CTU

České vysoké učení technické v Praze

Fakulta stavební

K 141 - Katedra hydrauliky a hydrologie

Předměty aktuálního semestru -- letní 2017/18

přejděte na archiv


semestr letní 2017/18


Hydrologický diskuzní seminář

Diskuzní seminář je určen pro studenty doktorského studia, jejichž téma disertační práce se dotýká hydrologie v měřítku půdního profilu a svahu, podpovrchové hydrologie, transportních procesů v pórovitém prostředí nebo hydrologických toků v systému půda-rostlina-atmosféra. Seminář bude sloužit k prezentaci výzkumné práce, výměně informací a zkušeností, obhajobě vlastních výsledků a jejich diskuzi ve skupině s důrazem na pochopení a kritické zhodnocení použitých postupů. Doplňkově budou organizovány tématické semináře věnované nejvýznamnějším publikacím a aktuálním problémům oboru. Seminář může být také platformou pro navázání spolupráce mezi účastníky a poskytne informace, jak napsat a kontinuálně aktualizovat literární rešerši relevantních témat, nebo jak publikovat v časopisech uvedených v databázi Journal Citation Report.


Kvantitativní hydrologie

Transportní procesy v atmosféře. Metody pro stanovení intenzity výparu. Tání sněhu. Voda pod povrchem. Systém půda-rostlina-atmosféra. Hydrologie svahu. Hydrologie povodí. Deterministické a stochastické modelování v hydrologii.

[1]  Brutsaert, W, Hydrology - An Introduction, Cambridge University Press, 2005.
[2]  Potter, T.D., Collman, B.R. Handbook of Weather, Climate and Water. Atmospheric Chemistry, Hydrology, and Societal Impacts. Wiley, New York, 2003.

Klimatologie a meteorologie

Klimatický systém Země, globální cirkulace atmosféry, vzduchové hmoty a atmosferické fronty, klimatická pásma. Složení a vertikální členění atmosféry, voda v atmosféře, stabilita atmosféry. Proudění vzduchu v synoptickém měřítku, tlakové útvary a frontální systémy, oblaky, vznik atmosferických srážek. Měření meteorologických veličin.

[1]  Aguado, E., J.E. Burt, Understanding Weather and Climate, Prentice Hall, 2001.

Říční morfologie

Morfologické a splaveninové procesy v říčních korytech a nádržích. Odezva povodí toku na lidskou činnost.

[1]  Schumm, S.A., River variability and complexity.Cambridge University Press, 2005.,
[2]  Graf, W.H. Fluvial Hydraulics. John Wiley&Sons,1998.
[3]  van Rijn, L.C. Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas. Aqua Publications, 1993.

Mechanika tekutin I

Lagrangeův a Eulerův model popisu pohybu tekutiny. Dynamika ideální kapaliny. Eulerovy rovnice. Permanentní a nepermanentní pohyb. Hybnost, moment hybnosti, energetická bilance. Rychlostní potenciál. Rovinné a prostorové proudění. Vířivý pohyb a jeho popis. Cirkulace rychlosti. Proudění vazké tekutiny. Rovnice Navier-Stokesovy a jejich řešení. Poiseuilleův a Conetův typ laminárního proudění. Stabilita laminárního proudění. Mechanismus turbulence, charakteristiky. Rovnice Reynoldsovy. Disipace energie turbulentního proudění.


Mechanika tekutin II

Modely turbulence. Laminární a turbulentní mezní vrstva. Vyvinuté turbulentní proudění v potrubí a v korytech. Mezní vrstva při obtékání těles. Termodynamická mezní vrstva. Přenosové procesy. Charakteristiky drsnosti tuhého povrchu v tekutině. Vícefázové proudění. Provzdušněný proud. Turbulentní proudění homogenních a heterogenních suspensí. Proudy se splaveninami. Matematické a fyzikální modelování dynamických jevů. Jednorozměrné a dvourozměrné matematické modely. Okrajové podmínky a vstupní údaje pro permanentní a nepermanentní proudění. Teorie hydrodynamické podobnosti. Mezní podmínky a měřítkový efekt.


Podpovrchová hydrologie

Hydraulické charakteristiky pórovitého prostředí, řídící rovnice proudění vody, počáteční a okrajové podmínky; Infiltrace, redistribuce, evaporace, průsak, kapilární vzlínání, hypodermický odtok; Proudění v nasycených formacích; Transport kontaminantů, hydrodynamická disperze, řídící rovnice transportu, počáteční a okrajové podmínky, nekonzervativní transport.

[1]  WWW stránky předmětu viz http://hydrology.fsv.cvut.cz
[2]  Císlerová M., Vogel T.: Transportní procesy, ČVUT Praha, 1998.
[3]  Hillel D.: Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998.
[4]  Bear J.: Modeling Groundwater Flow and Pollution, Kluwer, 1987.

Protipovodňová ochrana

Meteorologie, hydrologie a hydraulika povodní. Míra rizika. Protipovodňová opatření technická a netechnická. Institucionální a legislativní aspekty ochrany před povodněmi. Předpovědní a hlásný systém, organizace procesu výstrahy, povodňové plány. Humanitární aspekty. Mapování povodňových rizik. Stavby v povodněmi ohrožených oblastech. Protipovodňová ochrana v územním plánování obcí v ČR.


Reaktivní transport v půdě

Reaktivní chemické látky v životním prostředí. Základní procesy transportu látek v půdě. Koncept průnikové křivky. Parametrizace adsorpce a rozpadu. Řídící rovnice transportu. Matematické přístupy k pohybu látek v pórovitém prostředí: analytické a numerické řešení. Modelování pohybu chemických látek (two-region/two-site model).


Bakalářská práce

Zpracování bakalářské práce z oblasti hydrauliky, hydrologie, vodních toků nebo řešení protipovodňové ochrany.


Bakalářská práce

Zpracování bakalářské práce z oblasti hydrauliky, hydrologie, vodních toků nebo řešení protipovodňové ochrany. Práce má charakter studie, v případě studentů, u kterých je předpoklad pokračování ve navazujícím magisterském studiu, se předpokládá, že součástí práce je mimo jiné podrobný rozbor problemtiky pro navazující magisterskou práci.


Bakalářská práce

Zpracování bakalářské práce z oblasti hydrauliky, hydrologie, vodních toků nebo řešení protipovodňové ochrany. Práce má charakter studie, v případě studentů, u kterých je předpoklad pokračování ve navazujícím magisterském studiu, se předpokládá, že součástí práce je mimo jiné podrobný rozbor problemtiky pro navazující magisterskou práci.


Projekt

Předdiplomní projekt v oborech spadajících do odbornosti Katedry hydrauliky a hydrologie. Projekt může zahrnovat přípravu rešerše nebo řešení praktických problémů z oblasti zadání diplomové práce.


Diplomová práce

dle zadání

[1]  dle zadání

Hydraulika

Fyzikální vlastnosti vody. Hydrostatika - tlak v tíhovém poli, hydrostatické převody, hydrostatické síly, zatížení konstrukcí kapalinami, vztlak. Základy hydrodynamiky - charakteristiky, režimy a druhy proudění, hydraulické odpory, aplikace základních rovnic. Tlakové proudění v potrubí - ztráty třením a místní, jednodušší případy výpočtu potrubí, potrubí s čerpadlem, vznik hydraulického rázu. Ustálené proudění v korytech - rovnoměrný pohyb, hydraulický návrh koryta, kritické proudění, průběhy hladin. Hydraulika objektů - výtok otvorem a trubním zařízením, proudění mosty a propustky. Silové účinky proudu a paprsku. Měření průtoku vody. Proudění podzemní vody - druhy, účinky, filtrační zákon, řešení průsaků a odvodnění.

[1]  Kolář V., Patočka C., Bém J.: Hydraulika, SNTL, Praha, 1983
[2]  Bém J.: Vodohospodářské inženýrství, Ediční středisko ČVUT, Praha, 1990
[3]  Havlík - Marešová: Hydraulika 10, 20 - Příklady, Vydavatelství ČVUT, , Praha 2001, skriptum

Hydraulics

Water as a natural resource; water in building practice; physical properties of fluids; continuum; pressure and velocity of water flow. Hydrostatics - pressure in a gravitational field, applications of the Pascal's law (hydraulic press), hydrostatic forces, buoyancy force. Basics of hydrodynamics - characteristics, regimes and types of water flow. Hydraulic resistance, application of basic equations. Pressure flow in pipes - head loss by friction, singularities, simple cases of pipe computations. Pipe systems with pump. Steady flow in open channels - uniform flow, hydraulic design of a channel, subcritical, critical and supercritical flow, longitudinal profiles of water level. Hydraulics of structures - outflow from orifice and from pipe system, overflow on weirs and spillways, hydraulic jump. Flow around obstacles, force exerted by a water flow and water jet, drag force. Measurement of discharge. Groundwater flow - types, effects, filtration law, solving of seepage.

[1] R.E.Featherstone, C.Nalluri: Civil Engineering Hydraulics - Essential Theory With Worked Examples, 1995
[2] N.B.Webber: Fluid Mechanics for Civil Engineers, 1971

Projekt z vodního hospodářství 1

Návrh technického zásahu na vodním toku. Důraz bude rovněž kladen na nové trendy v projekční praxi v rámci automatizace projektování v inženýrské činnosti s uplatněním geografických informačních systémů.

[1]  Raplík M., Výbora P., Mareš K.: Úprava tokov, Alfa, Bratislava 1989
[2]  Mareš K.: Úpravy toků (Navrhování koryt), Skritum ČVUT, Praha 1988 a další dotisky
[3]  Patočka C., Macura L. a kol.: Úpravy toků, Technický průvodce 36, SNTL, Praha 1989

Projekt 1

Projekt na Katedře hydrauliky a hydrologie je alternativně zaměřen na modelování vodní složky životního prostředí nebo na základní hydrologickou analýzu vybraného povodí. (Varianta 1) Modelování životního prostředí ve vodním hospodářství: Tento typ projektu si klade za cíl seznámit posluchače se základními přístupy modelování ŽP, zejména jeho vodní složky, a motivovat je k jejich aplikaci pro vybrané ilustrativní vodohospodářské úlohy. Projekt postupuje v logických krocích od identifikace a konceptualizace problému ŽP přes návrh struktury modelu a volbu alternativních modelovacích přístupů až po kritické zhodnocení využitelnosti navrženého modelu. Projekt se rovněž dotkne problematiky pravděpodobnostního přístupu při modelování lokálních a globálních rizik, zejména pro účely modelování přírodních katastrof. Výuka bude zajišťována pod vedením pracovníků z praxe. Preferována je komunikace v anglickém jazyce. (Varianta 2) Analýza hydrologie povodí: Řešení srážko-odtokových vztahů v zadaném povodí, odtokové poměry zkoumané lokality, stanovení povodňových charakteristik, samostatný výpočet vybraných složek hydrologické bilance (např. vyčíslení evapotranspirace z detailních mikrometeorologických měření), uplatnění teoretických znalostí z oblasti hydrologie a statistiky při analýze meteorologických a hydrologických měření. Více na http://hydraulika.fsv.cvut.cz/Toky/Predmety/PJZ1/default.htm a http://hydraulika.fsv.cvut.cz/Hydrology/vyuka/PJZ1/

[1]  Raplík M., Výbora P., Mareš K.: Úprava tokov, Alfa, Bratislava 1989
[2]  Ven Te Chow et al., Applied hydrology, McGraw-Hill, 1988.
[3]  Shaw, E.M., Hydrology in Practice. Routledge Taylor & Francis Group, 2004.

Vodní toky

Historie říčního inženýrství. Vodní toky jako přírodní prvek a jeho vlastnosti. Vodní toky v pojetí Vodního zákona. Správa vodních toků a správa povodí. Morfologické procesy ve vodních tocích, říční odezva na antropogenní zásah. Proudění v korytech s pevným a pohyblivým dnem, splaveniny, jejich stabilita a pohyb. Trojrozměrné proudění. Odpory proudu (mikrodrsnost a makrodrsnost). Stabilita koryt, morfologické změny aluviálního dna, lokální výmol. Protipovodňová ochrana - technická opatření proti účinkům rozlivu vody a proti hydrodynamickému účinku proudící vody. Úpravy toků a jejich revitalizace. Provoz a údržba vodních toků. Příprava ucelené studie rozboru současného stavu úseku vodního toku s důrazem na obecně užívané ekomorfologické parametry, analýza nedostatků a návrh opatření k jejich odstranění.

[1]  Raplík M., Výbora P. a Mareš K.: Úpravy tokov, ALFA, Bratislava, 1989
[2]  Mareš K.: Úpravy toků (Navrhování koryt), vydavatelství ČVUT, Praha 1993,

Výuka v terénu (1 týden)

Vyhodnocování průtoku z měřeného rychlostního pole hydrometrickou vrtulí a pomocí hladinových plováků. Nivelace sklonu hladiny. Určení Manningova součinitele drsnosti. Popis půdního profilu, odběr půdních vzorků, měření vlhkosti, měření vlhkostního potenciálu, měření nasycené a nenasycené hydraulické vodivosti, výtopový infiltrační pokus.

[1]  Kemel, M. Klimatologie, Meteorologie, Hydrologie ČVUT, 1996
[2]  Kutílek, M. - Kuráž, V. - Císlerová, M.: Hydropedologie Praha: ČVUT, 2000.

Experimentální hydroklimatologie

Obecné principy měření, zdroje dat, návrh měření. Meteorologická a klimatická měření. Hydrologická měření. Stopovače v experimentální hydrologii. Dálkový průzkum Země pro hydrologii a meteorologii. Měření evapotranspirace. Analýza dat. Modelování v hydrologii. Modelování v ekologii a biologii. Inverzní modelování.

[1]  Gordon, N.D., McMahon, T.A. a Finlayson, B.L. 1992: Stream Hydrology. An Introduction for Ecologists. John Wiley & Sons.
[2]  Shaw, E.M. 2004: Hydrology in Practise. Routledge Taylor & Francis Group.

Hydraulika technolodických procesů

Praktické řešení hydraulických problémů v technologických procesech: usazování, míchání, odstřeďování, fluidizace, proudění a čerpání. Na základě matematického modelování procesů návrh hydraulického zařízení, např. trasy pro dopravu tekutin a vícefázových soustav (newtonských/nenewtonských kapalin/směsí a vícefázových systémů) uzavřenými a otevřenými vedeními (potrubí a koryta).

[1]  Novák V., Rieger F. a Vavro K.: Hydraulické pochody v chemickém a potravinářském průmyslu. SNTL 1989.
[2]  Matoušek, V. Dredge Pumps and Slurry Transport, skripta TU Delft, 2004.

Podpovrchová hydrologie

Seznámení se základními metodami, nezbytnými pro kvantitativní popis procesů spojených s prouděním vody a transportem látek v přírodních pórovitých formacích: Hydraulické charakteristiky pórovitého prostředí, řídící rovnice proudění vody, počáteční a okrajové podmínky; Infiltrace, redistribuce, evaporace, průsak, kapilární vzlínání, hypodermický odtok; Proudění v nasycených formacích; Transport kontaminantů, hydrodynamická disperze, řídící rovnice transportu, nekonzervativní transport.

[1]  WWW stránky předmětu viz http://hydrology.fsv.cvut.cz.
[2]  Císlerová M., Vogel T.: Transportní procesy, ČVUT Praha, 1998.
[3]  Hillel D.: Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998.
[4]  Bear J.: Modeling Groundwater Flow and Pollution, Kluwer, 1987.

Hydrologické procesy v městských povodích

Rozhodující hydrologické procesy v městských povodí a jejich matematický popis. Déšť a dešťová data. Dešový odtok z urbanizovaných ploch - tvorba, transport, znečištění. Transport a transformace látek v odvodňovacích systémech. Interakce s recipienty a vliv na žživotní prostředí. Koncepční a fyzikálně-mechanistický popis procesů. Simulační modely a systémová analýza. Data, měření a monitoring. Technická opatření a koncepce pro transformaci dešového odtoku.

[1]  [1] Akan O. and Houghtalen R. (2007). Urban hydrology, hydraulics and Storm Water Quality. Wiley
[2]  [2] Krejči V. a kol (2002): Odvodnění urbanizovaných území - koncepční přístup . NOEL 2000.
[3]  [3] Fletcher T. and Deletic A. (2010). Data requirements for integrated urban water management: Urban Water Series - UNESCO-IHP, CRC Press.
[4]  [4] Kibler. Urban Stormwater Hydrology. 2013

Říční inženýrství a fluviální procesy

Předmět sestává ze dvou částí: 1. říční inženýrství, kde je pozornost upřena nejen na výlučně technické konstrukční zásahy, ale i na opatření přírodě blízká. Pozornost je soustředěna i na zásady ohleduplné antropogenní činnosti přímo v korytech vodních toků a v jejich blízkosti. Taková činnost směřuje k zajištění hlavních požadovaných funkcí v oblasti hospodaření, využívání a nakládání s tekoucími povrchovými vodami, přitom však nevede k poškozování a degradaci říční krajiny, ale podporuje její ochranu před všemi relevantními riziky. 2. fluviální procesy, které jsou nejvýznamnějšími geomorfními projevy v říční krajině v souvislosti s činností proudící vody. Jejich poznání představuje nezbytný základ pro úspěšnou aplikační činnost a syntézu dostupných znalostí o aluviálních tocích v oblasti říčního inženýrství. Cílem je rozpoznání odlišných charakteristických typů koryt a vývojových fází toku včetně dynamiky jejich změn a dále identifikace procesů formujících říční koryto a jeho nivu včetně pochopení jejich řídících mechanismů. Součástí je i kvalitativní a kvantitativní popis procesů jako jsou počátek pohybu částic sedimentu a chod sedimentu, erozní a sedimentační procesy v korytě či vznik a vývoj dnových útvarů, mechanismus podemílání a sesouvání břehů, zahlubování nebo změlčování příčného profilu toku atd. Významnou částí je i studium odezvy upravených vodních toků na zásah do koryta způsobený náhlou přírodní změnou nebo antropogenní činností v říční krajině. Společným základem pro obě části je podaný souhrn teoretických poznatků a praktických zásad pokročilé hydrauliky koryt s pevným dnem v oblasti nerovnoměrného a prostorově složitého proudění, turbulentních jevů nebo odporů způsobených zrnitým dnem koryta či (břehovou) vegetací vystavené proudu. Nabyté teoretické znalosti si posluchač upevní při aplikaci prezentovaných výpočetních postupů v rámci jednoduchých výpočetních a simulačních modelů nebo při interpretaci jevů a procesů demonstrovaných na laboratorním modelu či výukových videozáznamech. Získané znalosti posluchač uplatní jak v oblasti plánování a navrhování upravených koryt vodních toků, umělých vodohospodářských kanálů a vodních cest, tak i v jejich provozu a správě a v ochraně tekoucích povrchový vod, koryt vodních toků a celkově i říční krajiny.


Říční inženýrství a morfologie

Předmět sestává ze dvou částí: 1. říční inženýrství, kde je pozornost upřena na technické a konstrukční zásahy a provozní činnosti v korytech vodních toků, které směřují k zajištění hlavních požadovaných funkcí v oblasti hospodaření a využívání tekoucích povrchových vod a ochraně před relevantními riziky; 2. morfologie a morfodynamika říčního toku (tj. koryta a říční nivy) představují nezbytný základ pro aplikační činnost a syntézu znalostí o aluviálních tocích v oblasti říčního inženýrství. Cílem je rozpoznání odlišných charakteristických typů koryt a vývojových fází toku včetně dynamiky jejich změn a dále identifikace procesů formujících říční koryto a jeho nivu včetně pochopení jejich řídících mechanismů. Součástí je i kvalitativní a kvantitativní popis procesů jako jsou počátek pohybu částic sedimentu a chod sedimentu, erozní a sedimentační procesy v korytě, či vznik a vývoj dnových útvarů. Významnou částí je i studium odezvy upravených vodních toků na zásah do koryta způsobený přírodní nebo antropogenní činností v říční krajině. Společným základem pro obě části je podaný souhrn teoretických poznatků a praktických zásad pokročilé hydrauliky koryt s pevným dnem v oblasti nerovnoměrného a prostorově složitého proudění, turbulentních jevů nebo odporů způsobených zrnitým dnem koryta či vegetací vystavené proudu. Nabyté znalosti si posluchač lépe osvojí při aplikaci prezentovaných výpočetních postupů v rámci jednoduchých výpočetních a simulačních modelů nebo při interpretaci jevů a procesů demonstrovaných na laboratorním modelu či výukových videozáznamech. Získané znalosti posluchač uplatní jak v oblasti plánování a navrhování upravených koryt vodních toků, umělých vodohospodářských kanálů a vodních cest, tak i v jejich provozu a správě a v ochraně tekoucích povrchový vod, koryt vodních toků a celkově i říční krajiny.


 

Zpět na:
Stránku ČVUT
Stránku fakulty
Seznam kateder

Problémy, připomínky a doporučení směrujte prosím na
webmaster@fsv.cvut.cz