Боровиков А.А. (сост.) Геология и гидрогеология

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра гидротехнических сооружений

и водоснабжения

ГЕОЛОГИЯ И ГИДРОГЕОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Для студентов инженерного факультета заочной формы обучения

специальности 1-74 05 01 – Мелиорация и водное хозяйство

Горки 2009

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра гидротехнических сооружений

и водоснабжения

ГЕОЛОГИЯ И ГИДРОГЕОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Для студентов инженерного факультета заочной формы обучения

специальности 1-74 05 01 – Мелиорация и водное хозяйство

Горки 2009

Рекомендовано методической комиссией инженерного факультета 05.08.2008 (про-

токол №36).

Составил А.А. БОРОВИКОВ.

УДК 55:556.3 (072)

Геология и гидрогеология: методические указания / Бело-

русская государственная сельскохозяйственная академия; Сост.

А.А. Б о р о в и к о в. Горки, 2009. 24 с.

Приведены содержание и объем учебной работы студентов по дисциплине, методи-

ческие указания по выполнению контрольной работы.

Для студентов инженерного факультета заочной формы обучения специальности

1-74 05 01 Мелиорация и водное хозяйство.

Рисунков 7. Приложений 3.

Рецензенты: канд. техн. наук, доценты Н.В. ВАСИЛЬЕВА, В.И. ВИХРОВ.

«Белорусская государственная

сельскохозяйственная академия», 2009

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания по дисциплине «Геология и

гидрогеология» разработаны в соответствии с требованиями к знаниям

и умениям по циклу общеобразовательных дисциплин, изложенными в

образовательном стандарте по специальности 1-74 05 01 Мелиорация и

водное хозяйство.

Студенты, обучающиеся по этой специальности, должны быть под-

готовлены к профессиональной деятельности в области проектирова-

ния, строительства, реконструкции, эксплуатации объектов мелиора-

ции и водного хозяйства.

В настоящее время в нашей стране проводится широкая программа

по интенсификации сельского хозяйства.

Невозможно улучшать (мелиорировать) земли, не зная природных

условий их образования и развития. Мелиорация земель означает на-

учно обоснованное умение предвидеть не только близкие результаты,

но и отдаленные последствия вмешательства человека в природную

среду и технически грамотное, умелое, культурное улучшение состоя-

ния земель в сторону повышения их плодородия и обеспечения устой-

чивых урожаев.

Поэтому инженер-гидротехник должен достаточно хорошо разби-

раться в природных условиях мелиорируемых земель, уметь правиль-

но оценить их, используя для этого и свои, и уже имеющиеся материа-

лы исследований. Более того, поскольку мелиорация земель связана с

устройством различных инженерных сооружений, каналов, дренажей,

водохранилищ, то необходимы знания и по основам инженерной гео-

логии – науки о взаимодействии природной среды (пород-грунтов,

подземных вод, различных геологических явлений и др.) с инженер-

ными сооружениями.

Одной из общепрофессиональных дисциплин является геология и

гидрогеология. Цель ее изучения – приобретение студентами теорети-

ческих и практических знаний по геологии, гидрогеологии, инженер-

ной геологии, необходимых инженеру-гидротехнику.

Изучение геологии и гидрогеологии базируется на знаниях таких

дисциплин, как высшая математика, физика, химия, инженерная геоде-

зия, основы сельскохозяйственной экологии и охраны природы.

Геология и гидрогеология предшествуют изучению таких дисцип-

лин, как строительные материалы и изделия, основания и фундаменты,

комплексные изыскания мелиоративных и водохозяйственных объек-

тов, сельскохозяйственное водоснабжение, сельскохозяйственные ме-

лиорации, гидротехнические сооружения, комплексное использование

и охрана водных ресурсов.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

О с н о в н а я

1. К а ц, Д.М. Основы геологии и гидрогеология / Д.М. Кац. М.: Колос, 1981.

2. Т о л с т о й, М.П. Геология и гидрогеология / М.П. Толстой, В.А. Малыгин. М.:

Недра, 1988.

Д о п о л н и т е л ь н а я

3. К и р ю х и н, В.А. Общая гидрогеология / В.А. Кирюхин, А.И. Коротков,

А.Н. Павлов. Л.: Недра, 1988.

4. М и х а й л о в, Л.Е. Гидрогеология / Л.Е. Михайлов. Л.: Гидрометиздат, 1985.

5. Т о л с т о й, М.П. Геология с основами минералогии / М.П. Толстой. М.: Агро-

промиздат, 1990.

6. 3 а к р е в с к и й, В.И. Основные минералы и горные породы / В.И. 3акревский,

Ю.Г. Черномордик. Горки: БСХА, 1983.

7. 3 а к р е в с к и й, В.И. Учебная практика по геологии и гидрогеологии /

В.И. 3акревский, Ю.Г. Черномордик. Горки: БСХА, 1987.

8. 3 а к р е в с к и й, В.И. Основные гидрогеологические свойства горных пород /

В.И. 3акревский, Ю.Г. Черномордик. Горки: БСХА, 1985.

9. СТБ 943 – 93. Грунты. Классификация. Минск, 1995. 18 с.

Кроме этого студенты могут использовать и другую имеющуюся литературу по гео-

логии, гидрогеологии и инженерной геологии, в том числе энциклопедии и справочники.

1. ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

1. Строение Земли и земной коры.

2. Породообразующие минералы, их образование, свойства, клас-

сификацию.

3. Горные породы, их происхождение, образование, условия зале-

гания, распространение.

4. Геологическую историю Земли и геохронологию.

5. Геологические инженерно-геологические процессы и явления.

6. Основы грунтоведения. Состав и физико-механические свойства

грунтов. Классификацию грунтов для инженерно-геологических целей

(инженерно-геологическая классификация).

7. Физические и водные свойства горных пород.

8. Виды воды в горных породах. Происхождение, классификацию,

состав, свойства и распространение подземных вод в земной коре. Хи-

мический состав подземных вод и методы его выражения.

9. Основы динамики подземных вид, закономерности их движения.

Режим, баланс, запасы и охрану подземных вод. Гидрогеологические

параметры.

10. Виды и содержание гидрогеологических и инженерно-

геологических исследований при проектировании, строительстве и

эксплуатации объектов мелиорации и водного хозяйства.

11. Содержание, методику составления и чтения геологических,

гидрогеологических и инженерно-геологических карт и разрезов.

После изучения дисциплины студент должен уметь:

1. Хорошо ориентироваться в содержании, назначении и практиче-

ском применении в мелиоративном строительстве знаний по геологии,

гидрогеологии и инженерной геологии в их связи и взаимодействии

как между собой, так и с другими дисциплинами.

2. Определять породообразующие минералы и горные породы по

их свойствам.

3. Составлять и читать геологические, гидрогеологические и инже-

нерно-геологические карты и разрезы, оценивать инженерно-

геологические и гидрогеологические условия для строительства.

4. Определять и оценивать физические и водные свойства горных

пород.

5. Определять физические свойства, обрабатывать результаты хи-

мических анализов подземных вод и давать оценку их качества (при-

годности) для водоснабжения и орошения.

6. Определять основные гидрогеологические параметры. Выпол-

нять расчеты по определению расхода потока и притока подземных

вод к водозаборным сооружениям.

7. Производить необходимые гидрогеологические и инженерно-

геологические расчеты и использовать их результаты на практике.

8. Изучать режим грунтовых вод и использовать полученные дан-

ные при оценке мелиоративного состояния земель.

9. Производить гидрогеологические и инженерно-геологические

исследования для определения геологического строения, гидрогеоло-

гических и инженерно-геологических условий исследуемой террито-

рии.

10. Оценивать и использовать материалы гидрогеологических и

инженерно-геологических исследований при проектировании, строи-

тельстве и эксплуатации объектов мелиорации и водного хозяйства.

2. СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

В состав учебной работы студентов-заочников по дисциплине

«Геология и гидрогеология» входят самостоятельная работа с литера-

турой, выполнение одной контрольной работы, аудиторные занятия во

время сессии. Квалификационная аттестация – экзамен.

Курс «Геология и гидрогеология» состоит из трех разделов, вклю-

чающих различные отрасли геологической науки.

В первом разделе рассматриваются вопросы общей геологии (ми-

нералогии и петрографии, тектоники, стратиграфии, динамической

геологии, исторической геологии).

Второй раздел курса охватывает основы гидрогеологии: общей

гидрогеологии, гидрогеохимии, динамической гидрогеологии, а также

историю формирования и условия залегания водоносных горизонтов,

их запасы, режим и баланс.

Третий раздел курса рассматривает некоторые вопросы инженер-

ной геологии: водные и прочностные свойства пород и грунтов; инже-

нерно-геологические процессы, связанные с определенными видами

строительства; виды инженерно-геологических исследований для це-

лей мелиоративного и водохозяйственного строительства.

Основная часть курса изучается заочно, только некоторые разделы

в виде лекций и лабораторно-практических занятий выносятся на сес-

сию. Однако это лишь небольшая часть курса (около 10%). В целом

лекции носят ориентирующий, направляющий характер, так как име-

ется в виду, что теоретический курс уже проработан студентом. Лабо-

раторно-практические занятия в период сессии выполняются для за-

крепления изученного самостоятельно материала.

В состав аудиторных занятий во время сессии входят: обзорные

лекции – 10 часов; лабораторно-практические занятия – 10 часов. Ла-

бораторно-практические занятия выполняются по следующим темам:

определение и изучение породообразующих минералов;

определение и изучение магматических, осадочных и метаморфи-

ческих горных пород;

гидрогеологические расчеты по результатам опытных работ;

определение коэффициента фильтрации горных пород (грунтов).

Самостоятельное изучение дисциплины «Геология и гидрогеоло-

гия» осуществляется студентами в объеме приведенного ниже перечня

вопросов.

3. ПЕРЕЧЕНЬ ИЗУЧАЕМЫХ САМОСТОЯТЕЛЬНО ВОПРОСОВ

1. Геология, гидрогеология и инженерная геология. Их основные

отрасли и разделы.

2. Основные гипотезы о происхождении Земли.

3. Форма, размеры, строение Земли. Геосферы.

4. Физические свойства и тепловой режим Земли.

5. Земная кора. Строение, мощность, химический состав.

6. Минералы. Образование минералов и их свойства. Классифика-

ция минералов. Методика их определения.

7. Горные породы, классификация по условиям образования.

8. Магматические горные породы. Условия образования, формы за-

легания и распространения в земной коре. Классификация магматиче-

ских пород.

9. Осадочные горные породы. Условия образования. Классифика-

ция осадочных пород, формы залегания.

10. Метаморфические горные породы. Условия образования, клас-

сификация.

11. Геохронология. История развития Земли. Геохронологическая

таблица.

12. Методы определения возраста горных пород.

13. Классификация геологических процессов, их взаимосвязь.

14. Эндогенные геологические процессы.

15. Магматизм.

16. Тектонические движения земной коры. Формы тектонических

дислокаций горных пород.

17. Сейсмические явления. Землетрясения, их классификация.

18. Метаморфизм.

19. Экзогенные геологические процессы.

20. Выветривание горных пород.

21. Геологическая деятельность ветра.

22. Геологическая деятельность поверхностных текучих вод.

23. Геологическая деятельность временных русловых потоков.

24. Селевые потоки.

25. Геологическая деятельность рек.

26. Геологическая деятельность озер.

27. Геологическая деятельность болот.

28. Геологическая деятельность морей и океанов.

29. Геологическая деятельность льда и ледников.

30. Геологическая деятельность подземных вод.

31. Влияние деятельности человека на экзогенные геологические

процессы. Охрана окружающей среды.

32. Геоморфология. Основные типы и формы рельефа. Геоморфо-

логические карты.

33. Четвертичные отложения, генетические типы.

34. Геологические карты и разрезы.

35. Гидросфера и круговорот воды в природе. Водный баланс.

36. Виды воды в горных породах.

37. Зона аэрации и зона насыщения.

38. Классификация подземных вод по происхождению и условиям

геологического залегания.

39. Верховодка. Условия образования и залегания.

40. Грунтовые воды. Условия образования и залегания. Связь грун-

товых вод с реками. Потоки и бассейны грунтовых вод.

41. Межпластовые напорные и безнапорные воды, образование и

залегание. Артезианские воды и артезианские бассейны. Использова-

ние артезианских вод.

42. Карты гидроизогипс и гидроизопьез. Их составление и назначе-

ние.

43. Родники. Классификация, режим и использование.

44. Химический состав подземных вод и методы его выражения.

45. Общая минерализация воды. Классификация по минерализации.

46. Жесткость воды, классификация вод по жесткости.

47. Агрессивность подземных вод.

48. Физические свойства подземных вод.

49. Движение подземных вод. Фильтрация и инфильтрация. Виды

движения.

50. Законы фильтрации подземных вод. Линейный закон фильтра-

ции (закон Дарси). Нелинейный закон фильтрации (закон Шези-

Краснопольского).

51. Методы определения направления и скорости движения под-

земных вод.

52. Движение воды в водоносных пластах. Расход плоского безна-

порного потока при горизонтальном и наклонном водоупоре.

53. Расход плоского напорного потока в пласте постоянной и пере-

менной мощности.

54. Расчеты притока воды к скважинам. Дебит и удельный дебит.

Дебит совершенной и несовершенной скважины. Зависимость дебита

скважины от понижения уровня.

55. Методы определения коэффициента фильтрации горных пород.

56. Режим подземных вод, его основные элементы.

57. Режимообразующие факторы и условия, типы режимов. Естест-

венные и нарушенные режимы подземных вод.

58. Классификация и оценка запасов подземных вод.

59. Загрязнение подземных вод, виды загрязнения.

60. Охрана подземных вод от истощения и загрязнения. Зоны сани-

тарной охраны.

61. Закон Республики Беларусь «О питьевом водоснабжении» (1999 г.).

62. Понятие о грунтах. Состав, структурные связи, основные физи-

ко-механические свойства грунтов.

63. Инженерно-геологическая классификация горных пород.

64. Инженерно-геологические процессы и явления.

65. Оползни, обвалы, осыпи.

66. Механическая и химическая суффозия.

67. Просадочные явления.

68. Деформация откосов каналов. Опускание поверхности земли.

69. Процессы в водохранилищах и зоне их влияния.

70. Процессы и явления в грунтах под сооружениями.

71. Цели, задачи и объем гидрогеологических и инженерно-

геологических исследований.

72. Гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка.

73. Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования

для конкретных объектов.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа по курсу «Геология и гидрогеология» выпол-

няется студентами письменно после самостоятельного изучения теоре-

тических вопросов курса. Работа состоит из четырех заданий.

В первом задании требуется построить карту гидроизогипс на то-

пографической основе. Пользуясь построенной картой, необходимо

решить ряд прикладных задач. Вторым заданием предусматривается

построение геолого-литологического разреза. В третьем задании тре-

буется произвести расчет притока воды в котлован. Четвертое задание

предусматривает расчет притока воды к совершенным дренажным ка-

налам большой длины.

Работа выполняется в тетради или на листах бумаги формата А4. В

тетради полностью записывается вопрос. Ответ пишется разборчиво от

руки чернилами. Допускается компьютерный набор текста. В тетрадях

должны быть оставлены поля для замечаний преподавателя. Чертежи,

схемы, рисунки составляются на чистых листах, миллиметровой бума-

ге или кальке и вшиваются (вклеиваются) в тетрадь.

В конце работы нужно обязательно привести список использован-

ной литературы (пособий, учебников).

Все исправления и дополнения после первой проверки работы пре-

подавателем вносятся студентом в ту же тетрадь и вновь отсылаются

для повторной проверки. Контрольная работа должна быть зачтена

кафедрой до начала сессии.

З а д а н и е 1. Построение карты гидроизогипс

Гидроизогипсы представляют собой линии, соединяющие точки

зеркала грунтовых вод с одинаковыми отметками (абсолютными или

относительными). Гидроизогипсы показывают рельеф зеркала водо-

носного горизонта.

Для построения карты гидроизогипс замеряют уровни грунтовых

вод в ряде точек на площади распространения водоносного горизонта

(в скважинах). Точность построения будет тем больше, чем гуще сеть

наблюдательных скважин.

Замеры производят в возможно более короткий отрезок времени,

так как уровень грунтовых вод не остается постоянным. Карту гидро-

изогипс можно составлять по результатам одновременных или близких

по времени (1−2 дня) замеров. Наибольшее значение имеют карты для

периодов наиболее низкого и наиболее высокого положения зеркала

грунтовых вод.

Глубина залегания грунтовых вод в каждой точке замера пересчи-

тывается на абсолютные или относительные отметки. Полученные