Fakulta stavební -- K 142 - Katedra hydrotechniky
semestr letní 2023/24
Metody experimentálního hydraulického výzkumu. Rozměrová analýza a měřítka modelů, modely říčních koryt s pevným a pohyblivým dnem, modely hydrotechnických objektů, konstrukce a stavba hydraulických modelů
Fyzikální modelování v hydrotechnickém výzkumu, volba optimální metodiky. Teorie podobnosti složitých hydrodynamických jevů, rozměrová analýza. Modelování okrajových podmínek. Měřicí technika a měřicí metody. Zpracování výsledků. Aerodynamické modely. Teorie podobnosti, metodika a techniky modelování. Metody analogií, kontinuální, diferenční, strukturní a hybridní analogy. Metody zkoumání hydraulických jevů "in situ".
[1] Povinná literatura:
[2] • Čábelka J.a Gabriel P.: Matematické a fyzikální modelování v hydrotechnice. Academia Praha, 1987.
[3] • Kolář V., Patočka C., Bém J.: Hydraulika. SNTL-ALFA, 1983.
[4] Doporučená literatura:
[5] • Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C., Narayanan, R.: Hydraulic Structures. Fourth Edition. Taylor & Francis, London, 2007.
[6] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science
A scale modelling in hydraulic engineering, choice of optimal methodology. The theory of similarity of complex hydrodynamic phenomena, scaling laws. Boundary condition modelling. Measuring techniques and measurement methods. Processing results. Aerodynamic models. Similarity theory, methods and measurement techniques. Methods of analogy, continuous, differential, structural and hybrid analogy. Methods of investigation of hydraulic phenomena "in situ".
[1] Doporučená literatura:
[2] • Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C., Narayanan, R.: Hydraulic Structures. Fourth Edition. Taylor & Francis, London, 2007.
[3] • Novak, P., Cabelka, J.: Models in hydraulic engineering: physical principles and design applications. Pitman Publishing. Boston, 1981.
[4] • Vries, M.: Scale Models in Hydraulic Engineering. International Institute for Hydraulic and Environmental Engineering. Delft, 1982.
[5] • Journal of Hydraulic Research
Dynamika hydraulického systému vodní elektrárny ovlivňuje nejen jeho funkci pro zajišťování služeb energetické soustavy, ale zejména ovlivňuje návrhové parametry pro dimenzování tlakových přivaděčů, vyrovnávacích komor. Simulace chování systému při jeho přechodových stavech (ať už provozních či havarijních) je velmi důležitá i pro pochopení vazeb mezi jednotlivými prvky systému. I v dynamických systémech lze s určitými zjednodušeními použít statické charakteristiky a ty použít i pro dynamickou analýzu. Příkladem mohou být charakteristiky turbín.
[1] • Nicolet, Ch., Hydroacoustic modeling and numerical simulation of unsteady operation of hydroelectric systems, EPFL, Lausanne, 2007
[2] • Záruba, J., Water hamer in pipe-line systems, Academia, Praha, 1993, ISBN 80-200-0363-0
The dynamics of the hydropower system hydraulic affects not only its function for providing energy system services, but also influences the design parameters for the dimensioning of pressure penstocks and surge tanks. The simulation of the behavior of the system in its transition states (whether operational or emergency) is also important for understanding the linkages between individual system elements. Even in dynamic systems, static characteristics can be used with some simplifications, and these can also be used for dynamic analysis. Torque and flow turbine characteristics can be used.
[1] • Nicolet, Ch., Hydroacoustic modeling and numerical simulation of unsteady operation of hydroelectric systems, EPFL, Lausanne, 2007
[2] • Záruba, J., Water hammer in pipe-line systems, Academia, Praha, 1993, ISBN 80-200-0363-0
[3] • SimSen Simulation Software for the Analysis of Electrical Power Networks, Adjustable Speed Drives and Hydraulic Systems - EPFL,
Předmět je zaměřen na numerické modelování proudění vody s volnou hladinou a jeho aplikace v praktických hydrotechnických úlohách říční hydrauliky. Z hlediska dimenzionality se orientuje především na problematiku jednorozměrného a dvourozměrného modelování. Teoretická část předmětu se věnuje obecným možnostem zkoumání charakteristik proudění, matematickému popisu proudění, klasifikaci numerických modelů proudění vody se zaměřením na matematickou formulaci výchozí soustavy řídících rovnic, přístupy k modelování turbulence, prostorovou schematizaci, diskretizaci a numerické řešení problému s využitím nejužívanějších metod řešení řídících rovnic (metoda sítí, metoda konečných prvků, metoda konečných objemů). V praktické rovině se předmět věnuje podmínkám pro praktickou aplikaci modelů, požadavkům na vstupní data a jejich přesnost včetně využití moderních dat dálkového průzkumu země, specifikaci okrajových podmínek, kalibraci modelů a způsobům vyhodnocování výsledků a prezentace výstupů.
[1] Povinná literatura:
[2] • TU, J., YEOH, G. H., LIU, CH. : Computational Fluid Dynamics - A Practical Approach. Elsevier, ©2008, 459 s. ISBN 978-0-7506-8563-4.
[3] Doporučená literatura:
[4] • CUNGE, J. A., HOLLY F. M., VERWEY, A.: Practical Aspects of Computational River Hydraulics. Pitman Publishing, ©1980, 420 s., ISBN 0-273-08442-9.
[5] • PATANKAR, S.: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. McGraw-Hill, ©1980.
[6] • GRAF, W.H. ALTINAKAR, M. S.: Fluvial Hydraulics. John Wiley & Sons, ©1998. 681 s. ISBN 0-97714-4.
[7] • PINDER, F., GRAY, W.G. : Finite Element Simulation in Surface and Subsurface Hydrology. Academic Press, ©1977, 295 s. ISBN 0-12-556950-5.
Seznámení se s terminologií, metodikou měření, příslušnými normami, princip a způsob měření jednotlivých fyzikálních veličin, výpočet pravděpodobné chyby, zpracování dat, jejich přepočet a grafické znázornění. Provedení praktické ukázky měření na zkušebně včetně zpracování naměřených dat.
[1] • Norma EN 60 193
[2] • ČKD Blansko Engineering, Mavel,
Introduction to terminology, methodology of measurement, relevant standards, principle and method of measurement of individual physical quantities, calculation of probable error, data processing, conversion and graphical representation. Practical demonstration of measurements at the testing room including processing of measured data.
[1] • Standard EN 60 193 – „Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines – Model acceptance tests
[2] • IEC 60041/1993, “Field acceptance tests to determine hydraulic performance of hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines”
[3] • IEC 62006/2010, “Hydraulic machines – Acceptance tests of small hydroelectric installations”
[4] • Ševčík P., “Verification of Gibson flow measurement”, Proceedings, HYDRO 2009 International Conference, Lyon, October 2009
[5] • Jonsson P., Ramdal J, Cervantes M. J., Dahlhaug O. G., Nielsen T. K., “The Pressure-Time Measurements, Project at LTU and NTNU” Proceedings, IGHEM 2010 International Conference, Roorkee, October 2010
[6] • Pavel Novak et al., “Hydraulic Modelling – an Introduction”, Spon Press, London
Předmět se zabývá nebezpečími a riziky s souvislosti s provozem vodohospodářských systémů, a to ve vazbě na provozní situace podle manipulačního řádu vodního díla. Dále je obsahem předmětu analýza dopadů poruchových stavů vodohospodářských systémů na zajištění příslušných služeb a možnosti aplikace rizikové analýzy a řízení rizika v této oblasti.
[1] - Votruba,L.,Heřman,J.: Spolehlivost vodohospodářských děl, Česká matice technická, Praha,1993
[2] - Tichý,M.: Ovládání rizika, C.H.Beck v Praze, 2006.
Úvod předmětu představuje seznámení se zdroji poruch ve vodohospodářských systémech, definicí rizika, kategorizací a vyjádřením rizika a s riziky z neplnění účelu vodního díla nebo systému. Následuje představení možností kvantifikace rizik a aplikace rizikové analýzy při vícekriteriálním hodnocení úloh a problémů. Podstatnou částí předmětu bude uvedení do problematiky znalostních a expertních systémů (základní pojmy a principy), seznámení s principy práce se znalostmi a seznámení se základními činnostmi a postupy z oblasti znalostního inženýrství. V rámci seznámení s technologií zpracování expertních znalostí budou studenti také seznámeni s procesy objevování, zachytávání, vytváření, klasifikace a reprezentace expertních znalostí. Poznatky z výuky teorie budou aplikovány na pilotních příkladech znalostních metod ve vodohospodářské praxi.
[1] Povinná literatura:
[2] • Kelemen, J. – Kubík, A. – Lenharčík, I. – Mikulecký, P.: Tvorba expertních systémů v prostředí CLIPS. GRADA Publ., Praha, 1999, ISBN 80-7169-501-7
[3] • Berka, P.: Expertní systémy. VŠE Praha, 1998, ISBN 80-7079-873-4
[4] • Votruba L., Heřman J.: Spolehlivost vodohospodářských děl. Praha: Česká matice technická, 1993. 496 s. ISBN 80-209-0251-1.
[5] • specializovaná periodika
[6] • výzkumné zprávy
[7] Doporučená literatura:
[8] • Toman, M. - Toman, J. - Mikulecký, P. - Olševičová, K. - Ponce, D.: Inteligentní dispečerské rozhodovací systémy ve vodním hospodářství. Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2009, 254 s., ISBN 978-80-01-04452-0
[9] • Toman, M. - Mikulecký, P. - Olševičová, K. - Ponce, D.: Znalostní technologie ve vodním hospodářství. Vydavatelství ČVUT, 2004, 205 s., ISBN 80-01-03049-0
[10] • Nacházel K., Zezulák J.: Využití metod umělé inteligence ve vodním hospodářství. Praha: Academia, 2004. 318 s. ISBN 80-200-0229-4
[11] • Hartford D., Beacher G.: Risk and uncertainty in dam safety. London: Thomas Telford Publishing, 2004.391 s. ISBN 0-7277-3270-6
[12] • Mikulecký, P. - Ponce, D. - Toman, M.: A knowledge-based decision support system for river basin management. In: River Basin Management II. Southampton, WIT PRESS 2003, pp. 177-185, ISBN 1-85312-966-6
[13] • Mikulecký, P. - Ponce, D. - Toman, M.: A knowledge-based solution for river water resources management. In: Water Resources Management II. Southampton, WIT PRESS 2003, pp. 451-458, ISBN 1-85312-967-4
[14] • Nacházel, K. - Toman, M.: The neural netvorks and their applicatopns to optimize energy production of hydropower plants system. In: Applications of Artificial Inteligence in Engineering. Southampton-Boston: Computational Mechanics Publications, 1997
[15] • Nacházel, K. - Toman, M.: The genetic algorithm and its application to optimize energy utilization of a water reservoir. In: Applications of Artificial Intelligence in Engineering X, Computational Mechanics Publications, Southampton - Boston, 1995, s. 253-259
[16] Software:
[17] • Toman, M. - Horský, M.: ZNALOP - Znalosti povodí. [Software splňující podmínky RIV (dříve Autorizovaný)]
[18] • Toman, M. - Horský, M.: AVASciS - Znalostní Systém Voda. [Software splňující podmínky RIV (dříve Autorizovaný)]
[19] • Systém CLIPS: A Tool for Building Expert Systems: http://clipsrules.sourceforge.net/
The subject represents an introduction overview of the sources of failures in hydraulic systems, the definitions of the risk categorization and representations of risk and the risks of non-compliance with the purpose of water works or system. Followed by quantifying the risks and possibilities of the application risk analysis of vice-criteria evaluation of task and problems. An essential part of the subject of the introduction of knowledge-based and expert systems (basic concepts and principles), understanding the principles of work with knowledge and familiarization with the basic activities and practices from the field of knowledge engineering. In the context of understanding the technology processing expertise, students will be also acquainted with the processes of discovery, capture, creation, classification and representation of expert knowledge. Knowledge of learning theory will be applied to the pilot examples of knowledge-based methods in water management practice.
[2] Povinná literatura:
[3] • Toman, M. - Toman, J. - Mikulecký, P. - Olševičová, K. - Ponce, D.: Intelligent dispatching decision-making systems in water management. Czech technique - CTU Publishing House, 2009, 254 s., ISBN 978-80-01-04452-0
[4] • Toman, M. - Mikulecký, P. - Olševičová, K. - Ponce, D.: Knowledge technologies in water management. CTU Publishing House, 2004, 205 s., ISBN 80-01-03049-0
[5] • Nacházel K., Zezulák J.: The use of artificial intelligence methods in water management. Prague: Academia, 2004. 318 s. ISBN 80-200-0229-4
[6] • Kelemen, J. – Kubík, A. – Lenharčík, I. – Mikulecký, P.: Creation of expert systems in the CLIPS environment. GRADA Publ., Prague, 1999, ISBN 80-7169-501-7
[7] • Berka, P.: Expert systems. EU Prague, 1998, ISBN 80-7079-873-4
[8] • Votruba L., Heřman J.: The reliability of water management works. Prague: Czech technical matrix, 1993. 496 s. ISBN 80-209-0251-1.
[9] • specialised periodicals
[10] • research reports
[11] Doporučená literatura:
[12] • Hartford D., Beacher G.: Risk and uncertainty in dam safety. London: Thomas Telford Publishing, 2004.391 s. ISBN 0-7277-3270-6
[13] • Mikulecký, P. - Ponce, D. - Toman, M.: A knowledge-based decision support system for river basin management. In: River Basin Management II. Southampton, WIT PRESS 2003, pp. 177-185, ISBN 1-85312-966-6
[14] • Mikulecký, P. - Ponce, D. - Toman, M.: A knowledge-based solution for river water resources management. In: Water Resources Management II. Southampton, WIT PRESS 2003, pp. 451-458, ISBN 1-85312-967-4
[15] • Nacházel, K. - Toman, M.: The neural netvorks and their applicatopns to optimize energy production of hydropower plants system. In: Applications of Artificial Inteligence in Engineering. Southampton-Boston: Computational Mechanics Publications, 1997
[16] • Nacházel, K. - Toman, M.: The genetic algorithm and its application to optimize energy utilization of a water reservoir. In: Applications of Artificial Intelligence in Engineering X, Computational Mechanics Publications, Southampton - Boston, 1995, s. 253-259
[17] Software:
[18] • Toman, M. - Horský, M.: ZNALOP – Riverbasin Knowledge. [Software that meets the conditions of the RIV (previously Authorised)]
[19] • Toman, M. - Horský, M.: AVASciS - Knowledge System Water. [Software that meets the conditions of the RIV (previously Authorised)]
Úvodní část studia předmětu se věnuje aproximaci zatížení (působení vody, vlastní tíhy, teplotních změn, zemin a hornin, seizmických účinků atd.) a příslušné odezvě konstrukcí. Dále je předmětem studia přetvoření masivních konstrukcí spolu s podložím vzhledem k širokému uplatnění masivních konstrukcí jako součástí vodních staveb. Detailní zaměření se týká dále zejména konstrukcí ze zemních a kamenitých násypů, betonových konstrukcí a ocelových konstrukcí. V souvislosti s častým výskytem vibrací na konstrukcích vodních děl (zejména technologii) budou studenti seznámeni s účinky a analýzou seizmicity, dynamických namáhání a únavy konstrukcí vodních děl. Pro předpovídání chování konstrukcí a zpětnou analýzu budou prezentovány zásady formulace problému, okrajové podmínky a možnosti řešení, zejména se zaměřením na modely chování - lineární, rovinné a prostorové úlohy. Pro přiblížení problematiky provozních nejistot budou popsány možnosti aplikace teorie spolehlivosti v analýze chování konstrukcí vodních staveb, a to pro stavební konstrukce i technologické prvky nebo systémy.
[1] Povinná literatura:
[2] • Gabriel P., Grandtner T., Průcha M., Výbora P.: Jezy. Praha: SNTL, 1989. 456 s. DT 627.43 (075.8)
[3] • Broža V., Kratochvíl J., Peter P., Votruba L.: Přehrady. Praha: SNTL, 1987. 548 s. DT 627.81 (075.8)
[4] • Votruba L., Heřman J.: Spolehlivost vodohospodářských děl. Praha: Česká matice technická, 1993. 496 s. ISBN 80-209-0251-1.
[5] • Vischer D.L., Hager W.H.: Dam Hydraulics. John Wiley & Sons Ltd, 1998. 316 s. ISBN 0 471 97289 4
[6] • Fell R., MacGregor P., Stapledon D., Bell G.: Geotechnical Engineering of Dams. A.A. Balkema Publishers Leiden, 2005. 912 s. ISBN 04 1536 440 x
[7] • Saxena K.R., Sharma V.M.:Dams Incidents and Accidents. Taylor & Francis, 2005. 228 s. ISBN 90-5809-701-3
[8] Doporučená literatura:
[9] • návody a příručky měřicích a monitorovacích přístrojů
[10] • Hartford D., Beacher G.: Risk and uncertainty in dam safety. London: Thomas Telford Publishing, 2004.391 s. ISBN 0-7277-3270-6
Introductory part of the study deals with the interpretation of loads – actions (water, weights, temperature changes, loads of soils and rocks, seismic actions, another internal forces etc) - and corresponding reactions of structures. The next area of the study is focused on the behaviour of massive structures and corresponding parts of foundation because of the broad application of different massive structures in a water management construction. In detail are studied soil structures, rockfills, concrete and steel structures. As well vibrations are studied because of frequent action of vibrations induced by hydraulic effects at water structures and seismicity, and corresponding dynamic loads, stresses and fatigue. The modelling technologies for the back analysis and for the prediction of the behaviour of structures will be presented including the problem formulation and initial and boundary conditions description. Examples of linear, plane and space problems will be demonstrated. Application of the theory of reliability to structures for water management will be explained.
[1] Obligatory literature:
[2] • Vischer D.L., Hager W.H.: Dam Hydraulics. John Wiley & Sons Ltd, 1998. 316 s. ISBN 0 471 97289 4
[3] • Fell R., MacGregor P., Stapledon D., Bell G.: Geotechnical Engineering of Dams. A.A. Balkema Publishers Leiden, 2005. 912 s. ISBN 04 1536 440 x
[4] • Saxena K.R., Sharma V.M.:Dams Incidents and Accidents. Taylor & Francis, 2005. 228 s. ISBN 90-5809-701-3
[5] Optional literature:
[6] • users manuals and instructions of measuring and monitoring equipments
[7] • Hartford D., Beacher G.: Risk and uncertainty in dam safety. London: Thomas Telford Publishing, 2004.391 s. ISBN 0-7277-3270-6
Systémový přístup, systémové myšlení, definování systému na vodohospodářské soustavy. Systémová analýza a syntéza, metody operačního výzkumu. Systémové discipliny pro řešení vodohospodářských soustav. Simulační modelování, dynamické programování, optimalizace, vícekriteriální optimalizace. Moderní teorie řízení, základy umělé inteligence.
[1] [1] Nacházel, K. a kol.: Vodohospodářské soustavy. Vyd. ČVUT, Praha 1999, [2] Votruba, L. a kol.: Vodohospodářské soustavy. SNTL, Praha 1979
Zatížení vodohospodářských konstrukcí. Součinitele zatížení, podmínek působení, spolehlivosti materiálu. Zatížení vodním tlakem hydrostatickým, hydrodynamickým a jeho stanovení. Konstrukční oceli používané ve vodním stavitelství. Ocelové potrubí. Nosné systémy hradicích konstrukcí. Návrh hradicího plechu, hlavních vedlejších výztuh. Koroze a protikorozní ochrana vodohospodářských konstrukcí.
[1] Medřický, V., Valenta, P., Ocelové konstrukce vodohospodářských staveb, ČVUT, 2009
Zatížení vodohospodářských konstrukcí. Navrhování konstrukčních prvků namáhaných tahem, tlakem, ohybem, stabilita průřezů namáhaných ohybem, kroucením - s uvažováním specifik vodních staveb. Kombinace namáhání v průřezu. Základní typy používaných uzávěrů a jejich konstrukčního řešení. Chvění ocelových konstrukcí a únavová pevnost. Principy navrhování a konstrukční řešení pohybovacích mechanizmů, armatur, ložisek, kloubů. Navrhování zařízení speciálních konstrukcí - potrubní přivaděče velkých rozměrů a spádů, lodní zdvihadla, vázací zařízení.
[1] Medřický, V., Valenta, P., Ocelové konstrukce vodohospodářských staveb, ČVUT, 2009
Základem předmětu jsou stochastické a systémové metody řešení nádrží a vodohospodářských soustav. Zahrnuje pravděpodobnostní koncepce řešení zásobní a ochranné funkce nádrží, optimalizační problémy v oblasti navrhování a řízení soustav, problematiku řízení v reálném čase včetně využití matematických modelů. Moderní teorie řízení a její aplikace. Lineární programování, nelineární programování, dynamické programování. Vícekriteriální optimalizace. Matematické modely pro potřeby řízení soustav (zejména simulační modely, adaptivní a učící se modely), využití moderních technologií řízení v reálném čase (expertní systémy), problematika vodohospodářských dispečinků, řízení soustav v nových ekonomických podmínkách.
[1] Povinná literatura:
[2] • Nacházel, K., Patera, A., Přenosilová, E., Toman, M. Vodohospodářské soustavy, vydav. ČVUT Praha 1997.
[3] • Karamouz, M., Szidarovszki, F., Zahraie, B. Water Resources Systems Analysis, Lewis Publishers, USA, 2003.
[4] • Votruba, L. a kol. Vodohospodářské soustavy, Nakl. techn. lit., Praha 1979.
[5] Doporučená literatura:
[6] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
Objects of the course are stochastic and system methods of solution of reservoirs and water resources systems. Includes probability concepts for solution of storage and flood control capacity of reservoirs, optimization problems in system design and management, real-time management issues including the use of mathematical models. Control theory and its applications. Linear programming, nonlinear programming, dynamic programming. Multi-criteria optimization. Mathematical models for system control (especially simulation models, adaptive and learning models), use of modern real-time management technologies (expert systems), water management dispatching issues, system management in new economic conditions.
[1] Doporučená literatura:
[2] • Karamouz, M., Szidarowszky, F., Zahraie, B.: Water Resources Systems Analysis. Lewis Publishers, 2003.
[3] • Votruba, L.: Analysis of Water Resource Systems. SNTL – Publishers of Technical Literature. Elsevier, 1988.
Náplní předmětu je individuální práce studenta a konzultace související s prací na bakalářské práci
[1] dle zadání bakalářské práce
Náplní předmětu je individuální práce studenta a konzultace související s prací na bakalářské práci
[1] dle bakalářské práce
Náplní předmětu je individuální práce studenta a konzultace související s prací na bakalářské práci
[1] dle bakalářské práce
The work is an individual activity of the student in the preparation of the topic of the final thesis for the period of study on the assigned professional topic.
[1] according to the diploma thesis specification
Diplomový seminář je zaměřen na přípravu závěrečné práce studenta. Jedná se o samostatnou práci studenta pod vedením vedoucího závěrečné práce. Činnost studenta je zaměřena na rešeršní činnost, přípravu podkladů a dat a provádění vlastní tvůrčí práce se získanými podklady tak, aby vlastní zpracování záměru a dokumentace práce probíhalo plynule a na odpovídající odborné úrovni. U prací studijního charakteru se jedná o přípravu , zpracování a vyhodnocení dat z různých datových zdrojů. U prací projekčního charakteru je příprava podkladů a dat ještě širší o práci v terénu (průzkum lokality a případné doplňující práce - zaměření, dokumentace případných změn oproti podkladům apod. ).
[1] Individuální podle konkrétního zaměření práce.
Náplní práce je individuální aktivita studenta při zpracování tématu závěrečné práce za období studia k zadanému odbornému tématu.
[1] dle obsahu diplomové práce
The course focuses on general understanding and conceptual design of hydraulic structures. Within the first part of the course, students will learn fundamentals of design and management of reservoirs, weirs on rivers and navigation structures, including locks and lifts. Second part of the course provides in depth view to dam engineering and hydropower. The course is suitable for both master and bachelor degree students and assumes basic knowledge of hydraulics and hydrology. The course is natural extension of the course Water and Environmental Engineering in terms of design and operation of hydraulic structures.
[1] Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C. and Narayanan, R. 2007: Hydraulic Structures 4th ed.; Taylor & Francis
[2] Tanchev, L. 2014: Dams and Appurtenant Hydraulic Structures, 2nd Ed.; CRC Press
[3] Jansen, R.B. 1988: Advanced Dam Engineering - For Design, Construction and Rehabilitation; Van Nostrand Reinhold
By undertaking this course, students will be able to comprehend the governing ideas of project design of river navigation and regulating weirs and hydropower weir structures as well as navigation locks and canals. The course graduates should be able to implement project study to select optimal type and location for weir and appurtenant structures, specify dimensions and materials of the crucial parts of the structures, analyse seepage through foundations and perform hydraulic design of weir and energy dissipation structures. With regard to the navigation, student will comprehend the issues of modern inland waterway transport and should be able to design basic dimensions of the locks and canals.
[1] Novak, P., Moffat, A.I.B., Nalluri, C. and Narayanan, R. 2007: Hydraulic Structures 4th ed.; Taylor & Francis; ISBN: 978-0-415-38626-5
[2] Erbisti, P.C.F. 2014: Design of Hydraulic Gates, 2nd Ed.; CRC Press; ISBN: 978-0-415-65939-0
[3] McCartney, B.L., George, J., Lee, B.K., Lindgren, M., Neilson, F.: Inland Navigation: Locks, Dams, and Channels. ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice No. 94. ASCE American Society of Civil Engineers, 1998. ISBN 0-7844-0320-1
[4] ASCE 2012: Water Control Gates Guidelines for Inspection and Evaluation; American Society of Civil Engineers; ISBN: 978-0-7844-1220-6
Přístup k hospodaření s vodou v nádržích a ve vodohospodářských soustavách. Vodohospodářské řešení zásobní a ochranné funkce nádrže. Analýza procesu přítoku do nádrže a odtoku z nádrže. Zpracování podkladů pro řešení nádrží. Navrhování nádrží s víceletým, sezónním a krátkodobým řízením odtoku. Protipovodňová ochrana. Řešení retenční funkce nádrží. Bezpečnost vodních děl při povodních. Provozování a řízení nádrží. Interakce nádrží s prostředím. Nádrže v přírodním prostředí. Jakost vody v nádržích.
Povinná literatura:
[1] 1. Patera, A., Nacházel, K., Fošumpaur, P. Nádrže a vodohospodářské soustavy 10, vydavatelství ČVUT, Praha 2002. ISBN: 80-01-02620-5.
Doporučená literatura:
[2] 2. Broža, V. Metodické návody k vodohospodářským řešením nádrží, vydavatelství ČVUT, Praha 1983.
[3] 3. Votruba, L., Broža, V.: Hospodaření s vodou v nádržích. SNTL/ALFA, Praha 1980.
Zatížení vodohospodářských konstrukcí. Navrhování konstrukčních prvků namáhaných tahem, tlakem, ohybem, stabilita průřezů namáhaných ohybem, kroucením. Kombinace namáhání v průřezu. Typy nosných systémů ocelových uzávěrů, navrhování hradícího plechu a nosných prvků. Základní typy používaných ocelových jezových uzávěrů a jejich konstrukční řešení, principy navrhování a statického řešení pro vybrané typy uzávěrů. Navrhování ocelových konstrukcí vrat plavebních komor. Navrhování speciálních konstrukcí - potrubní přivaděče velkých rozměrů a spádů. Metodika CFD analýzy pro zjištění hydrodynamického zatížení. Simulace pohybovacích mechanismů a jejich silových účinků. Analýza napjatosti ocelové konstrukce s využitím FEM.
Povinná literatura:
[1] Medřický, V., Valenta, P., Ocelové konstrukce vodohospodářských staveb, ČVUT, 2009
Doporučená literatura:
[2] Medřický V., Valenta P.: Navrhování plavebních stupňů, ČVUT, 2009
[3] Medřický V., Valenta P.: Vodní cesty /Navrhování plavebních komor, ČVUT, 2018
[4] Erbisti P.C.F.: Design of hydraulic gates, CRC Press, 2014
[5] Simscape Mechanical, Multibody - Simscape Onramp, 2021, https://www.mathworks.com/academia
[6] Ansys CFX, Ansys Mechanical, 2021, https://www.ansys.com/
Studenti budou během výukového semestru v oboru přehrad seznámeni se základy navrhování, výstavby a provozu přehrad se zaměřením na bezpečnost a další vazby k okolnímu prostředí. Důležitou oblastí výuky je přehradní výstavba v pohledu do budoucnosti - bezpečnost, opravy, modernizace a rekonstrukce. Dále studenti v rámci bloku provozu vodních děl získají základní informace o státní správě ve vodním hospodářství se zaměřením na vodní díla. Seznámí se s obsahem manipulačních a provozních řádů vodních děl. Základní informaci získají o problematice zimního provozu toků a vodních děl a o sledování chování vodních děl. Na závěr výuky bude prezentována oblast bezpečnosti vodních děl v provozu. Předmět je vyučován formou přednášek a cvičení. V rámci cvičení studenti zpracovávají jednotlivé úlohy související s navrhováním přehrad.
[1] Broža,V.-Satrapa,L. 2000. Hydrotechnické stavby 10, ČVUT v Praze, 170 s. ISBN 80-01-01581-5
[2] Broža,V.-Satrapa,L. 2007. Navrhování přehrad, ČVUT v Praze, 127 s. ISBN 978-80-01-03654-9
[3] Broža,V.-Satrapa,L. 2007. Hydrotechnické stavby 2, ČVUT v Praze, 128 s. ISBN 978-80-01-03655-6
[4] Herzog,M.A.M. 1999. Practical dam analysis, Thomas Telford Publishing, London, 235 s. ISBN 3-8041-2070-9
[5] Votruba,L.-Heřman,J. 1993. Spolehlivost vodohospodářských děl, Česká matice technická, Praha, 488 s. ISBN 80-209-0251-1
[6] Broža,V.-Kratochvíl,J.-Peter,P.-Votruba,L.1987, Přehrady, SNTL/ALFA Praha/Bratislava, 548 s. ISBN ---
[7] Šálek,J.-Mika,Z.-Tresová,A. 1989. Rybníky a účelové nádrže, SNTL, Praha, 272 s. ISBN ---
Organizační a technické aspekty provozu vodních děl v ČR, státní správa vodních děl. Manipulační a provozní řády. Kategorizace vodních děl. Sledování a dohled nad vodními díly, poruchy vodních děl a zvláštní povodně. Spolehlivost vodohospodářských děl. Problematika zimního provozu toků, nádrží a vodních děl, ledové jevy a procesy na tocích, nádržích a vodních dílech a řízení a aktivní ovlivňování zimního režimu. Jakost povrchových vod v tocích a v nádržích, modelování a řízení kvality vody v nádržích, teplotní a kyslíkový režim nádrží. Provoz vodních elektráren, povolení k nakládání s povrchovými vodami, provozní režimy průběžných, špičkových a přečerpávacích vodních elektráren. Poruchové stavy a jejich ošetření. Rekonstrukce a modernizace přehrad, jezů a plavebních zařízení. Optimalizace provozu, škody a rizika. Souvislosti provozu vodních děl a okolního prostředí, hodnocení vlivu vodních děl na životní prostředí.
[1] povinná literatura:
[2] -Technickobezpečnostní dohled nad vodními díly, vybrané informace pro vodoprávní úřady a vlastníky vodních děl, 2014, Ministerstvo zemědělství ČR, 71 s. ISBN 978-80-7434-160-1
[3] -Votruba,L.-Heřman,J. 1993. Spolehlivost vodohospodářských děl, ČMT, Praha, 488 s. ISBN 80-209-0251-1
[5] doporučená literatura:
[6] -Tanchev, L.: Dams and Appurtenant Hydraulic Structures, Taylor&Francis, London 2014, ISBN 978-1-138-00006-3
[7] -Zákon o vodách č. 254/2001 Sb., 2010
Výuka ve spolupráci s ostatními katedrami, příprava studenta na bakalářskou práci pod vedením katedry na níž bude práce realizována, nejlépe přímo u vedoucího bakalářské práce. Příprava podkladů a iniciační projekt, na který bakalářská práce navazuje. V případě K142 jsou nabízeny okruhy v oblasti hydrotechnických staveb (přehrady, jezy, vodní elektrárny, vodní doprava, atd..). V případě K143 jsou nabízeny okruhy všech řešených oblastí v krajině a její správě.
[1] Individuální podle konkrétního zaměření práce.
By undertaking this course, students will be able to understand the fundamental principles with respect to design and control of reservoirs and water resources systems. The course includes methods and analysis for hydrological data preparation, stochastic time series generation and basic simulation and optimization techniques. Students will be able to design the storage capacity of reservoirs to serve water supply and environmental services downstream and to design appropriate flood control capacity to protect downstream area against floods. Environmental, geophysical and water quality aspects of reservoirs will be also discussed.
Povinná literatura:
[1] Karamouz, M., Szidarovszky, F., Zahraie, B.: Water Resources Systems Analysis. Lewis Publishers. 2003, CRC Press; ISBN 978-1-56670-642-1
[2] Votruba, L., Broža, V.: Water Management in Reservoirs. Elsevier, Publisher in co-edition with SNTL-Publishers of Technical Literature, Prague, 1989. ISBN 0-444-98933-1
[3] Jain, S.K., Singh, V.P.: Water Resources Systems Planning and Management. Elsevier, 2003. ISBN: 0-444-51429-5
Doporučená literatura:
[4] Machiwal D., Jha, M.K.: Hydrologic Time Series Analysis: Theory and Practice. Springer, 2012. ISBN: 978-94-007-1860-9
Předmětový kurz je zaměřen na výklad technologických postupů při realizaci vodohospodářských staveb. Předmět je rozdělen na dvě části. První část je zaměřena na realizaci staveb zdravotního inženýrství a ve druhé části jsou vyloženy postupy realizace hydrotechnických staveb.
Povinná literatura:
[1] 1. Broža, V.: Vodohospodářské stavby. Vyd. 3. Praha: ČVUT, 2005. ISBN: 80-01-03175-6.
[2] 2. Hlavínek, P. a kol: Příručka stokování a čištění (NOEL 2002). ISBN: 80-86020-30-4.
Doporučená literatura:
[3] 3. Broža, V., Čihák, F., Satrapa, L.: Hydrotechnické stavby. 1. vyd. Praha: Český svaz stavebních inženýrů, 1998. ISBN: 80-902460-5-2.
Studijní pomůcky:
[4] 4. ČSN 73 6005 Prostorové uspořádání sítí technického vybavení.
[5] 5. ČSN 75 6101 Stokové sítě a kanalizační přípojky.
[6] 6. ČSN EN 1610 Provádění stok a kanalizačních přípojek a jejich zkoušení.
[7] 7. ČSN EN 805 Vodárenství - Požadavky na vnější sítě a jejich součásti.
[8] 8. TNV 75 5402 Výstavba vodovodního potrubí.
Studenti jsou během výukového semestru seznámeni s problematikou oborů vodních staveb, hospodaření s vodou a inženýrstvím životního prostředí. Zejména je kladen důraz na praktické stránky vodních staveb a životního prostředí v těsném vztahu s ostatními obory stavebního inženýrství. Předmět je vyučován formou přednášek a cvičení. Přednášky jsou tématicky rozděleny do 20 bloků podle jednotlivých odvětví oborů. (13x vodohospodářské inženýrství a 7x inženýrství životního prostředí). V rámci cvičení studenti zpracovávají základní úlohy z oblasti hydrologie, zásobování vodou a vodních staveb, zejména z přehrad, využití vodní energie a povodňové problematiky. Bonusové body ze cvičení se pak mohou promítnout až 10% do hodnocení zkoušky. Na výuce předmětu se podílejí všechny 4 "vodařské" katedry K14x.
[1] -Broža,V.-Kazda,I.-Patera,A.-Přenosilová,E. Vodohospodářské stavby. ČVUT v Praze, 1999, 162 s. ISBN 80-01-01021-X
[2] -Braniš M., Základy ekologie a ochrany životního prostředí, INFORMATORIUM 2009 ISBN 978-80-7333-024-8
[3] -Zákon o vodách č.254/2001 Sb.
[4] -Plán hlavních povodí České republiky. Ministerstvo zemědělství ČR, www.mze.cz
Zdroje energie a energetické hospodářství. Rozvoj energetiky. Hydroenergetický potenciál vodního toku. Základní schémata hydroenergetických děl. Typy vodních elektráren. Vodohospodářské a hydroenergetické řešení vodní průběžné a špičkové vodní elektrárny. Vtokové objekty. Derivační kanály. Hydrotechnické štoly a tlaková potrubí. Vyrovnávací komory. Hydraulický ráz v tlakovém potrubí. Soudobé typy vodních turbín a jejich teorie. Elektrotechnická část včetně regulace. Stavební část, strojovny.
Povinná literatura:
[1] [1] Štoll, Č., Kratochvíl, S., Holata, M.: Využití vodní energie, SNTL, 1977
[2] [2]Dušička, P., a spol.: Malé vodní elektrárny, 2003, ISBN 80-88905-45-1
Doporučená literatura:
[3] [3] Nechleba M.: Vodní turbíny, jejich konstrukce a příslušenství, SNTL 1954
[4] [4] Gabriel, P., Čihák, F., Kalandra, P.: Malé vodní elektrárny, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998
[5] [5] Holata M.: Hydraulika vodních motorů, 1967.
[6] [6] Mosonyi, E.: Water power development - Low-head/High-head power plants, 1987, ISBN: 963 05 4270 6
[7] [7] Novák P.: Hydraulic modelling - an introduction, Spon Press, 2010, ISBN: 0 203 86162 0
[8] [8] Novák P.: Hydraulic structures, Taylor & Francis, 2007, ISBN-13: 978-0415250702
[9] [9] Giesecke J.: Wassekraftanlagen, Springer, 2009, ISBN 978-3-540-88989-2
Studijní pomůcky:
[10] [10] Brekke H.: Hydraulic turbines - design, erection and operation, Kvaerner, 2001
Vodní bohatství - vodní zdroje. Povrchové vodní zdroje. Povrchový odtok, vlastnosti, možnosti úprav odtokových poměrů, hospodaření s vodou v nádržích a vodohospodářských soustavách. Analýza procesu přítoku a odtoku z nádrže a zpracování podkladů pro řešení nádrží. Vodohospodářské řešení zásobní a ochranné funkce nádrží. Navrhování nádrží s víceletým, sezónním a krátkodobým řízením odtoku. Provozování a řízení nádrží a vodohospodářských soustav. Teplotní režim nádrží. Podzemní zdroje: formy výskytu, vlastnosti, využití. Jakost vody. Interakce nádrží s prostředím.
[1] Patera, A., Nacházel, K., Fošumpaur, P.: Nádrže a vodohospodářské soustavy. Skriptum ČVUT Praha, 2002.
[2] Votruba, L., Broža, V.: Hospodaření s vodou v nádržích. SNTL-ALFA, 1980.
Předmět seznamuje studenty se základy tvorby 3D modelů staveb ve vodním hospodářství pro tvorbu projektové dokumentace a pro potřeby přípravy geometrie pro úlohy proudění vody a statické úlohy. Pozornost je dále zaměřena na principy informačního modelování staveb (BIM) a jeho význam pro navrhování konstrukcí a jejich provoz v rámci celého životního cyklu. V rámci cvičení budou studenti seznámeni s principy 3D modelování v AUTOCAD 3D na konkrétních úlohách z vodního hospodářství včetně komunikace s GIS nástroji a vazby na hydraulické a hydrologické moduly (HEC-RAS, HEC-HMS).
[1] [1] Matějka, P. et al.: Základy implementace BIM na českém stavebním trhu. Fineco, 2012.
[2] [2] Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR: Koncepce zavádění metody BIM v České republice. 2017.
[3] [3] Chappell, E.: AutoCAD Civil 3D. Essentials. Autodesk Official Press. 2016.
Předmětem výuky je problematika vlivu vodních děl - jezů, přehrad, vodních cest a vodních elektráren - na životní prostředí. Studenti budou na příkladech navrhovaných a provozovaných vodních děl seznámeni s problematikou analýzy vlivu vodních děl na životní prostředí a s možnostmi eliminace nebo zmírnění nepříznivých dopadů.
[1] - PATERA, A. Nádrže a vodohospodářské soustavy 20: Malá antologie environmentálních textů ve vodním hospodářství. 1. vyd. Praha : ČVUT, 1992, 243 s.
[2] - Bulletiny ICOLD
Základy numerického popisu proudění tekutin pomocí metody konečných objemu, ovládání programu Ansys CFX pro jednoduché inženýrské úlohy, vyhodnocení výpočtů a kritické zhodnocení získaných výsledků.
[1] Dokumentace aktuální verze Ansys CFX
[2] (především Pre User´s Guide, Solver Modeling Guide, Tutorials)
[4] Milada Kozubková - Modelování proudění tekutin FLUENT, CFX
Cvičení prohlubují znalosti z oblasti využití vodní energie, kterou studenti získali v základním kurzu. Pozornost je zaměřena na oblast malých vodních elektráren včetně vybraných otázek s praktickým zaměřením na výpočty hydraulických ztrát a hydraulických přechodových jevů.
[1] [1] Gabriel, P., Čihák, F., Kalandra, P.: Malé vodní elektrárny, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998
[2] [2] Štoll, Č., Kratochvíl, S., Holata, M.: Využití vodní energie, SNTL, 1977
[3] [3] Holata M.: Hydraulika vodních motorů, 1967.
[4] [4] Novák P.: Hydraulic modelling - an introduction, Spon Press, 2010
[5] [5] Novák P.: Hydraulic structures, Taylor & Francis, 2007
[6] [6] Wieprecht S.: Design of hydraulic structures - Hydro power schemes, Univestisaet Stuttgart
[7] [7] Brekke H.: Hydraulic turbines - design, erection and operation, Kvaerner, 2001
[8] [8] Giesecke J.: Wassekraftanlagen, Springer, 2009
[9] [9] ESHA: Guide on How to develop a small hydropower plant; Handbuch zur Planung und Errichtung von Kleinwasserkraftanlagen, 2004
Problémy, připomínky a doporučení směrujte prosím na
webmaster@fsv.cvut.cz