УМК по учебной практике "Гидрологические наблюдения" для специальности 280711 "Рациональное использование природохозяйственных комплексов"
учебно-методическое пособие

Департамент образования и науки Кемеровской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Среднего профессионального образования

« Анжеро - Судженский политехнический колледж»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ

«ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ»

для студентов специальности

280711 Рациональное использование природохозяйственных комплексов

Анжеро-Судженск

Разработчик (и): Булдина Наталья Сергеевна, преподаватель ГБОУ СПО «Анжеро - Судженский политехнический колледж»

Рецензент:  Мезенцев А.В. канд. геогр. наук, доцент кафедры гидрологии Томского государственного университета

УМК составлен в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта (далее ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее СПО) 280711 «Рациональное использование природохозяйственных комплексов» и снабжено указаниями по проведению гидрологических наблюдений на озере и реке.

Предназначено для студентов колледжа специальности 280711«Рациональное использование природохозяйственных комплексов».

ГБОУ СПО Анжеро - Судженский политехнический колледж 2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..4

Программа гидрологической учебной практики………………………………….5

1. План проведения практики ……………………………………………………11
2. Правила техники безопасности………………………………………………..13
3. Гидрометрические работы…………………………………………..………...14

1. Измерение расхода воды гидрометрической вертушкой………..…..14
2.  Измерение расхода воды поплавками……………………………..….14
3. Измерение расхода воды глубинными поплавками и поплавками –интеграторами ……………………………………………………..………….……16
4.  Измерение расхода воды гидравлическим способом……………..17

4. Порядок проведения практических работ………………………….…………17

        4.1. Проведение гидрологических работ на реке …………………..……….17

        4.2 Проведение гидрологических  работ на озере ……………….…………18

5. Литература ……………………………………………………………………....18

6. Форма оформления отчета по практике ………………………..……………..19

ВВЕДЕНИЕ

Целями гидрологической учебной практики являются закрепление теоретических знаний, полученных во время лекционных и практических анятий по дисциплине «Гидрология»,  освоение методики полевых гидрологических исследований, а также расширение  общего географического кругозора.

Во время прохождения практики обучающийся должен освоить  методики полевых гидрологических исследований, обработки и интерпретации  полученных материалов; ознакомиться с гидрологическими характеристиками различных водных объектов (море, река, озеро, канал), а также с  экологическими проблемами водных объектов,  самостоятельно  провести  гидрологические и полевые гидрохимические измерения; написать и защитить  отчет по практике в составе бригады.

Во время практики студент обязан

- полностью выполнять требования программы практики;

- соблюдать правила техники безопасности и охраны труда в полевых условиях, в лабораториях и учебных корпусах;

- творчески относиться к выполнению учебных заданий;

- выполнять указания  руководителей практики;

- нести ответственность за выполненную работу и результаты;

- регулярно и аккуратно вести   текущие записи;

- своевременно представить и защитить отчет о результатах практики.

Гидрологическая практика базируется на теоретических знаниях, полученных в ходе изучения таких дисциплин  профессионального  цикла, как «Гидрология», «Учение о гидросфере», «Климатология с основами метеорологии», «Геодезия».  Большое значение имеет также использование навыков правильной обработки и оформления результатов наблюдений, проведение расчетов, составления таблиц, графиков, отчетов о наблюдениях и измерениях природных явлений и процессов,  

Обучающийся при выходе на практику должен обладать знаниями о  распределении природных вод на поверхности земли и в земной коре; особенностях взаимодействия поверхностных и подземных вод; круговороты воды; классификации рек и подземных вод; водные свойства горных пород; химический состав природных вод;  должен владеть методами определения расходов вод; построения гидрографов и методами их расчленения; методиками обработки химических анализов воды и экологической оценки ее качества; методами установления зон санитарной охраны водных объектов;  должен иметь представление о гидрогеологических структурах, зонах интенсивности водообмена, формировании поверхностных и подземных вод.

Цель и задачи гидрологической учебной практики

Целями гидрологической учебной практики, полученных во время лекционных и практических занятий по дисциплине «Гидрология»;

• освоение методики полевых гидрологических исследований;
• расширение  общего географического кругозора.

Задачами  гидрологической учебной практики     являются

• Освоение  методики полевых гидрологических исследований, обработки и интерпретации  полученных материалов;
• знакомство с гидрологическими характеристиками различных водных объектов (море, река, озеро, канал)
• ознакомление с экологическими проблемами водных объектов
•  самостоятельное проведение гидрологических измерений;
• написание отчета

2. Место и время проведения гидрологической учебной практики.

В связи с базированием студентов на учебно-научной базе в п. Рыбное для  проведения учебно-полевой  гидрологической практики традиционно используется озеро Алчедат в г. Анжеро-Судженск, река Яя.

Также практика может проводиться в форме однодневных пеших и автобусных  радиальных маршрутов в г. Кемерове, окрестностях города, (в зависимости от цели данного занятия и погодных условий). Группа студентов совместно с преподавателем отправляется к месту проведения практики с соответствующим инвентарем.

4. Компетенции обучающегося, формируемые  в результате  прохождения учебной практики.

В результате прохождения учебной практики студент должен приобрести следующие:

навыки:

- соблюдения техники безопасности при проведении гидрологических  наблюдений;

-  в анализе гидрологических характеристик;

умения:

- подготавливать к работе приборы и оборудование;

- снимать и обрабатывать результаты;

- оформлять результаты в виде отчетов;

общие и профессиональные компетенции:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес;

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями;

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий;

ПК 1.1.Проводить мониторинг окружающей природной среды;

ПК 1.2. Планировать и организовывать работу функционального подразделения по наблюдению за загрязнением окружающей природной среды.

5. Структура и содержание гидрологической учебной практики  

Общая трудоёмкость учебной практики составляет  36 часов.

При проведении гидрологической практики, используется следующий план проведения:

6. Образовательные, научно-исследовательские и научно-производственные технологии, используемые на гидрологической практике  

При проведении практики используются образовательные технологии, позволяющие развить аналитические, практические, коммуникативные, социальные навыки, в том числе предметно-ориентированные (технология постановки цели, технология полного усвоения, технология концентрированного обучения)  технологии, а также личностно-ориентированные технологии (технология обучения как учебного исследования, технология коллективной мыследеятельности, технология эвристического обучения).

Учебно-методическое и информационное обеспечение гидрологической учебной практики  

Основные источники:

1. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Гидрологические наблюдения и работы на больших и средних реках  [Текст]:  Вып 6, ч.1.- Л.: Гидрометеоиздат, 2008. - 384 с.

Дополнительные источники: 

1. Правила по технике безопасности при производстве наблюдений и работ на сети Госкомгидромета [Текст]. - М.: Гидрометеоиздат, 1983. – 267 с.
2. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Гидрометеорологические наблюдения на озерах и водохранилищах [Текст]:  Вып. 7, ч.  I. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 291 с.

Интернет-ресурсы:

1. 1. Единое окно доступа к образовательным ресурсам  http://window.edu.ru/ 

Материально-техническое обеспечение учебной практики по гидрологии

Оборудование: термометр, водомерная рейка, гидрометрическая вертушка; приборы для определения гидрометеорологических параметров состояния окружающей среды.

База практики: учебный класс.   Помещения, соответствуют действующим санитарным и противопожарным нормам, а также требованиям техники безопасности при проведении учебных и научно-производственных работ

7. Формы отчетности по итогам прохождения практики

Отчет по гидрологической практике составляется каждой бригадой. Титульный лист оформляется в соответствии со стандартными требованиями к оформлению работ студентов, с полным списком участников работ (в соответствии с Приложением 1).

Каждая бригада осуществляет защиту своего отчета коллективно в последний день практики. На защите отчета руководителем практики не только проверяется его содержание, но и проводится обсуждение полученных данных и их анализа.

 Вопросы для самостоятельной работы и дифференцированного зачета:

1. Речной сток и его характеристики
2. Русловые деформации (классификация, схема переката с объяснением)
3. Распределение скоростей в реке
4. Водные свойства грунтов
5. Водный режим грунтовых вод
6. Гидравлическая связь
7. Водный баланс грунтовых вод
8. Водный баланс озера.
9. Течения, волнения и перемешивание вод в озерах.
10. Термический и ледовый режим озер
11. Водохранилища. Классификация. Морфометрия
12. Водный баланс болота
13. Гидрохимические показатели вод
14. Минерализация и соленость
15. Роль подземных вод в физико-географических процессах
16. Озера. Определение. Классификация по размеру
17. Колебания уровня воды в озерах

1. План проведения практики

2. Правила техники безопасности

Общий инструктаж по технике безопасности (ТБ) проводится   ответственным за организацию  учебно-полевых практик. Все студенты должны проходить вводный инструктаж перед выездом на практику и расписаться в журнале по ТБ. По приезду на место прохождения практики руководитель проводит инструктаж на рабочем месте с регистрацией в журнале инструктажа на рабочем месте. Ответственность за обеспечение безопасных условий труда в полевых работах возлагается на непосредственного руководителя практики.

Основные правила по ТБ:

1. К полевой практике допускаются студенты  прошедшие медосмотр и сделавшие необходимые прививки. Лица, имеющие медицинские противопоказания к участию в работе в полевых условиях не допускаются.
2. Студенты должны носить головные уборы, одежду и обувь, удобные для работы. Используемый в работе инструмент должен быть в исправном состоянии.
3. При несчастном случае, произошедшем во время выполнения полевых работ необходимо немедленно сообщить об этом руководителю практики, оказать первую медицинскую помощь; если необходимо организовать доставку в лечебное учреждение, при этом сохранив обстановку в том виде, в каком она была до начала расследования и своевременно расследовать причины.
4. До выезда на полевые работы проводятся занятия по разъяснению специфики полевых работ и природных особенностей района базирования.
5. В целях предупреждения пожаров запрещается   разводить костры в пожароопасных местах, без разрешения руководителя  сушить одежду на кострах, печах.
6. Группа, выезжающая на полевую практику, должна быть снабжена медицинской аптечкой, и пособием по оказанию первой медицинской помощи.
7. Для лиц, выходящих на маршрут, должен быть установлен контрольный срок возвращения на базу практики. Отсутствие их после контрольного срока возвращения в лагерь рассматривается как чрезвычайное происшествие. Поиск начинается после истечения контрольного срока.
8. При работе в речных долинах и оврагах с крутыми обрывистыми склонами передвижение и осмотр обнажений должны производиться очень осторожно, особенно после сильных дождей.
9.  Противопоказано использование  в питьевых целях воды из несанкционированных источников и  открытых водоемов.
10.  Студентами должны строго соблюдать правила личной и лагерной гигиены и санитарии, поддерживать чистоту на базе практики и   помещениях базы.
11.  По окончании работы   студентам запрещается покидать место работ  без разрешения руководителя. После окончания работ возвращение в пункт конечного прибытия разрешается только под руководством руководителя практики.

3. Гидрометрические работы

3.1 Измерение расхода воды гидрометрической вертушкой

Многоточечный (детальный) способ предусматривает измерение расхода воды по увеличенному против обычного числу скоростных вертикалей 10-15 с измерением скорости в 5-10 точках (пов.;0,2;0,6;0,8;дно-при свободном русле; пов.;0,2;0,4;0,6;0,8;дно-при несвободном русле) на каждой вертикали. Многоточечный способ даёт наиболее точное значение расхода.

На вновь открытых гидростворах в первый год их действия расходы воды измеряют многоточечным способом (не менее 10 расходов воды при разных фазах режима).

Основной способ, когда число скоростных вертикалей уменьшается в 1.5-2 раза по сравнению с детальным, а скорости течения измеряются в 2-3 точках на каждой вертикали.

Интеграционный способ по вертикалям применяется при глубинах более 1 м и скоростях течения более 0.2 м/с. Измерение производится с помощью интегральной установки ГР-101.

Ускоренный способ применяется при быстрых изменениях уровня за время измерения расхода воды при интенсивной деформации русла, при наличии переменного подпора и в других неблагоприятных условиях.

Сокращенные способы предусматривают измерение расхода воды по средней скорости на 1-2 репрезентативных вертикалях или единичной скорости в точке 0.2 её рабочей глубины.

3.2 Измерение расхода воды поплавками

Измерения поверхностными поплавками. Точность поплавочных измерений существенно ниже, чем вертушечных, поэтому поверхностные поплавки применяются при рекогносцировочных обследованиях рек, выходе вертушек из строя. При интенсивном ледоходе, когда вертушечные измерения становятся невозможными, а в качестве поплавков служат отдельные льдины.

Поплавочные измерения проводят при штиле или небольшом ветре 2-3 м/с . По берегу параллельно основному направлению течения прокладывается магистраль и перпендикулярно к ней разбиваются три створа: верхний, средний и нижний. Расстояние между створами назначается такое, чтобы продолжительность хода поплавков между ними составляла не менее 20 секунд.

Измерение скорости течения поверхностными поплавками состоит в определении времени прохождения ими расстояния от верхнего до нижнего створа и мест прохождения через средний створ.

В пусковом створе забрасывается с берега или пускается с лодки первый поплавок, и в момент прохождения им верхнего створа по сигналу наблюдателя, стоящего в этом створе, техник пускает секундомер. В момент пересечения поплавком среднего створа отмечается место прохождения от постоянного начала по размеченному канату или засечками с берега угломерным инструментом. При прохождении поплавком нижнего створа по сигналу наблюдателя, стоящего у этого створа, техник останавливает секундомер.

Следующий поплавок пускается на некотором расстоянии от первого, и вся работа по измерению скорости течения повторяется в том же порядке. Всего пускается 15-20 поплавков, равномерно распределенных по ширине реки.

Если невозможно пустить поплавки по всей ширине реки, например на реках, с быстрым течением, где поплавки сносятся к середине потока, расходы воды определяются по наибольшей поверхностной скорости. В этом случае на стрежневую часть потока пускается 5-10 поплавков. Из всех пущенных поплавков выбираются три с наибольшей продолжительностью хода, отличающиеся друг от друга по времени не более чем на 10%; при большем отклонении продолжительности хода пускается ещё 5-6 поплавков.

Запись результатов измерений расходов воды поплавками ведётся в книжке КГ-7М(н).Для определении скорости течения строится график продолжительности хода поплавков, на котором по горизонтальной оси откладываются расстояния от постоянного начала до места прохождения поплавками среднего створа, а по вертикальной оси – продолжительность хода поплавков между верхним и нижними створами. По нанесённым точкам проводится осредненная эпюра распределения продолжительности хода поплавка по ширине реки. В местах перегибов эпюры, а при плавной её форме через равные расстояния назначается не менее 5-6 скоростных вертикалей, которые для удобства обработки совмещаются с промерными вертикалями. Для каждой скоростной вертикали вычисляется поверхностная скорость течения путем деления расстояния между верхним и нижним створами на продолжительность хода поплавка.

Умножая площади отсеков между скоростными вертикалями на полусумму поверхностных скоростей на них, получают частичные фиктивные расходы воды. Их сумма, с учетом краевых коэффициентов дает общий фиктивный расход воды Qф. Действительный расход вычисляется по формуле: Q=KQф, К – переходный коэффициент, который вычисляется по формуле Д.Е.Скородумова

К=с2/5/с2/3+1,6

Если с помощью поплавков измерена наибольшая поверхностная скорость, то она используется для вычисления расхода воды Q=KнаибVнаибF, где Vнаиб- среднее значение скоростей трех наиболее быстрых поплавков; Kнаиб=1-5,6ghI/Vнаиб (h-средняя глубина потока; g-ускорение свободного падения)F-площадь водного сечения.

3.3 Измерение расхода воды глубинными поплавками и поплавками-интеграторами

Поплавки этого вида используются для измерения сравнительно малых скоростей течения (до 0,15-0,20 м/с), когда вертушечные измерения мало надежны. И для определения границ мертвого пространства. Скорости течения измеряются с лодки, на которой устроены из трех горизонтальных реек створы: верхний, средний и нижний на расстоянии друг от друга через 1 м. при помощи шеста пускается глубинный поплавок. По секундомеру определяется время прохождения поплавком расстояния от верхнего до нижнего створа. В каждой точке поплавок пускается не менее трех раз. Скорость в точке вычисляется делением длины базиса- расстояния между створами на среднюю продолжительность хода поплавка. Расход воды вычисляется аналитическим способом аналогично расходу воды, измеренному вертушкой, записи ведутся в КГ-3М (н).

3.4 Измерение расхода воды гидравлическим способом

Используется когда измерить расход воды другими способами не представляется возможным. Расход воды вычисляется по формуле Q=VсрF, Vср=C RJ,где R-гидравлический радиус; J-продольный уклон; C-скоростной коэффициент или коэффициент Шези C=1/nR x-1,5 n при R<1 м;x-1,3 n при R>1 м.

4. Порядок проведения практических работ

1. Проведение гидрологических работ на реке

При работах на водотоках бригады разбиваются на группы по виду работ: группа глазомерной съемки, группа измерения глубин, группа измерения скоростей течений, группа измерения температуры воды, прозрачности и цветности. Отдельно выделяют пару студентов, ответственных за физико-географическое описание изучаемого участка территории. Глазомерная съемка производится посредством взятия азимутов и измерения расстояний парами шагов. При этом охватывается обычно территория на 5 метров вглубь береговой зоны и на 10 метров выше и ниже выбранного створа. Если ставится задача маршрутной съемки, то работы идут вдоль всего маршрута. Глубины измеряются на выбранном створе (обычно используются мосты), измерения проводят ручным лотом через 1 (на больших реках через 2) метра, начиная от уреза левого берега. Все данные измерений записываются в журнал. Если для измерения скорости течения используется гидрометрическая вертушка, во время измерения глубин на створе сразу закладываются промерные вертикали, на которых затем производят измерения скоростей. На маловодных речках производится не менее трех измерений – на глубине 0,10 м от поверхности, на середине глубины и на расстоянии 0,10 м от дна. Отдельная группа студентов занимается измерением температуры воды с помощью водного термометра, а также прозрачности с помощью диска Секки и определяет цвет воды с использованием шкалы цветности.

2. Проведение гидрологических работ на  озере

Работы на озере проводятся теми же гидрологическими приборами, за исключением гидрометрической вертушки. Для измерения глубин водоемов желательно использовать плавсредства. При их отсутствии, работы производятся с мостов или с берега. На водоеме выполняется глазомерная съемка озера с прилегающим участком берега до 5 м вглубь от уреза воды по всему периметру озера. Закладываются линии створов в различных частях озера, где производится измерение глубин. Также измеряются температура воды, прозрачность, цветность, а также производится физико-географическое описание  местности.

5. Литература

Основная литература:

1. Полевая общегеографическая практика: Учебное пособие / науч. ред. В.В. Орленок РГУ. – Калининград, 2007. библиотека РГУ им.И.Канта
2. Богословский Б. Б. и др. Общая гидрология. Гидрология суши. Л., ГИМИЗ, 1984. библиотека РГУ им.И.Канта

Дополнительная литература:

1. Голубев Г. И., Михайлов В. В., Чуткина Л. П. Общая гидрология. Методические указания. Изд. МГУ, 1982. библиотека РГУ им.И.Канта Читальный зал №1
2. Общая гидрология: Методические указания к лабораторным работам / Сост. П.П.Кучерявый, С.Н.Тупикин, Н.Н.Лазарева, Д.О.Хабузова; Под ред. проф. В.В.Орленка. Калининград: Изд-во КГУ, 2001. – 44с. библиотека РГУ им.И.Канта Читальный зал №1

Интернет-ресурсы:

2. Единое окно доступа к образовательным ресурсам  http://window.edu.ru/ 

6. Форма оформления отчета по практике

Департамент образования и науки Кемеровской области

государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Анжеро-Судженский политехнический колледж»

специальность: 280711Рациональное использование природохозяйственных комплексов

УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Технический отчет

УП 280711.00.00 ТО

                                                            Выполнил:

                                                                      студент гр.311

                                                                 Арышев В.С.

                                                             Проверил:

                                                               Булдина Н.С.

Содержание отчета:

Титульный лист

Содержание

Введение (указание периода прохождения практики, организационной разбивки на количество бригад, руководителя практики, места прохождения; перечисление объектов исследования; цели  и задачи практики; приобретенные практические навыки)

Глава 1. Краткая характеристика используемых приборов (чертеж, предназначение, составляющие части, порядок взятия отчета)

Глава 2. Краткая физико-географическая характеристика района проведения практики (текстовая часть, карта-схема)

Глава 3. Характеристика гидрологической системы «Озеро Алчедат – река Яя)

§ 1. Озеро Алчедат (дд.мм.гг, физико-географическое описание; план маршрутной глазомерной съемки с таблицей измеренных расстояний и углов ; рисунки  поперечных профилей дна озера на створах; журнал измеренных глубин озера на створах; журнал измерений показателей физических свойств воды на опорных точках ; графики/диаграммы распределения полученных величин по  реперным точкам; результаты гидрохимических измерений; описание экологической ситуации на объекте;  анализ полученных данных).

§ 2. Река Яя (дд.мм.гг, физико-географическое описание; план маршрутной глазомерной съемки с таблицей измеренных расстояний и углов; рисунки  поперечных профилей дна реки на створах; изотахи и эпюры скоростей течения, журнал измеренных глубин на створах; журнал измерений показателей физических свойств воды на опорных точках ; графики/диаграммы распределения полученных величин по  реперным точкам; таблица расчетов расходов воды по измеренным данным; результаты гидрохимических измерений; описание экологической ситуации на объекте; анализ полученных данных).

Заключение (с указанием основных результатов полученных исследований).

Список использованной литературы.