservier .

16. Sediment dynamics and pollutant mobility in rivers: an interdisciplinary approach (Eds. В .

Westrich; U. Frstner,) 2007, Hardcover,ISBN: 978-3-540-34782-8

17. Zhen-Gang Ji. Hydrodynamics and water quality. 2008, John Wiley & Sons, Inc .

Разработчик:

Начальник ХАЦ ИВЭП СО РАН, д-р хим. наук __________________ Т.С. Папина

Согласовано:

Зам. директора по НР, канд. биол. наук, доц. ____________________ Д.М. Безматерных Ответственный за направление, д-р геогр. наук, проф. ________________________________________ Б.А. Красноярова Ученый секретарь, канд. физ.-мат. наук _________________________ Д.Н. Трошкин Начальник ОК_______________________________________________ Э.Г. Сыргулева