кандидатского экзамена по специальности 1.6.6 "Гидрогеология"
Введение
В основу данной программы положены следующие фундаментальные и прикладные дисциплины гидрогеологии: общие представления о подземных водах (общая гидрогеология), гидрогеодинамика, гидрогеохимия, гидрогеотермия, региональная гидрогеология, методы гидрогеологических исследований.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комисии по наукам о Земле при участии Московского государственного геолого-разведочного университета.
1. Общие представления о подземных водах
История развития и пути развития гидрогеологии. Гидрогеологические теории и гипотезы происхождения подземных вод. Круговорот воды в природе. Наземная и подземная гидросфера, единство природных вод Земли. Водный баланс. Коллекторские и водно-физические свойства горных пород. Движение подземных вод. Закон Дарси. Вещественный состав подземных вод. Критерии оценки качества подземных вод. Гидрогеологическая стратификация. Системный подход в гидрогеологии. Грунтовые и напорные воды. Зональность подземных вод. Гидрогеологические классификации. Понятие о месторождениях подземных вод.
2. Основные проблемы гидрогеодинамики
Физические и геологические основы движения подземных вод. Действующие силы и режимы движения. Геофильтрационная среда и основные уравнения её состояния. Математические основы движения подземных вод. Виды потоков и их гидродинамические особенности. Задачи типизации и схематизации гидрогеологических условий. Дифференциальные уравнения различных видов движения подземных вод. Прямые и обратные задачи фильтрации. Планово-радиальная установившаяся фильтрация. Планово-радиальная нестационарная фильтрация. Основные расчетные схемы и математические модели. Численные методы ршения дифференциальных уравнений. Моделирование как метод изучения движения подземных вод. Основы опытно-фильтрационных и опытно-миграционных работ. Массо- и теп-лоперенос в подземных водах. Влагоперенос в зоне аэрации.
3. Основные проблемы гидрогеохимии
Вода как уникальное природное соединение. Структура воды и водных растворов. Поровые и связанные воды. Состав подземных вод. Гидрогеохимические системы. Массоперенос в гидрогеохимических системах. Водная миграция химических элементов. Формы и факторы миграции. Основные факторы, процессы и природные обстановки формирования состава подземных вод. Формирование рассолов. Геохимия пресных (питьевых), термальных, минеральных (лечебных) и промышленных вод. Гидрогеохимическая зональность. Гидрогеохимические поиски месторождений полезных ископаемых. Использование гидрогеохимических данных при решении геологических задач. Гидрогеохимические исследования в связи с охраной подземных вод от загрязнения. Гидрогеохимия техногенеза. Научные основы и методы физико-химического моделирования в гидрогеохимии. Гидрогеохимические прогнозы.
4. Экологическая гидрогеология
Сложившаяся водно-экологическая ситуация в мире. Проблема чистой воды - важнейшая в мире. Загрязнение подземных вод – главная проблема чистой воды. Пути выхода из водного кризиса. Управление водными ресурсами, гидросферное мышление.
5. Проблемы региональной гидрогеологии
Теоретические основы региональной гидрогеологии. Основные структуры земной коры. Гидрогеологические структуры континентов, дна морей и мирового океана. Общие региональные закономерности распространения и формирования подземных вод на территории РФ. Связь особенностей распространения и формирования подземных вод (пресных, минеральных, промышленных, термальных) с геологическими структурами, историей их геологического развития и физико-географическими факторами. Принципы общего гидрогеологического районирования и картирования. Зональность подземных вод. Особенности гидрогеологических условий платформенных и горно-складчатых областей континентов. Взаимосвязь подземных вод суши и моря. Особенности гидрогеологических условий областей многолетней мерзлоты. Подземные воды областей современного вулканизма.
6. Гидрогеология основных бассейнов Сибири
Региональные закономерности распространения основных типов подземных вод. Основные гидрогеологические структуры Сибири. Факторы и принципы гидрогеологического районирования. Основы динамики подземных вод артезианских бассейнов Сибири. Мерзлота, ее генезис и условия распространения. Генетические типы вод бассейнов Сибири. Рассолы, их распространение, формирование, генезис. Минеральные и промышленные воды Сибири.
7. Основные методы гидрогеологических исследований
Гидрогеологическая съемка и гидрогеологические карты: цели, задачи, масштабы, основные виды работ, получаемая информация и ее картирование. Создание гидрогеологических карт с применением компьютерных технологий. Бурение гидрогеологических скважин и их опробование: типы скважин, их конструкция, технические средства и приборы, применяемые при опробовании и эксплуатации. Опытно-фильтрационные и опытно-миграционные работы. Режим и баланс подземных вод: режимообразующие факторы, методы их изучения, прогноз и картирование режима, методы изучения баланса подземных вод, определение гидрогеологических параметров по данным наблюдения за режимом, принципы организации режимной сети в различных гидрогеологических условиях.
8. Мониторинг подземных вод
Государственный мониторинг подземных вод (МПВ), цели и задачи, стратегия и так-тика его осуществления; организация службы государственного МПВ; уровни осуществления МПВ, виды и содержание сопровождающих его гидрогеологических и других исследований, место и роль МПВ в общей системе мониторинга окружающей природной среды; со-став и форма представления информации в системе государственного МПВ, роль этой ин-формации в формировании гидрогеологических прогнозов и принятии управленческих решений.
9. Компьютерное моделирование в гидрогеологии
Гидрогеологическое моделирование: типы задач, решаемых с применением моделирования на различных стадиях гидрогеологических исследований, особенности их постанов-ки и выполнения – метод конечных разностей при численном моделировании, особенности схематизации, решение задач идентификации, имитационное моделирование, особенности решения задач нестационарной фильтрации в сложных гидрогеологических условиях, моде-лирование процессов миграции подземных вод. Лабораторные гидрогеологические работы. Геофизические методы исследований.
10. Особенности гидрогеологических исследований (ГГИ) при изучении различ-ных типов природно-технических гидрогеологических систем
Понятие о природно-технических гидрогеологических системах.
Месторождения подземных вод. Водозаборы. Основные положения ”Классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод ”. Понятие об эксплуатационных запасах подземных вод и источниках их формирования. Методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод. Оценка качества питьевых подземных вод. Загрязнение пи-тьевых подземных вод. Оценка воздействия водозаборных сооружений на окружающую среду. Особенности постановки поисково-разведочных работ на месторождениях различных типов.
Промышленно-освоенные территории и городские агломерации. Характеристика при-родно-технических гидрогеологических условий, неблагоприятных для целей гражданского, промышленного строительства и жизнедеятельности населения. Подпор, подтопление и загрязнение подземных вод. Основные вопросы охраны окружающей среды. Стадийность и состав ГГИ в соответствии со стадийностью инженерного проектирования и в зависимости от сложности гидрогеологических условий. Мониторинг, прогноз, управление.
Агромелиоративные объекты. Гидрогеологические условия и эффективность мелиоративных мероприятий. Оросительные и осушительные системы. Состав и стадийность ГГИ для целей осушения и орошения. Гидрогеологические расчеты мелиоративного дренажа и водозаборов для целей орошения. Гидрогеохимические и гидрогеодинамические особенности мелиорируемых земель. Вопросы охраны природы при проведении водных мелиораций. Мониторинг, прогноз, управление.
Гидротехнические объекты. Особенности формирования фильтрационных потоков и гидрогеохимических условий в районах гидротехнических сооружений. Цели и задачи ГГИ на разных стадиях исследований. Вопросы прогноза негативных гидрогеологических процессов. Защита территории от затопления, подтопления, заболачивания, засоления, мониторинг, прогноз, управление.
Месторождения твердых полезных ископаемых (МПИ) и горнообогатительные комбинаты (ГОК). Роль подземных вод в формировании МПИ и их участие в формировании ландшафтных и геоэкологических условий в системе МПИ-ГОК. Основные задачи ГГИ и требования ГКЗ к гидрогеологической изученности месторождений. Состав, стадийность и методы ГГИ на различных стадиях поисково-разведочных работ и на стадии эксплуатации. Мониторинг, прогноз, управление.
Теплоэнергетические объекты (ТЭО) – ТЭЦ, АЭС. Конструктивные особенности ТЭО. Особенности взаимодействия ТЭО с окружающей природной средой. Золоотвалы и их влияние на формирование гидрогеологических условий. Нештатные ситуации при эксплуатации АЭС. ГГИ в процессе проектирования, строительства и эксплуатации ТЭЦ и АЭС. Мониторинг, прогноз, управление.
Подземные хранилища нефти и газа, полигоны захоронения промышленных стоков, полигоны складирования твердых бытовых отходов (ТБО). Требования к геологическому строению и гидрогеологическим условиям горизонтов и участков, пригодных для строительства подземных хранилищ, захоронения промстоков и создания свалок ТБО. Негативные природно-техногенные процессы, потенциально осложняющие эксплуатацию объектов захоронения и складирования. Основные задачи ГГИ. Методы и состав исследований для обоснования проектирования и строительства подземных хранилищ нефти, газа, сточных вод и полигонов складирования ТБО. Мониторинг, прогноз, управление.
Основная литература
Дополнительная литература
кандидатского экзамена по специальности 1.6.6 «Гидрогеология»
Введение
В основу данной дополнительной программы положены следующие фундаментальные и прикладные дисциплины гидрогеологии: нефтегазовая гидрогеология, нефтегазопоисковая гидрогеология, нефтегазопромысловая гидрогеология, гидродинамика элизионных систем, методика гидрогеологических исследований нефтегазоносных бассейнов.
1. Гидрогеологическое строение и свойства нефтегазоносных отложений
Виды воды в земной коре. Гидрофизические зоны. Коллекторы и покрышки. Нефтегазоводонасыщение и фазовая проводимость. Капиллярные свойства. Типы гидрогеологических структур, стратификация и районирование НГБ. Гидрогеологическая стадийность развития и зональность НГБ.
2. Физические свойства и химический состав подземных вод нефтегазоносных бассейнов (НГБ)
Физические свойства подземных вод и водовмещающих пород. Состав водных растворов НГБ - структура, изотопы, водорастворенные соли, газы, органические вещества, микрофлора и микрокомпоненты ГПВ.
Генезис и генетические классификации подземных вод и растворенных в них веществ. Формирование подземных вод НГБ - факторы, процессы и обстановки. Основные закономерности пространственного распространения геохимических и генетических типов подземных вод в НГБ.
3. Движение водных растворов, основы геогидродинамики и гидрогеотермии
Виды, параметры и изучение движения подземных вод. Геогидродинамические системы нефтегазовых залежей и зональность НГБ. Изучение фильтрационной структуры залежей нефти и газа. Основной закон фильтрации и его трансформация для различных условий. Фильтрационно-емкостные свойства нефте-, газо- и водовмещающих пород и их определение. Расчетные гидродинамичес-кие параметры. Палеогидродинамические реконструкции. Тепловые свойства пород. Теплоперенос и его законы. Основные методы нефтегазовых гидродина- мических и геотермических исследований.
4. Нефтегазопоисковое значение подземных вод
Гидродинамические, геотермические и гидрогеохимические особенности нефтяных залежей. Особенности гидродинамики, геотермии и геохимии вод газовых и газоконденсатных залежей. Гидродинамические, гидрогеотермические и гидрогеохимические критерии нефтегазоносности. Комплексная гидрогеологическая оценка региональных и локальных перспектив нефтегазоносности.
5. Гидрогеологические аспекты эксплуатации нефтяных и газовых месторождений
Нефтегазопромысловая типизация подземных вод (по условиям залегания). Гидродинамические режимы эксплуатации залежей нефти и газа. Гидрогеологические методы оптимизации нефтеотбора и повышения нефтеотдачи пластов. Нефтепромысловые гидрогеологические карты, их построение и анализ. Минеральное солеотложение, сероводородное заражение и другие отрицательные геохимические следствия техногенеза пластов. Оценка эффективности действия систем заводнения. Проблемы водоснабжения нефтегазопромыслов и методы их решения. Воды хозяйственно-питьевого назначения. Лечебно-минеральные, термальные и промышленные воды. Воды технологического назначения.
6. Эколого-гидрогеологические аспекты поисково-разведочных и нефтегазодобывающих работ
Источники, виды и характер загрязнения природных вод и почв. Эколого-гидрогеологическое картирование. Устойчивость геолого-экологических систем и оценка их состояния. Основные природоохранные мероприятия при производстве геологоразведочных и нефтегазодобывающих работ. Утилизация и нейтрализация сточных вод. Рекультивация нефтезагрязненных земель.
7. Методика гидрогеологических исследований при поисках, разведке и разработке месторождений нефти и газа
Состав и стадийность нефтегазовых гидрогеологических исследований. Гидрогеологические нефтегазопоисковые съемки и исследования в колонковых скважинах. Наблюдения и исследования при бурении глубоких скважин. Испытание водоносных объектов в процессе бурения. Испытание в колонне. Основные методы опробования скважин. Отбор и анализ проб воды и газа. Специальные геотемпературные измерения. Обработка, систематизация и интерпретация гидрогеологической информации.
8. Численное моделирование геофильтрации и гидрогеохимических процессов
Конечно-разностная форма дифференциальных уравнений фильтрации. Принципы вычислительной схематизации. Задание граничных условий. Основные методы решения систем конечно-разностных уравнения геофильтрации. Гидрогеохимическое моделирование на основе принципов минимизации свободной энергии и констант равновесия. Система вода-порода. Расчет форм-миграции. Методы и алгоритмы моделирования фазовых взаимодействий, смешения, изменения кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий, привноса-выноса, радиоактивного распада, сорбции-десорбции. Модели-рование водно-газовых равновесий. Обзор программных продуктов.
9. Гидрогеология НГБ
Типизация нефтегазоносных бассейнов в соответствии со стадиями геохимического развития. Основные гидрогеологические черты НГБ палеозой-кого, мезозойского и кайнозойского типов. Сравнительная характеристика состава, динамики, зональности и проявления залежей нефти и газа в зависимости от типа НГБ.
Основная литература
Дополнительная литература