Программа-минимум кандидатского экзамена - 05.22.17 - Водные пути сообщения и гидрография (Россия)

Введение

В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: гидрография; геодезия и топография; навигационное и гидрографическое оборудование; водные пути и путевые работы.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по транспорту при участии Государственной морской академии им. адмирала С.О. Макарова и Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.

1. Моря и океаны

Математические основы гидрографии

Векторный и тензорный анализ. Гармонический анализ. Сферический анализ. Общая теория поля. Теория потенциала. Теория случайных функций. Статистические методы обработки результатов наблюдений. Теория искажений.

Теоретические основы гидрографии

Объекты гидрографических исследований в океане: поле рельефа и осадочных пород морского дна, геомагнитное поле, гравитационное поле. Функциональные и статистические связи между полями.

Плановая основа морской гидрографической съемки

Береговые опорные сети. Методы создания опорных сетей. Наземные и спутниковые радиоэлектронные средства и методы создания опорных геодезических сетей.

Геотроника. Системы координат и системы времени. Электронная дальнометрия. Наземные радионавигационные и радиогеодезические системы. Атмосфера и ее влияние на радиогеодезические измерения. Геодезическая интерферометрия. Глобальные системы позиционирования и их использование для морской гидрографической съемки. Использование спутников для топографической съемки.

Изучение рельефа морского дна

Параметры и морфологические характеристики рельефа дна. Прибрежный, ледовый и океанский промеры. Методы изучения подводного рельефа: профилирование, площадная съемка, траление.

Учет колебаний уровня моря при гидрографических исследованиях. Нуль глубин. Технические средства и организация наблюдений. Классификация и методы вычислений нулей глубин.

Технические средства промера. Гидрографические эхолоты и гидролокаторы.

Планирование, организация и производство съемки. Особенности съемки в ледовых условиях. Точностные характеристики.

Картографическое изображение параметров полей и их статистические характеристики.

Электронная картография. Методы цифрования карт и их сравнительные точностные характеристики. Кодирование навигационной информации. Программы отображения электронных карт. Электронные картографические дисплейные информационные системы.

Изучение грунтов морского дна

Параметры и морфологические характеристики поля. Акустическая модель поля. Корреляционные связи между механическими и акустическими параметрами. Методы изучения поля грунтов: механические, акустические и др.

Механические и акустические средства съемки. Геолокаторы.

Планирование, организация и производство съемки. Точностные характеристики. Методы и средства камеральной обработки съемки. Применение полученных результатов для нужд мореплавания, геологии, гидротехнического строительства и выполнения геологических и буровых работ.

Изучение береговой полосы и прибрежной зоны моря

Основы теории морских берегов. Волновые процессы в прибрежной зоне. Термокарст. Абразия.

Методы изучение динамики морских берегов. Изучение литодинамических процессов в прибрежной части моря. Проблема прогнозирования литодинамических явлений. Литодинамические и обобщенные математические модели. Использование полученной информации для мореплавания, гидротехнического строительства, выполнения геологических и буровых работ.

Изучение геомагнитного поля в океане

Геомагнитное поле в океане. Параметры поля. Аналитические и статистические модели поля в океане.

Морская геомагнитная съемка. Основной метод съемки. Учет вариаций. Технические средства съемки: морские феррозондовые, протонные и квантовые магнитометры. Вариационные станции. Использование результатов съемки для нужд мореплавания, геологии, радиосвязи и т.д.

Изучение гравитационного поля в океане

Гравитационное поле в океане. Параметры поля. Аналитические и статистические модели поля в океане.

Морская гравиметрическая съемка. Основной метод съемки. Технические средства съемки: морские гравиметры, маятниковые приборы. Исследование приборов и особенности их эксплуатации.

Планирование, организация и производство работ. Точностные характеристики. Методы и средства камеральной обработки результатов съемки. Использование результатов съемки для мореплавания, геологии и океанографии.

Морская комплексная гидрографическая съемка

Особенности планирования, организации и производства комплексной гидрографической съемки, обеспечивающей одновременное измерение параметров всех полей с одного судна. Определение парных коэффициентов корреляции параметров измеряемых полей с целью повышения информативности результатов комплексной гидрографической съемки и восстановления параметров одного поля по другому.

Проблема качества гидрографических исследований

Определение критериев для оценки качества гидрографических исследований. Частные и обобщенные критерии качества и их использование на этапах планирования, выполнения съемки и обработки результатов.

Система управления качеством проводимых гидрографических работ.

Экологические исследования

Математическое моделирование экологических объектов и процессов, формирование локальной геологической системы, диагностика и прогнозирование ее состояния в условиях антропогенных возмущений, охрана морской среды. Экологические процедуры контроля: мониторинг, экспертизы, инспекторский надзор. Автоматизация экологических исследований.

Автоматизация гидрографических исследований

Автоматизация на всех этапах проведения гидрографических исследований (планирование, съемка, обработка данных, формирование конечного продукта). Алгоритмы, программные продукты. Современные бортовые автоматизированные гидрографические комплексы и их алгоритмическое и программное обеспечение. Надежность программного обеспечения и методы проведения его испытаний.

2. Морские пути сообщения

Навигационное оборудование морских путей

Береговые зрительные средства навигационного оборудования (СНО) – маяки, огни, знаки, створы. Конструкции СНО. Теория маячных источников света: ацетиленовых, электрических, лазерных. Теория маячных светооптических систем. Дальность видимости береговых зрительных СНО. Точностные характеристики. Принципы проектирования размещения зрительных СНО.

Плавучие СНО: плавучие маяки, буи, бакены, вехи. Системы размещения плавучих СНО в море. Точностные характеристики.

Радиотехнические СНО. Радиомаяки (кругового излучения, секторные), импульсные РНС, фазовые РНС, береговые РЛС, радиолокационные маяки – ответчики и створы. Точностные характеристики и принципы их размещения.

Системы контроля безопасности плавания в прибрежной морской зоне.

СНО на базе ИСЗ. Принципы использования и размещения навигационных ИСЗ.

Системы регулирования движения судов

Системы разделения движением судов в опасных районах моря и на подходах к портам. Лоцмейстерская служба.

Регулирование движения судов в портах. Использование береговых РЛС и специальных систем связи. Автоматизированные системы проводки судов.

Рекомендованные и наивыгоднейшие пути судов в океане.

3. Внутренние водные пути

Одномерные задачи движения воды в реках

Система уравнений Сен-Венана. Неустановившееся движение воды в реке: при больших и малых силах инерции. Численные методы решения уравнений Сен—Венана.

Установившееся неравномерное движение. Расчет кривых свободной поверхности и распределения расхода по рукавам.

Гидравлическое сопротивление естественных русел. Зернистая и грядовая шероховатости речного дна.

Турбулентность речного потока

Уравнения Рейнольдса. Виртуальные напряжения. Гипотеза турбулентной вязкости. Распределение осредненных скоростей по вертикали. Основные понятия статистической теории турбулентности.

Плановые задачи движения воды в реках

Уравнения планового движения при отсутствии и при наличии водоворотных зон. Методы решения. Возможность использования модели плоского движения.

Пространственные задачи движения воды в реках

Движение воды на повороте русла. Деление и соединение потоков.

Транспорт наносов.

Характеристики речных наносов. Неразмывающая скорость. Расход влекомых наносов. Турбулентная диффузия. Распределение концентрации взвешенных наносов по вертикали. Транспортирующая способность открытых потоков.

Деформация русел

Виды русловых деформаций. Уравнение деформации. Устойчивость русла. Расчет русловых деформаций: а) с учетом и б) без учета их влияния на положение свободной поверхности.

Виды русел и типы руслового процесса. Параметры русловых форм, показатели интенсивности русловых деформаций. Долгосрочный (фоновый) прогноз русловых деформаций.

Речные перекаты

Морфология речных перекатов. Сезонные деформации перекатов в руслах переменной и мало изменяющейся ширины. Прогноз весеннего намыва перекатов.

Дельты и бары

Происхождение и развитие дельт. Динамика гидрографической сети дельт. Образование и режим устьевых баров.

4. Водохранилища и реки с зарегулированным стоком

Водохранилища

Регулирование речного стока водохранилища. Водный режим водохранилища. Ветровое волнение и его расчет. Русловой процесс в водохранилищах.

Реки с зарегулированным стоком

Водный режим в зоне суточного и недельного регулирования. Водный режим за пределами этой зоны. Основные черты руслового процесса. Влияние регулирования стока на состояние перекатов и судоходные глубины.

5. Дноуглубительные работы

Судоходные прорези

Принципы трассирования эксплуатационных прорезей. Устойчивость прорезей. Капитальные прорези и их проектирование. Расчет устойчивости капитальной прорези.

Технология работы землесосов

Движение водопесчаной смеси в напорном (горизонтальном) трубопроводе. Критическая скорость гидротранспорта. Влияние консистенции смеси и крупности частиц на потери напора. Движение водопесчаной смеси во всасывающем (наклонном) трубопроводе. Работа грунтового насоса. Кавитационные явления. Выбор расчетной производительности землесоса с учетом ограничений по мощности двигателя, кавитации и заилению напорного грунтопровода. Процесс забора грунта землесосами. Типы приемников. Автоматизация работы землесосов.

Технология работы многочерпаковых снарядов

Забор грунта многочерпаковыми снарядами. Подъем грунта черпаками по раме снаряда и опорожнение черпаков. Проблема борьбы с прилипаемостью грунта. Производительность многочерпаковых снарядов и правление их работой.

6. Выправление рек для судоходства

Общие принципы выправления рек

Комплексное применение дноуглубительных и выправительных работ, как основной метод улучшения судоходных условий рек. Понятие выправительной трассы. Выправительные сооружения и их работа в потоке.

Схемы выправления типовых затруднительных участков

Затруднительные для судоходства участки на реках с разными типами руслового процесса и выбор состава мероприятий по их улучшению. Расположение выправительной трассы и закрепление ее сооружениями.

Расчетное обоснование проектов коренного улучшения затруднительных участков

Расчет ширины и радиуса кривизны выправительной трассы. Расчет высоты полузапруд и расстояний между ними. Гидравлический расчет запруд и струенаправляющих сооружений. Расчет русловых сооружений на ледовые нагрузки. Особенности расчета грунтовых сооружений. Расчеты берегоукрепительных сооружений. Гидравлический расчет спрямления пойменной извилины.

7. Судоходная обстановка

Виды судоходной обстановки и навигационных знаков

Судоходная обстановка на реках, озерах, водохранилищах и в устьях рек. Виды и назначения береговых и плавучих знаков. Принципы стандартизации знаков.

Расчет береговых знаков

Расчет дальности видимости береговых знаков. Расчет линейного и щелевого створов.

Сигнальные огни

Источники света. Светосигнальные приборы и требования к ним. Расчет потребной силы источника света.

Автоматика светосигнальных приборов

Принципы действия фотоавтоматов. Структурные схемы серийных автоматов. Пути совершенствования автоматических устройств судоходной обстановки.

8. Гидрографические и гидрометрические работы

Задачи и состав гидрографических работ на внутренних водных путях

Гидрографические работы при эксплуатационном дноуглублении. Гидрографические работы для проектов коренного улучшения затруднительных участков рек. Составление лоцманских карт.

Промеры глубин

Акустические приборы для измерения глубин. Современные типы речных эхолотов. Точность измерения глубин акустическим методом при разных состояниях водной среды.

Радиогеодезические способы измерения расстояний и координирования промеров

Импульсные и фазовые методы радиогеодезического измерения расстояний. Современные типы фазовых радиодальномеров. Светодальномеры: принципы действия. Современные типы. Влияние метеорологических факторов на точность измерения расстояний радио и светодальномерами. Радиогеодезические системы для координирования промеров глубин. Производство гидрографических работ на реках и водохранилищах с помощью радиогеодезических приборов.

Гидрометрические работы

Задачи и состав гидрометрических работ. Измерение скоростей и направления течения. Современные гидрометрические вертушки. Определение расходов воды. Построение и экстраполяция кривых расходов. Изучение состава донных отложений. Измерение расхода влекомых наносов донными батометрами и по элементам движения гряд. Определение расхода взвешенных наносов. Лабораторный анализ фрикционного состава наносов. Особенности гидрометрических работ в устьях рек.

9. Организация и планирование путевых работ

Организация путевых работ на внутренних водных путях

Система управления путевым хозяйством. Организационное строение управления пути и каналов. Финансирование путевых работ.

Проектирование производства путевых работ на навигацию

Исходные данные для проекта путевых работ. Проект путевых работ на подготовительный период навигации. Оперативное руководство путевыми работами в меженный период. Оценка технической эффективности путевых работ. Принципы анализа состояния плеса и перекатов. Исследования по оптимизации графика работы дноуглубительных снарядов в подготовительный период. Задача создания АСУ путевыми работами.

Планирование и организация путевых работ, экономические показатели путевого хозяйства

Общие методы и принципы планирования. Планирование путевых работ. Показатели и измерители путевого хозяйства. Себестоимость путевых работ.

Организация работы по обслуживанию судоходной обстановки при проведении изысканий, дноуглубительных, выправительных, тральных и руслоочистительных работ. Особенности организации путевых работ на зарегулированных реках и на водохранилищах.

Техническое нормирование и научная организация труда на путевых работах. Технико-экономическое обоснование габаритов водного пути и проводимых путевых работ.

Основная литература к разделам 1–2

Кочин И.Е. Векторное и начало тензорного исчисления. М.: Наука, 1980.

Пугачев В.С. Теория случайных функций. М.: Наука, 1978.

Идельсон Н.И. Теория потенциала и ее приложение к вопросам геофизики. Л.: ГПИ, 1932.

Ющенко А.П. Способ наименьших квадратов. Л.: Морской транспорт, 1956.

Блинов И. А. Современные методы гидрографических исследований. Ч.1, 2. М.: ЦРИА Морфлот, 1977, 1978 .

Блинов И.А., Тезиков А.Л. Прибрежный промер. М.: В/О Мортехинформреклама, 1992.

Шануров Г.А., Мельников С.Р. Геотроника. М.: МИИГАиК, 2001.

Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. М: ГИС-ассоциация, 2002.

Цифровая картография: Информ. бюл. №1(33)-2(34), М.: ГИС-ассоциация, 2002 г.

Цифровые карты / Е.И. Халугин и др. М.: Недра, 1992.

Дополнительная литература к разделам 1–2

Блинов И.А. Локальная экологическая система прибрежной зоны моря. М.: В/О Мортехинформреклама, 1993

Лукомский Ю.А., Пешехонов В.Г., Скороходов Д.А. Навигация и управление движением судов. СПб.: Элмор, 2002

Глумов В.П. Основы морской геодезии. М.: Недра, 1983.

Липкин И.А. Спутниковые навигационные системы. М.: Вуз. книга, 2001.

Сорокин А.И. Гидрографические исследования Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

Основная литература к разделам 3–9

Гришанин К.В., Дегтярев В.В., Селезнев В.М. Водные пути. М.: Транспорт, 1986.

Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. 2-е изд. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

Гришанин К.В. Гидравлическое сопротивление естественных русел. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.

Селезнев В.М. Расчет скоростных полей на участках расширения потока с учетом шероховатости и уклона дна//Труды ЛИВТ. 1970. Вып. 129.

Попов И.В. Деформация русел и гидротехническое строительство. 2 изд. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.

Руководство по проектированию коренного улучшения судоходных условий на затруднительных участках свободных рек. 2-е изд. Л.: ЛИВТ, 1992.

Серебряков А.В., Бутылин А.М., Морозов А.П. Организация и планирование путевых работ на речном транспорте. М.: Транспорт, 1975.

Михайлов В.Н.. Динамика потока и русла в неприливных устьях рек. М.: Гидрометеоиздат, 1971.

Гришанин К.В., Сорокин Ю.И. Гидрология и водные изыскания. М.: Транспорт, 1982.

Навигационное оборудование внутренних водных путей. М.: Транспорт, 1984.

Дополнительная литература к разделам 3–9

Руководство по расчету деформации русла и прорезей на перекатах судоходных рек. М.: Транспорт, 1965.

Источник: http://www.phido.ru/