Техника безопасности при проведении гидрологической практики

Набережные Челны - 2006

Составители Т.В.Гайфутдинова, А.М.Гайфутдинов

Методические указания по учебной гидрологической практике/Сост. Т.В.Гайфутдинова, А.М.Гайфутдинов; НГПИ. Наб.Челны, 2006.

Методические указания предназначены для студентов 2-го курса географического факультета специальности «учитель географии», проходящих учебную полевую гидрологическую практику на территории г. Набережные Челны и его окрестностей.

Могут использоваться при прохождении учебной полевой комплексной географической практики, проведении преддипломных географических исследований студентами 3-5 курсов, а также учителями географии, биологии, естествознания при изучении природы родного края.

Т.В.Гайфутдинова, А.М.Гайфутдинов, составление, 2006

Набережночелнинский государственный педагогический институт, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ..................... 4

1.1. Цели и задачи практики. Планирование учебной работы.............. 4

1.2. Полевое снаряжение.......................................................................... 8

1.3. Техника безопасности при проведении гидрологической практики 8

2.МЕТОДИКА ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................... 9

2.1.Ведение полевого дневника............................................................... 9

2.2. Гидрологические измерения на реках.............................................. 9

2.2.Изучение озер и родников............................................................... 17

2.3. Определение физических и химических свойств воды.................. 17

Список рекомендуемой литературы...................................................... 20

«Приложение 1»..................................................................................... 21

1. ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

Цели и задачи практики. Планирование учебной работы

Полевая практика по гидрологии является важным звеном в процессе формирования общих географических знаний и умений у студентов педагогического института географического факультета. По действующему учебному плану на географическом факультете НГПИ ее проведение запланировано в четвертом семестре. К этому времени завершается изучение таких курсов, как: гидрология, метеорология и климатология, геология и др. Студенты получают также знания по основам топографии и картографии. Таким образом, формируется теоретическая база для проведения данной практики, главной целью которой является формирование умения у студентов применять знания, полученные в процессе изучения географических курсов, при решении практических задач по гидрологии; воспитание бережного отношения к природе. Цели организации отдельных работ гидрологической практики - это:

- обобщение знаний по гидрологии;

- формирование навыка работы с картографическим материалом;

- знакомство с приемами и методами полевых гидрологических исследований;

- формирование умений работы с приборами при проведении гидрологических измерений;

- формирование умений обработки гидрологических данных, анализа полученных результатов.

Не менее важным для будущих школьных учителей географии является овладение навыками организации наблюдений за водными объектами и проведения экскурсий по изучению природы родного края.

За время полевой практики по гидрологии студент должен научиться:

1) проводить инструментальную или глазомерную съемку озера, участка реки;

2) измерять ширину, глубину реки, выполнять промерные работы;

3) определять прозрачность, цвет, температуру, загрязненность воды;

4) изучать органический мир реки, озера;

5) измерять скорость течения реки гидрометрической вертушкой, поверхностными поплавками, рассчитывать расход воды в реке, графически изображать распределение скорости по ширине и глубине;

6) определять грунтовые и межпластовые воды, их дебит и физические свойства, описывать их источники;

7) устанавливать взаимосвязи поверхностных и подземных вод с другими компонентами природы;

8) составлять гидрографические характеристики рек, озер и других гидрологических объектов;

9) организовывать изучение водных объектов учащимися.

Район организации практики - Тукаевский район Республики Татарстан, окрестности города Набережные Челны, бассейн реки Шильна.

Проведение гидрологической практики делится на три периода: подготовительный, полевой и период камеральной обработки. Календарно-тематический план проведения практики представлен в виде таблицы 1.

Таблица 1.

Календарно-тематический план гидрологической практики.

День проведения	Период практики	Содержание работы	Оборудование
		Вводная лекция. Инструктаж по технике безопасности на полевой гидрологической практике. Формирование бригад, назначение бригадиров. Работа с картографическим материалом и другими источниками. Описание реки.	Журнал по технике безопасности. Топографическая карта района практики, тематические карты (климатическая, геологическая, почвенная, растительности карты РТ), калька, компас, карандаш, линейка, циркуль-измеритель, лупа, калькулятор, транспортир, палетка, полевой дневник
		Морфометрические измерения на местности. Обработка результатов. Изучение родников. Описание озера.	Карандаш, линейка, полевой дневник, веревка (трос), размеченная через 1 м, размеченный сантиметровыми делениями шест длиной не менее 2 м, секундомер, рулетка, водный термометр, стеклянный цилиндр высотой не менее 20 см, колба с пробкой, поплавки (10 шт). См. 3 день практики + ведро (или сосуд известного объема), лопата, простейший нивелир, карта парка Прибрежного.
		Обработка результатов полевых исследований. Написание отчетов по гидрологической практике.	Чертежные инструменты, бумага.
6 Зачет

Подготовительный период.

Подготовительный период – это начало практики, которое составляют первый и второй дни практики (см. табл.1). На основе обработки картографического материала и анализа литературы ведется сбор информации о происхождении названий водных источников и их экологическом состоянии, выявляются условия формирования гидросети района, влияния на нее климата, геологического строения и рельефа, облесенности территории. Составляется гидрографическая характеристика реки по следующему плану:

1.1. Название реки. Происхождение названия.

1.2. Положение истока и устья реки и их абсолютные высоты.

1.3. Общее направление течения.

1.4. Определение принадлежности реки к какому-либо бассейну (моря, озера, реки).

1.5. Является главной рекой или частью речной системы. Притоком какого порядка она является по системе Философова - Сталера.

1.6. Длина реки и ее притоков.

1.7. Морфометрические показатели бассейна реки:

1.7.1. площадь

1.7.2. конфигурация

1.7.3. длина бассейна (расстояние по прямой от устья главной реки до точки водораздела, ближайшей к истоку).

1.7.4. средняя ширина бассейна (площадь делится на его длину)

1.7.5. наибольшая ширина (определяется по прямой, перпендикулярной длине бассейна в самом широком месте.

1.7.6. Площадь лесов, озер и болот в бассейне реки.

На основе проведенных измерений по топографическим картам рассчитываются следующие показатели:

- Коэффициент извилистости реки (или отдельных участков) К=L / l, где L – длина реки, l – прямая, соединяющая исток и устье.

- Падение реки ∆ h= H1- H2, где H1, H2 – высота истока и устья соответственно.

- Уклон (падение на каждый километр) I=∆ h / l.

- Густота речной сети бассейна D – отношение длины всех рек бассейна Σ L к его площади F, вычисляется по формуле D= Σ L/F (в километрах на квадратный километр).

- Коэффициенты лесистости, озерности, заболоченности водосбора (расчитываются как отношение их площади к площади бассейна, например, Коз=(fоз/F)*100 );

Обязательным является построение гидрографической схемы системы реки.

Полевой период.

Изучение водных объектов на местности осуществляется в третий и четвертый дни практики. С помощью глазомерной съемки составляется план местности с исследуемым участком реки.

Описание реки ведется на опорных точках (створах) по следующему плану:

2.1. Русло реки. Врез русла. Характер правого и левого берегов. Тип грунта дна русла реки.

2.2. Ширина реки.

2.3. Извилистость. Выяснить количество излучин и их элементы на исследуемом участке реки. Выявить особенности распределения глубин, выяснить формирование плесов и перекатов и наметить фарватер.

2.4. Разветвленность русла.

2.5. Русловые образования.

2.6. Глубина реки.

2.7. Пойма реки. Ширина, поверхность, элементы поймы, тип, растительность. Определить признаки подъема и спада воды, высоты весеннего половодья.

2.8. Долина реки. Ширина по дну долины и между коренными берегами, высота коренного берега над террасой, поймой, урезом воды, крутизна склонов, расчлененность, наличие следов современного размыва. Террасы, их количество и элементы, степень выраженности, морфометрические показатели.

2.9. Речная вода. Физические и химические свойства. Выходы грунтовых вод. Источники загрязнения. Хозяйственное использование.

2.10. Органический мир рек. Водная растительность, животный мир (по собственным наблюдениям, данным опроса и литературным источникам).

Рассчитываются следующие показатели (для всех створов):

- Площадь водного сечения реки F;

- Средняя глубина водного сечения (определяется как частное от деления площади водного сечения на ширину);

- Смоченный периметр Р – длина линии соприкосновения потока и русла;

- Гидравлический радиус R= F/ P (характеризует форму русла в поперечном разрезе);

- Средняя скорость течения Vср= Vmax*K (для небольших рек), где Vmax - наибольшая скорость, K - поправочный коэффициент (см.табл. 6);

- Расход воды Q=F/Vср.

Строятся графики и схемы:

- поперечные профили створов реки,

- годографы (при использовании гидрометрической вертушки);

- графики времени хода поплавков;

- графики распределения скорости поверхностных вод по ширине створа;

- батиметрическая карта участка реки.

При изучении озер следует учитывать, что озера в отличие от рек характеризуются замедленностью водообмена, не имеют одностороннего уклона, заполняют замкнутые котловины, являются не переносчиками, а накопителями воды. Однако виды и методики полевых работ по изучению этих водных объектов во многом сходны.

План проведения исследования озерной котловины:

А) тип озерной котловины,

Б) характер берегов (крутизна, высота, тип),

В) аккумулятивные и абразивные берега, формы берегового рельефа – озерные террасы, береговые валы (современные и старые), пляжи и их размеры.

Г) рельеф озерного ложа по данным промеров глубин,

Д) физико-химические свойства воды по данным замеров,

Е) растительность, растительные зоны, степень зарастания озера.

Строятся:

- поперечные профили створов озера;

- батиметрическая карта озера.

По батиметрической карте озера вычисляют объем воды в озере ( W= ((f1+f2)/2)*h+((f2+f3)/2)*h…+((fn-1 + fn)/2)*h+1/2*fhn) и средние глубины hср=W/F ( W - объем воды в озере; h - сечение изобат; f1, f2, …fn - площадки, ограниченные изобатами; hn разность последней изобаты в наиболее глубокой точке озера; hср - средняя глубина озера, F - площадь озера).

Изучение грунтовых вод. Описание выходов грунтовых вод проводят по следующему плану:

1) местоположение (положение в рельефе), высота выхода источника над уровнем воды в реке (озере);

2) состав и мощность водоносного горизонта,

3) характер выхода источника (сочиться, бьет ключом, в виде одной широкой или нескольких струй, донные ключи),

4) площадь выхода грунтовых вод, влияние на прилегающую местность (заболачивание, образование ручья, оползни),

5) определение физических свойств и качества воды (температура, цвет, прозрачность, вкус, наличие известкового налета, железистого, ржавого),

6) дебит источника q=V/t V – объем сосуда в литрах, t – время наполнения, определить тип источника по величине дебита,

7) тип источника (нисходящий, восходящий).

Период камеральной обработки материалов.

После завершения полевых исследований по изучению водных объектов составляется отчет о прохождении практики (пятый день по календарно-тематическому плану). Отчеты должны содержать:

1) введение, в котором отражают место, время, цель и задачи практики;

2) общую характеристику района практики (рельеф, геологическое строение, климат, почвенно-растительный покров);

3) описание изучаемой реки (исток, устье, общее направление течения, падение, уклон, коэффициент извилистости, характер и площадь водосборного бассейна, притоки, густота речной сети, расход, хозяйственное использование);

4) характеристику участка реки (местоположение, водосбор, направление течения, извилистость); особенности строения речной долины, описание и морфометрические данные ее элементов; русло реки – ширина, глубина, фарватер реки, плесы, перекаты, эрозионные и аккумулятивные процессы на берегах, русловые процессы и образования, грунты; общий характер скорости течения реки, распределение по ширине (глубине), расход, определенный различными методами, физические свойства воды и ее качество; загрязнение реки и меры по ее охране);

5) описание озера (местоположение и общие сведения, морфометрические данные, тип озера по водообмену (сточное, проточное, бессточное); строение берегов и озерной чаши, тип по происхождению, высота, крутизна, расчлененность склонов, наличие озерных террас, береговых валов; источники и выходы грунтовых вод; распределение глубин, рельеф дна, грунта, зарастаемость; температурный режим, качество воды, использование озера);

6) описание источников;

7) методика исследования.

Приложение: результаты выполнения расчетов и графических построений.

Полевое снаряжение

Студенты на практике работают бригадами, каждая из которых должна иметь оборудование согласно планируемой работе на текущий день практики (см. табл.1). Каждому студенту необходимо иметь: 1) полевой дневник, 2) карандаш простой средней твердости, 3) перочинный нож, 4) ластик.

Бригадиры оказывают помощь руководителю практики в организации работ и несут ответственность за оборудование бригады. Все участники полевой гидрологической практики при себе должны иметь личную аптечку (бинт, бактерицидный лейкопластырь, йод, нашатырный спирт).

Ведение полевого дневника

Полевой дневник – основной документ, в котором фиксируются все наблюдения, различные замеры, делаются зарисовки и т.п. Записи и зарисовки в нем делаются аккуратно и четко простым карандашом, чтобы его легко мог прочитать и понять не только автор, но и любой другой человек.

Изучение озер и родников

Изучение источников проводится по следующему плану: 1) местоположение, название (если оно есть), высота выхода источника над уровнем воды в реке (озере); 2) состав и мощность водоносного горизонта, характер водопроницаемых пород, водоупорный горизонт; 3) характер выхода источника (сочиться, бьет ключом, в виде одной широкой или нескольких струй, донные ключи); 4) площадь выхода грунтовых вод, влияние на прилегающую местность (заболачивание, образование ручья, оползни и др.); 5) определение качества воды (температура, цвет, прозрачность, вкус, жесткость, наличие известкового белого налета, железистого ржавого); 7) дебит источника (количество воды, вытекающее за одну секунду, определяется с помощью мерного сосуда по формуле q = V/t, V - объем в литрах, t - время наполнения). Измерения производятся трижды, вычисляется средний расход – дебит.

Далее устанавливается тип источника. По характеру выхода подземных вод источники обычно подразделяются на нисходящие и восходящие. Нисходящие образуют грунтовые воды, восходящие – выходы напорных вод. Различают также пластовые выходы, которые проявляются в равномерном увлажнении склона на относительно большом расстоянии. Определяются размеры пластового выхода – площадь, мощность, характер горизонтов (водопроницаемого, водоносного, водоупорного), влияние на склоновые процессы, растительность. Описывается хозяйственное использование источников, указываются меры по их охране.

Изучение озер. Озерами называют котловины или впадины земной поверхности, заполненные водой и не имеющие прямого соединения с морем. Озера в отличие от рек характеризуются замедленностью водообмена, не имеют одностороннего уклона, заполняют замкнутые котловины, являются не переносчиками, а накопителями воды.

Изучение озерной котловины. Устанавливается тип озерной котловины (приложение 1) и определяется, среди каких геологических отложений расположено озеро. Описываются берега, устанавливаются их крутизна, высота и тип, например пологие, крутые, выпуклые и т.д. Описываются участки разрушаемого, аккумулятивного берега, формы берегового рельефа – озерные террасы, береговые валы (современные и старые), пляжи и определяются их размеры.

Список рекомендуемой литературы

1. А.М.Берлянт. Карта рассказывает. Пособие для учителей. М., «Просвещение», 1978.

2. Д.В.Новенко. Школьный практикум. География: Практические работы на местности. 6-9 классы. – М.: Дрофа, 1997.

3. Полевые практики по географическим дисциплинам: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по геогр. спец./ Под ред. В.А.Исаченкова. – М.: Просвещение, 1980.

4. Полевые практики по географическим дисциплинам и геологии: Учеб. пособие/ Б.Н.Гурский, В.Н.Нестерович, Е.В.Ефременко и др.; Под ред. Б.Н.Гурского, К.К.Кудло. – Мн.: Университетское, 1989.

5. А.И.Чеботарев. Общая гидрология (воды суши). Л., Гидрометеоиздат, 1975.

6. Четырехъязычный энциклопедический словарь терминов по физической географии. М., «Советская энциклопедия», 1979.

«Приложение 1»

Типы озер по условиям образования озерных котловин (по А.И.Чеботареву, 1975)