Procesy i zjawiska hydrologiczne

obowiązkowe

Student powinien posiadać elementarną wiedzę z zakresu geografii, fizyki i chemii.

Przedmiot poświęcony jest podstawowym procesom i zjawiskom zachodzącym w środowisku wodnym. Obejmuje takie zagadnienia jak: obieg wody w skali globalnej i lokalnej, procesy hydrodynamiczne i hydrochemiczne zachodzące w wodach powierzchniowych oraz w strefach ich kontaktu z wodami podziemnymi. Podstawowe prawa i czynniki rządzące przepływem wód, rodzaje ruchu cieczy w korytach otwartych i zamkniętych, właściwości cieczy wpływające na rodzaj ruchu.

Aktualne i pilne problemy dotyczące środowiska wodnego - zmienność procesów hydrologicznych w warunkach postępujących zmian klimatycznych (susza, powódź), odziaływanie człowieka na stosunki wodne (rolnictwo, melioracje, urbanizacja, budowle hydrotechniczne, górnictwo). Metody pomiarów terenowych, laboratoryjnych, badań numerycznych i analiz przestrzennych do rozpoznania składowych bilansu wodnego w zlewni rzecznej (opad, spływ, infiltracja, parowanie, odpływ, retencja).

Wykład ma za zadanie zapoznanie studentów z takimi zagadnieniami jak:

- Obieg wody w przyrodzie i elementy bilansu wodnego,

- Prawa i procesy rządzące ruchem cieczy – właściwości cieczy decydujące o rodzaju ruchu, przepływ w korytach otwartych i zamkniętych, reżim przepływu według Reynoldsa i Frouda, ruch laminarny i turbulentny, przepływ rwący (nadkrytyczny) i spokojny (podkrytyczny), równanie Bernoulliego dla cieczy doskonałej i rzeczywistej.

- Procesy hydrodynamiczne i hydrochemiczne zachodzące w wodach powierzchniowych oraz w strefie ich kontaktu z wodami podziemnymi, rola strefy hyporeicznej,

- Charakter kontaktów hydraulicznych w obrębie różnych obiektów hydrologicznych: rzek, jezior i terenów podmokłych (ekosystemy zależne od wód podziemnych).

- Rodzaje interakcji wód powierzchniowych i podziemnych w różnych warunkach geomorfologicznych i klimatycznych: doliny rzeczne, obszary górskie, strefy przybrzeżne mórz i oceanów, obszary krasowe, pustynne i wydmowe.

- Sezonowa zmienność procesów hydrologicznych w warunkach klimatu umiarkowanego oraz w świetle postępujących zmian klimatycznych (zjawisko suszy i powodzi).

- Zlewnia rzeczna jako system i jako elementarna jednostka badań hydrologicznych.

- Metody pomiarów terenowych i laboratoryjnych oraz obliczeń wielkości zjawisk i procesów wchodzących w skład bilansu wodnego zlewni - opad, spływ, infiltracja, ewapotranspiracja, parowanie, odpływ, retencja.

- Odziaływanie człowieka na stosunki wodne - rola rolnictwa, melioracji, urbanizacji (tereny miejskie i przemysłowe), budowli hydrotechnicznych i przeciwpowodziowych oraz górnictwa w przekształcaniu ilości i jakości wód powierzchniowych i podziemnych oraz ich naturalnych relacji.

Ćwiczenia poświęcone są praktycznemu zastosowaniu metod terenowych, laboratoryjnych i cyfrowych do ilościowej oceny wybranych elementów bilansu wodnego w zlewni.

- Zastosowanie metod graficznych (GIS) i obliczeniowych do oceny wysokości średniego opadu rocznego na obszarze zlewni (metoda Thiessena, izohiet),

- Określenie wielkości infiltracji efektywnej metodą wskaźnikową (GIS) oraz metodą fluktuacji zwierciadła wód podziemnych (doświadczenie polowe na stacji WG),

- Ocena wielkości odpływu podziemnego ze zlewni - metoda analizy hydrogramu (programy BFI+, FlowComp), metoda Killego, metoda Wundta,

- Ocena wielkości przepływu nienaruszalnego wg kryterium hydrobiologicznego - metoda Kostrzewy,

- Ocena wielkości parowania terenowego – metody Konstantinowa, Thornthwaita, Turca,

- Laboratorium hydrogeologiczne - doświadczenie Reynoldsa w celu oceny reżimu przepływu,

- Prace terenowe w rejonie Warszawy (zależnie od możliwości organizacyjnych i technicznych) – pomiary natężenia przepływu w cieku, ocena funkcjonalności urządzeń retencyjnych w obszarze miejskim.

Byczkowski, A. 1996. Hydrologia, 1, 2. Wydawnictwa SGGW; Warszawa.

Soczyńska, U. (red.) 1997. Hydrologia dynamiczna. Wydawnictwo naukowe PWN; Warszawa.

Czetwertyński E., Utrysko B. 1968. Hydraulika i hydromechanika. PWN, Warszawa.

Jaworowska B., Szuster A., Utrysko B. 2003. Hydraulika i hydrologia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

Radlicz-Ruhlowa H., Szuster A. 1987. Hydrologia i hydraulika z elementami hydrogeologii. Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa.

Efekty uczenia się dla kierunku geoinformatyka i geofizyka w geoinżynierii:

K_W01 - Rozumie zjawiska fizyczne, geologiczne zachodzące w przyrodzie,

K_W02 - Zna, rozumie i interpretuje procesy oraz zjawiska rozgrywające się w przeszłości i współcześnie na powierzchni Ziemi i w jej wnętrzu,

K_W03 - Zna i rozumie powiązanie nauk geologicznych z naukami matematycznymi, fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi,

K_W04 - Zna i rozumie sposoby określania parametrów hydrogeologicznych warstwy wodonośnej oraz chemizmu wód podziemnych,

K_W10 - Ma wiedzę na temat doboru i wykonania specjalistycznych badań laboratoryjnych i/lub polowych do rozwiązywania problemów geologicznych,

K_W13 - Zna najważniejsze problemy z zakresu hydrogeologii, geologii inżynierskiej oraz ochrony środowiska do rozwiązania których można zastosować metody geofizyczne,

K_U10 - Potrafi identyfikować poziomy wodonośne, oceniać ich zasobność w wody podziemne, określać parametry fizyko-chemiczne wód,

K_U12 - Potrafi dokonać krytycznej analizy wyników pomiarów, obserwacji lub obliczeń teoretycznych wraz z ilościową oceną dokładności wyników,

K_K04 - Ma świadomość odpowiedzialności za podejmowane inicjatywy badań, eksperymentów lub obserwacji. Rozumie społeczne aspekty praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności,

K_K05 - Ma świadomość rozstrzygającej roli eksperymentu, pomiarów, badań w weryfikacji hipotez.

Wymagania na zaliczenie:

- znajomość materiału przedstawionego na wykładach,

- wykonanie samodzielnych prac graficzno-obliczeniowych opracowywanych podczas ćwiczeń

Ocena końcowa z przedmiotu: średnia arytmetyczna z ocen uzyskanych z: 1) testu pisemnego obejmującego zagadnienia poruszone na wykładzie, 2) końcowej oceny z ćwiczeń uzyskanej na podstawie samodzielnych prac graficzno-obliczeniowych.

Nie są wymagane