Сайт кафедри гідроекології та водних досліджень ОДЕКУ

Спеціальність 101 "Екологія", рівень вищої освіти "магістр"

Дисципліна «Відновна гідроекологія» відноситься до професiйно-орiєнтовного циклу дисциплін навчального плану по спецiалiзації «гідроекологія», спецiальностi «Екологія», шифр спецiальностi 101.

Метою викладання дисципліни є надання студентам необхідних знань  в галузі відродження екосистем трансформованих басейнів малих річок, озер, боліт, каналів, як основи збалансованого природокористування. Із врахуванням вимог надходження України у Європейську спільноту та формування єдиного природного простору необхідно враховувати басейновий підхід при розробці проектів реабілітації порушених меліоративним та гідротехнічним будівництвом на водних об’єктах.

Дисципліна «Відновна гідроекологія»  базується на дисциплінах навчального плану по напрямку  «Екологія», «Вища математика»,  «Методи математичної статистики у гідроекологічних дослідженнях», «Гідрологія», «Гідроекологія», «Оцінка, прогноз та управляння якістю водних ресурсів», «Автоматизація обчислення стоку», «Гідрометрія та гідрохімія», «Загальна i рiчкова гідравліка» i iншi.

Загальний обсяг навчального часу визначається робочим навчальним планом магістрів.

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні знати: 

-         особливості функціонування водних екосистем малих річок, боліт, каналів, озер, штучних водойм;

-         вплив ерозійних процесів, меліоративного і гідротехнічного будівництва на малі річки та водойми;

-         особливі заходи по охороні малих річок та водойм від забруднення, замулення, заростання, цвітіння, водної ерозії та дефляції, виснаження і деградації;

-         сучасні методи та прийоми відновлення водних ресурсів та функціонування екосистем в цілому.

Студенти повинні набути вміння:

-         оцінювати екологічний стан об’єкту та рівень антропогенного навантаження;

-         організовувати систему моніторингу під впливом антропогенних змін;

-          розробляти систему природоохоронних заходів з метою оптимізації екологічного стану басейну;

-         розробляти принципи раціонального використання водних ресурсів, деградацію водних екосистем.

Компетенції, які повинні набути студенти в результаті вивчання дисципліни «Відновна гідроекологія»:

 1)       Знання головних чинників, видів та джерел забруднення

2)        Знання сучасних методів та прийомів відновлення і збереження водних ресурсів, якості вод малих річок та водойм.

      3)        Проведення ґрунтоохоронних заходів на малих водних об’єктах та водозбірних площах.

4) Вміння оцінювати екологічний стан об’єкту та рівень антропогенного навантаження.

5) Вміння організовувати систему моніторингу антропогенних змін.

6)  Вміння розробляти систему природоохоронних заходів з метою оптимізації екологічного стану басейну

Зміст дисципліни

«Гідроекологічні основи водного господарства,

раціональне використання і охорона водних ресурсів»

Дисципліна «Гідроекологічні основи водного господарства, раціональне використання та охорона водних ресурсів» належить до циклу професійної та практичної підготовки вибіркової частини освітньо-кваліфікаційного рівня магістр для підготовки студентів за спеціальністю 101 «Екологія», спеціалізація – «Гідроекологія».

Метою дисципліни «Гідроекологічні основи водного господарства, раціональне використання та охорона водних ресурсів» є забезпечення студентів об’ємом теоретичних знань i практичних навичок, необхідних при вирішенні питань оцінки ресурсів питної або технічної води для потреб населення, промислових підприємств i сільського господарства, які виконуються в наукових та виробничих підрозділах, здійснюючих водоохоронні заходи та вирішуючих проблеми охорони водних ресурсів. В завдання курсу також входить розглядання основних напрямків водогосподарської діяльності в різних галузях народного господарства, а також облік та планування раціонального використання водних ресурсів.

Вивчення дисципліни «Гідроекологічні основи водного господарства, раціональне використання та охорона водних ресурсів» ґрунтується на знаннях, одержаних студентами при вивченні таких дисциплін навчального плану освітньо-кваліфікаційного рівня ВО бакалавр як «Технології захисту довкілля», «Збалансоване природокористування»» та ін., знання одержані в результаті вивчення цієї дисципліни будуть використовуватися при написанні дипломного проекту.

В дисципліні «Гідроекологічні основи водного господарства, раціональне використання та охорона водних ресурсів» розглядаються методи контролю стану використання водних ресурсів i планування водозабезпечення населення та народного господарства, розглядаються нормативні вимоги до гранично-допустимих скидів та гранично-допустимих концентрацій забруднювальних речовин у місцях водокористування.

В результаті опанування дисципліни «Гідроекологічні основи водного господарства, раціональне використання та охорона водних ресурсів» студенти повинні знати:

- види господарської діяльності на річках та водоймах;

- вплив господарських заходів на природний стан річок та водойм;

- основні потреби в кількості та якості води для різних галузей водного господарства;

- основні напрямки раціонального використання водних ресурсів;

- державне управління, контроль використання і охорона вод;

- досвід запровадження інтегрального управління водними ресурсами в Україні з урахуванням міжнародних підходів.

Після вивчення дисципліни студенти повинні вміти:

- проводити гідроекологічне обґрунтування параметрів господарського водопостачання;

- розраховувати витрати виробничих та побутових стічних вод від підприємств міста;

- розраховувати розміри збитків, заподіяних внаслідок забруднення вод;

- розраховувати норми водоспоживання та водовідведення за галузевими показниками;

- визначати розміри водоохоронних зон і прибережних смуг водосховищ;

- оцінювати вартість оренди водних об’єктів.

Дисципліна «Гідроекологія підземних вод»  належить до вибіркової  частини циклу професійної та практичної підготовки освітньо-кваліфікаційного рівня магістр і є базою для подальшої підготовки магістрів за спеціальністю 101 – Екологія, освітня програма    «Гідроекологія».

Метою дисципліни «Гідроекологія підземних вод» є підготовка фахівця, який володітиме теоретичними, науковими знаннями та практичними навичками, які стосуються визначення шляхів та ступеня забруднення підземних вод в умовах антропогенного впливу, оцінки схильності підземних вод до забруднення та їх захищеності, моделювання міграції забруднювальних речовин у підземних водах, розрахунків та прогнозу забруднення підземних вод на ділянках поверхневих сховищ стічних вод та на водозаборах.

Компетентність (К19) Здатність збирати, узагальнювати та аналізувати дані про формування підземного стоку, його хімічний склад та показники якості у природних умовах та під антропогенним впливом,  обирати методи оцінки якості вод, знати основи теорії переносу солей у фільтраційному потоці та принципи побудови моделей міграції забруднювальних речовин у підземних водах., типи забруднення підземних вод, джерела забруднення; робити вибір математичних моделей та методик для розрахунків і прогнозів динаміки забруднення підземних вод в умовах антропогенного впливу.

Результати навчання (Р191) Вміти оцінювати масштаби забруднення підземних вод, схильність підземних вод до забруднення та ступінь їх захищеністі; виконувати розрахунки та прогнози забруднення підземних вод атмосферними опадами; в результаті надходження стічних вод з полів зрошування, на ділянках поверхневих сховищ стічних вод, у місцях забору підземних вод для питного та комунального водопостачання в залежності від різних варіантів природних та експлуатаційних умов.

Знання про просторову орієнтацію фізичних об'єктів або, просто кажучи, про їх географічне положення в усі часи  були дуже важливі для людей.

Також і сучасне суспільство живе, працює і співробітничає, опираючись на інформацію про те, хто і де знаходиться. Прикладна географія у вигляді карт та просторової інформації   допомагала здійснювати відкриття, сприяла торгівлі, підвищувала безпеку життєдіяльності людства протягом минулих 3000 років, а карти є одними з найбільш важливих документів, що розповідають про історію нашої цивілізації.

Останні тридцять років минулого сторіччя людство інтенсивно розвивало інструментальні засоби, названі географічними інформаційними системами (ГІС), покликані допомогти в розширенні і поглибленні географічних знань. ГІС допомагають нам в накопиченні і використанні просторових даних.

В останнє десятиліття технологія Географічних Інформаційних Систем (ГІС-ТЕХНОЛОГІЯ) - це комп'ютерна технологія введення, зберігання, обробки і представлення просторово координованої інформації, набула широкого поширення в багатьох країнах світу. Серед них насамперед слід назвати США, Канаду, Швецію, Великобританію, Нідерланди, Францію і Німеччину, в яких накопичено значний досвід розробки і додатків ГІС-ТЕХНОЛОГІЇ.

Щорічно в світі проводяться десятки міжнародних конференцій і семінарів розробників, користувачів і продавців програмного і апаратного забезпечення ГІС. Можна говорити про те, що в світі вже сформувалася ціла індустрія ГІС, оборот якої вимірюється  мільярдами доларів США.

Спектр додатку ГІС-ТЕХНОЛОГІІ надзвичайно широкий. Вони знаходить застосування не тільки в географії, а також в кадастрових дослідженнях, лісовому, водному і сільському господарстві, інженерному проектуванні, бізнесі, комерції, регіональному управлінні й плануванні, військовій справі  та інш.

ГІС-ТЕХНОЛОГІЯ - це синтез сучасних досягнень географії, картографії, математики, комп'ютерної графіки, дистанційного зондування, обчислювальної техніки і в даний час є найбільш адекватним інструментом міждисциплінарних проектів, до яких відносяться всі  крупні проекти, пов'язані з проблемами охорони і раціонального використання природних ресурсів, включаючи контроль за станом, його аналіз, оцінку і  прогноз змін.

На жаль, в даний час в Україні майже повністю відсутня науково-методична література з ГІС-ТЕХНОЛОГІІ, що є істотним чинником, який стримує її розповсюдження і розвиток в країні.

Поява і розвиток нових геоінформаційних технологій, спеціально розроблених для роботи з даними, що мають просторово-часову прив'язку, зумовила їх швидке розповсюдження і широке використання в багатьох галузях науки і техніки, у тому числі й екології.

ГІС або геоінформаційні системи є новим типом інтегрованих комп'ютерних систем, що з'явилися на світ в кінці XX століття. Зараз це найбільш перспективна і універсальна система управління геоданими.

Найбільш загальне визначення для ГІС - це автоматизована інформаційна система, призначена для обробки просторово-часових даних, основою інтеграції яких служить географічна інформація.

Саме просторова прив'язка екологічного об'єкту і представляє найбільшу цінність в системі.  ГІС - могутня і гнучка система управління геоданими. Основна її перевага полягає в тому, що вона є географічною прив'язкою даних в 2-х або 3-х мірному просторі до певної точки на місцевості. Крім того, ГІС має вбудовану систему просторового аналізу.

 Взаємовідносини між гідроекологічними елементами можуть бути проаналізовані. Більше всього ГІС зручні і корисні при створення гідроекологічних інформаційних систем окремих географічних регіонів. Сучасні ГІС дозволяють аналізувати не лише векторні дані, але  растрові і текстові.

Дисципліна «Математичне моделювання гiдроекологiчних систем та методи управління» відноситься до професiйно-орiєнтовного циклу дисциплін навчального плану по спецiалiзації «гідроекологія», спецiальностi «Екологія», шифр спецiальностi 101.

Метою викладання дисципліни є надання студентам необхідних знань  в галузі математичного моделювання гiдроекологiчних систем. Головне завдання дисципліни - ознайомлення студентів з використанням математичного моделювання для розрахунків якості природних вод, розробки заходів для їх захисту i охорони вод від забруднення, створення на водоймах сприятливих умов для біологічної продуктивності та господарської діяльності.

Дисципліна «Математичне  моделювання  гiдроекологiчних  систем та методи управління»  базується на дисциплінах навчального плану по напрямку  «Екологія», «Вища математика»,   «Фізика», «Метеорологiя i клiматологія», «Загальна екологія та неоекологія», «Гідрологія», «Гідроекологія», «Основи гідробіології», «Гідрометрія та гідрохімія», «Загальна i рiчкова гідравліка» i iншi.

Загальний обсяг навчального часу визначається робочим навчальним планом магістрів.

Дисципліна завершує  підготовку  магістрів гiдроекологiв.

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні знати: 

-         принципи вивчення гiдроекологiчних систем та їх структури;

-         принципи побудови математичних моделей змиву хімічних речовин з річкових басейнів;

-          моделей біологічної продуктивності прісноводних екосистем;

-         методи оптимального програмування якості води гідроекологічних систем;

-         основи стохастичного моделювання;

-         основи нейромережевого моделювання;

-         моделі “чорного ящика”

Студенти повинні набути вміння:

-         оцінювати головні показники гідрологічного режиму водного об’єкту для використання їх в моделюванні гідроекологічних систем;

-         оцінювати гідрохімічні та гідробіологічні показники для формування бази вихідних даних гідроекологічних моделей;

-          вибирати цільові функції для реалізації моделей оптимального програмування;

-         оцінювати результати розрахунків якості води та біологічної продукції за гідроекологічними моделями;

-         генерувати ряди спостережень на основі стохастичної моделі;

-         використовувати функції відгуку для оптимізації роботи водної екосистеми;

-         виконувати імітаційне нейромережеве моделювання з використанням сучасного комп’ютерного забезпечення та її використовувати для рішення задач оптимізації управління водними екосистемами.

Компетенції, які повинні набути студенти в результаті вивчання дисципліни «Математичне моделювання гiдроекологiчних систем та методи управління»:

 1)       соціально-особистісного характеру:

– креативність, здатність до системного мислення.

2)        інструментальні:

– здатність учитися.

3)        загальнонаукового характеру:

– базові знання фундаментальних розділів математики, в обсязі, необхідному для володіння математичним апаратом відповідної галузі знань, здатність використовувати математичні методи в обраній професії.

4)        загально-професійного характеру:

– знання сучасних математичних моделей, які описують життєдіяльність водних екосистем;

– вміння застосовувати сучасні математичні моделі, які описують життєдіяльність водних екосистем, з метою розрахунків та прогнозів характеристик екологічного стану гідроекологічних систем та складання розрахункових та прогностичних методик;

– знання сучасних статистичних методів для проведення просторово-часових узагальнень характеристик гідроекологічного стану водних об’єктів;

– вміння проводити просторово-часові узагальнення характеристик гідроекологічного стану водних об’єктів.

5)        спеціалізовано-професійного характеру:

– на основі базових знань про функціонування прісноводних екосистем і якість їх водних мас, про принципи побудови математичних моделей з розподіленими параметрами, балансу хімічних речовин у водних екосистемах, біологічної продуктивності прісноводних екосистем та евтрофікації водойм, вміти розробити проекти заходів по оптимізації якості вод гідроекологічних систем;

– на основі базових знань фундаментальних розділів математики та отриманих спеціальних знань по прикладному застосуванню методів багатовимірного статистичного аналізу вміти вирішувати задачі професійної діяльності пов’язані із просторово-часовими узагальненнями вихідної інформації (побудова рівнянь регресії, обґрунтування способу узагальнень розглядуваних характеристик, побудова розрахункових та прогностичних методик) з метою визначення та передбачення характеристик екологічного стану водних екосистем (дослідницький рівень).

Дисципліна «Методи багатовимірного аналізу при вирішенні гідроекологічних задач» відноситься до дисциплін професійно – орієнтованого циклу за спеціальністю 101 «Екологія», спеціалізація «Гідроекологія», рівень ВО «магістр».  Дисципліна передбачає вивчення теоретичних основ сучасних методів багатовимірного статистичного аналізу даних та їх практичне застосування до вирішення практичних задач гідроекології.

 Загальний обсяг навчального часу визначається робочим навчальним планом та становить 45 годин лекцій, 30 годин практичних занять, 90 годин самостійної роботи студентів.

         В результаті вивчення дисципліни «Методи багатовимірного аналізу при вирішенні гідроекологічних задач» студенти повинні отримати базові знання:

- головні поняття про методи багатовимірного статистичного аналізу, задачі, які можуть бути вирішені у гідроекології на базі застосування цих методів; 

- вигляд і властивості  автокореляційної функції миттєвих швидкостей потоку, її фізичний  зміст;

- вигляд і властивості взаємної кореляційної функції стоку, яка показує зв'язок між верхнім та нижнім створами

- зв'язок між структурною і автокореляційними функціями

- поняття про фрактали

 - поняття про фактори;

- поняття про головні компоненти

- призначення та правила користування дискримінантною функцією

- загальний вид рівняннь лінійної парної та множинної регресії; фізичний зміст коефіцієнтів лінійної парної та множинної кореляції;

- складові дисперсії залежної випадкової величини при застосуванні регресіонного аналізу;

- цілі та способи добору оптимальних предикторів при побудові рівнянь лінійної множинної регресії;

- підходи до обґрунтування способу просторового узагальнення інформації на базі застосування методу сумісного аналізу даних (аналізу складових просторової дисперсії вихідних даних).

         В результаті вивчення дисципліни «Методи багатовимірного аналізу при вирішенні гідроекологічних задач» студенти повинні отримати базові вміння:

- визначати розміри турбулентних вихорів на базі автокореляційної  функції;

- визначати час добігання води з верхнього створу до нижнього на базі взаємної кореляційної функції;

- визначати структурну функцію через автокореляційну;

- визначати фрактальну розмірність часових рядів на базі структурної функції

- обґрунтовувати головні чинники гідроекологічних процесів на основі даних про факторні навантаження перших факторів;

- приймати рішення про вибір способу просторового узагальнення гідроекологічної характеристики на основі даних про складові просторової дисперсії даних;

- надавати прогноз за отриманою дискримінантною функцією;

- оцінювати гідроекологічну обстановку на основі картування вагових коефіцієнтів перших головних компонент.

Компетенції, які повинні набути студенти в результаті вивчання дисципліни «Методи багатовимірного аналізу при вирішенні гідроекологічних задач»:

1) соціально-особистісного характеру:

- здатність до системного творчого мислення, наполегливість у досягненні мети професійної та науково-дослідницької діяльності;

- здатність до пошуку альтернативних рішень у професійній діяльності;

2) інструментальні:

- навички аналізу, оцінки та синтезу нових ідей;

- навички отримання, збереження, обробки, поширення професійної та  науково-технічної інформації;

- володіння навичками проведення експериментальних  досліджень.

3) загальнонаукового характеру:

- знання теоретичних основ багатовимірного статистичного аналізу;

- здатність приймати рішення щодо вибору певного методу розрахунку для вирішення поставлених гідроекологічних задач;

- здатність до пошуку, опрацювання та узагальнення професійної, науково-технічної інформації.

4) загально-професійного характеру:

- знання про методи багатовимірного статистичного аналізу як такого підходу, що дозволяє виділити основні риси досліджуваних природних та антропогенних процесів та дозволити приймати оптимізаційні та управлінські рішення в результаті їх застосування;

5) спеціалізовано-професійного характеру:

- здатність до застосування методів багатовимірного аналізу для вирішення практичних гідроекологічних задач з розрахунків, прогнозування, просторово-часового узагальнення гідроекологічних характеристик.

         Дисципліна «Методи багатовимірного аналізу при вирішенні гідроекологічних задач» вивчається на базі знань отриманих студентами при вивченні таких дисциплін учбового плану – «Вища математика», «Моделювання та прогнозування стану довкілля», «Гідроекологія», в яких розглядаються як основні статистичні методи, так і закономірності виникнення та формування гідрологічних явищ й впливу на них антропогенних чинників.