Fakulta stavební -- K 141 - Katedra hydrauliky a hydrologie
semestr letní 2019/20
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.
[1] Povinná literatura:
[2] • Brutsaert, Wilfried. Hydrology: an introduction. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. ISBN 978-0-521-82479-8.
[3] • Maidment, David R. Handbook of hydrology. New York: McGraw-Hill, 1993. ISBN 0-07-039732-5.
[4] • Hillel, Daniel. Environmental soil physics. San Diego: Academic Press, ©1998. xxvii, 771 s. ISBN 0-12-348525-8.
[5] • Aktuální odborné publikace týkající se tématu výzkumné práce daného studenta.
[6] Doporučená literatura:
[7] • Bowen, I.S., 1926: The ratio of heat losses by conduction and by evaporation from any water surface. Physical Review, 27, pp 779–787.
[8] • Beven K. J. and M. J. Kirkby, 1979: A physically based, variable contributing area model of basin hydrology. Hydrological Sciences Bulletin Vol. 24 (1).
[9] • Craig, H. (1961) Isotopic variations in meteoric waters. Science 133, 1702–1703.
[10] • Hewlett, J.D., Hibbert, A.R. 1967: Factors affecting the response of small watersheds to precipitation in humid areas. In Sopper, W.E. and Lull, H.W., Eds., Forest hydrology, NY, Pergamon Press, 275—290.
[11] • McDonnell, J. J. 1990: A Rationale for Old Water Discharge Through Macropores in a Steep, Humid Catchment, Water Resour. Res., 26(11), 2821–2832, doi:10.1029/WR026i011p02821.
[12] • Monteith J.L. 1981: Evaporation and surface-temperature. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 107: 1–27.
[13] • Penman, H.L. 1948: Natural evaporation from open water, bare soil and grass. Proc. Roy. Soc. London A(194), S. 120-145.
[14] • Ragan, R. M., 1967: An experimental investigation of partial area contributions, Berne Symposium, International Association of Science and Hydrology.pp. 241-249.
[15] • Zoch, R.T. On the relation between rainfall and stream flow. Monthly Weather Review 62 (9), 315-322, 1934.
[16] • Beven, Keith. Robert E. Horton’s perceptual model of infiltration processes. Hydrological Processes. 2004, 18(17), 3447–3460. ISSN 1099-1085.
[17] • Aktuální odborné publikace týkající se tématu výzkumné práce jednotlivých studentů
Discussion seminar is intended for students of doctoral studies whose research interest is in hydrological processes at various scales and environments, including soil profile and hillslope hydrology, subsurface hydrology, hydrological fluxes in the soil-plant-atmosphere continuum, and urban hydrology. The seminar will provide participant with space to present and discuss their actual research results with an emphasis on understanding and critical evaluation of used procedures. Additionally, thematic seminars on the most important publications and hot topics in hydrology will be organized. The students will be provided information on how to write and continuously update critical reviews on relevant topics, or how to prepare publication for journals registered in the Journal Citation Report. The seminar is intended as a platform for exchange of information and experiences and for establishing collaboration between participants.
[1] Mandatory reading:
[2] • Brutsaert, Wilfried. Hydrology: an introduction. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. ISBN 978-0-521-82479-8.
[3] • Maidment, David R. Handbook of hydrology. New York: McGraw-Hill, 1993. ISBN 0-07-039732-5.
[4] • Hillel, Daniel. Environmental soil physics. San Diego: Academic Press, ©1998. xxvii, 771 s. ISBN 0-12-348525-8.
[5] • publications on the topic of the student's research work
[6] Recommended reading:
[7] • Bowen, I.S., 1926: The ratio of heat losses by conduction and by evaporation from any water surface. Physical Review, 27, pp 779–787.
[8] • Beven K. J. and M. J. Kirkby, 1979: A physically based, variable contributing area model of basin hydrology. Hydrological Sciences Bulletin Vol. 24 (1).
[9] • Craig, H. (1961) Isotopic variations in meteoric waters. Science 133, 1702–1703.
[10] • Hewlett, J.D., Hibbert, A.R. 1967: Factors affecting the response of small watersheds to precipitation in humid areas. In Sopper, W.E. and Lull, H.W., Eds., Forest hydrology, NY, Pergamon Press, 275—290.
[11] • McDonnell, J. J. 1990: A Rationale for Old Water Discharge Through Macropores in a Steep, Humid Catchment, Water Resour. Res., 26(11), 2821–2832, doi:10.1029/WR026i011p02821.
[12] • Monteith J.L. 1981: Evaporation and surface-temperature. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 107: 1–27.
[13] • Penman, H.L. 1948: Natural evaporation from open water, bare soil and grass. Proc. Roy. Soc. London A(194), S. 120-145.
[14] • Ragan, R. M., 1967: An experimental investigation of partial area contributions, Berne Symposium, International Association of Science and Hydrology. pp. 241-249.
[15] • Zoch, R.T. On the relation between rainfall and stream flow. Monthly Weather Review 62 (9), 315-322, 1934.
[16] • Beven, Keith. Robert E. Horton’s perceptual model of infiltration processes. Hydrological Processes. 2004, 18(17), 3447–3460. ISSN 1099-1085.
[17] • publications on the theme of research work of individual students
Kritickou zónu tvoří relativně tenká vrstva zahrnující zemský povrch a jeho okolí, shora omezená rozhraním mezi atmosférou a vegetací a zdola horninovým podložím. Kritická zóna je prostředím interakcí mezi vodou, půdou, horninami, vzduchem a živými organizmy. Tyto interakce ovlivňují toky energie, vody, uhlíku a dalších látek v blízkosti zemského povrchu. Porozumění procesům probíhajícím v kritické zóně je nezbytným předpokladem pro predikci následků povrchového znečištění, dopadů změn klimatu a změn využití krajiny. Předmět je zaměřen na kvantitativní popis procesů spojených s prouděním vody, přenosem energie a transportem látek v kritické zóně s důrazem na procesy probíhající v systému půda-rostlina-atmosféra. Pozornost je věnována hydraulickým charakteristikám pórovitého prostředí a řídícím rovnicím proudění vody, transportu rozpuštěných látek a přenosu tepla. Dále počátečním a okrajovým podmínkám těchto rovnic a dílčím hydraulickým a transportním procesům, jako jsou: infiltrace, evaporace, redistribuce, kapilární vzlínání, odběr vody kořeny rostlin, transpirace vegetačního krytu, hypodermický odtok, preferenční proudění, transport kontaminantů a přenos tepla v půdním profilu.
[1] Povinná literatura:
[2] Hillel D.: Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998.
[3] Císlerová M., Vogel T.: Transportní procesy, ČVUT Praha, 1998.
[4] Doporučená literatura:
[5] Pinder G., Celia M.: Subsurface Hydrology, John Wiley & Sons, 2006.
[6] Bear J.: Modeling Groundwater Flow and Pollution, Kluwer, 1987.
Critical Zone is defined as a thin layer of the Earth’s surface and near-surface terrestrial environment from the top of the vegetation canopy, or atmosphere–vegetation interface, to the bottom of the weathering zone, or freshwater–bedrock interface (US National Research Council, 2001). A variety of physical, chemical and biological interactions between the biotic and abiotic constituents of the critical zone occurs over a range of spatial and temporal scales. These interactions determine near surface fluxes of mass, energy and momentum and control transport and cycling of water, carbon and other chemicals. Understanding critical zone processes is an important prerequisite for the prediction of the consequences of surface pollution, climate change impacts and land use adaptation effects. The course aims at making students understand basic principles facilitating the quantitative description of the state and flow of water and transport of dissolved chemicals and energy in the critical zone, with emphasis on the processes crucial for the soil–plant–atmosphere system. The course covers the topics of parameterization of soil and plant hydraulic properties; formulation of governing equations of water flow, solute transport and heat transfer; initial and boundary conditions of the governing equations and basic measurement techniques. Specific attention will be paid to the individual hydraulic and transport processes, such as: infiltration, evaporation, redistribution, capillary rise, plant root water uptake, sap flow and plant transpiration, surface and subsurface stormflow, preferential flow and transport of contaminants in the soil profile.
[1] Povinná literatura:
[2] Hillel D.: Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998.
[3] Doporučená literatura:
[4] Pinder G., Celia M.: Subsurface Hydrology, John Wiley & Sons, 2006.
[5] Bear J.: Modeling Groundwater Flow and Pollution, Kluwer, 1987.
Předmět studenty seznámí s problematikou hydrauliky objektů na vodních tocích se zvláštním zaměřením na otázku proudění za povodňových průtoků. V případě propustků se studium zaměří zejména na zdůraznění odlišnosti přístupu k řešení ztráty na vtoku na vtoku do propustku při proudění s volnou hladinou a tlakovém režimu, na prostorový průběh hladiny za vtokem do propustku při proudění s volnou hladinou, problematiku vzdutého vodního skoku za vtokem do propustku a hloubku vody v případě ovlivnění prouděním v propustku a na přístupy ke stanovení ztráty na výtoku z propustku při tlakovém proudění v propustku. Výuka se dále zaměření na hydrauliku mostů se středovými pilíři, porovnání přístupů založených na aplikaci Bernoulliho rovnice a věty o hybnosti, problematiku obtékání pilířů a tvorbu výmolů, hydrauliku mostů při zatopení horního čela mostovky, velikost zúžené hloubky pod mostovkou při tomto režimu, problematiku ovlivnění tohoto režimu proudění dolní vodou. Další část studia bude věnována problematice přepadu přes jezové těleso nebo širokou korunu při zatopení dolní vodou, a to zejména při jeho vysokém stupni. Studenti budou seznámeni s výsledky výzkumů prováděných jak na fyzikálních, tak i 3D matematických modelech
[1] • Hamill, L. Bridge Hydraulics. E&FN SOPN, London, © 1999 Les Hamill, ISBN 0 419 20570 5.
[2] • Balvín,P., Havlík, A., Jurečková, P., Picek, T., Trnka, M.: Hydraulické posouzení propustků, VÚV.ČVUTv Praze, 2016.
[3] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Scince
In the subject students will be introduced into the problems of hydraulics of objects on watercourses with special focus on the issue of flood flow. In the case of the culvert the study will focus especially on highlighting the difference of attitude to the solution of the loss at the inlet into the culvert with the free surface water flow and the pressure regime. The study will also focused on the spatial course of the water level after the inlet into the culvert during the free surface water flow, the problems of the leaping water jump behind the culvert inlet and the depth of water in the case of influenced water flow in the culvert and the approaches to the determination of loss on the outflow from the culvert under the pressure flow in the culvert. The course will also focused on the bridge hydraulics with centre pillars, comparison of approaches based on application of the Bernoulli equation and theorem of momentum, flow around pillar and the wreck formation, bridge hydraulics when flooding the upper face of the bridge, the size narrowed depth under the bridge deck under this regime, the problem of influencing this regime by the lower water flow. Another part of the study will be devoted to the problem of overflowing over a weir or broad crown when flooding with lower water, especially at its high level. Students will be acquainted with the results of research on both physical and 3D mathematical models.
[1] • Hamill, L. Bridge Hydraulics. E&FN SOPN, London, © 1999 Les Hamill, ISBN 0 419 20570 5.
[2] • Bradleey, J., N. : Hydraulics of Bridge Waterways, FWWA, Bridge Division, 1978
[3] • Normann, J.M., Houghhtalen, R., J., Johnston, W., J.: Hydraulic Design of Highway Culverts, 1985 FWA, U.S. Department of Transportation, 1985,
Cílem tohoto předmětu je prohloubení znalostí kvantitativní analýzy hydrologických procesů (atmosférických srážek, evapotranspirace a odtoku) v podmínkách povodí s využitím při řešení úloh vodního hospodářství a krajinného inženýrství. Semináře budou zaměřeny na pozorování meteorologických a klimatologických veličin a jejich kvantifikaci v systému povodí – vodní nádrž a bilančních úlohách ochrany a tvorby vodních zdrojů. Pozornost bude věnována vztahům geneze odtoku a kvality vody v závislosti na využívání krajiny, změnách klimatu a socio-ekonomických faktorech.
[1] Povinná literatura:
[2] Henderson-Sellers, A., Robinson, P.J. (1989): Contemporary Climatology. Longman, New York, 439 p.
[3] Lazaridis, M. (2011): First principles of meteorology and air pollution. Springer, Dordrecht, 362 p.
[4] Shaw, E.M. (2011): Hydrology in practice. 4th edition, Span Press, London, 535 p.
[5] Doporučená literatura:
[6] Forman, T.T. & M. Godron (1993): Krajinná ekologie. Academia, Praha, 583s.
[7] Potter, T.D., Colman, B.R.(2003): Handbook of weather, climate and water: Atmospheric chemistry, hydrology, and societal impacts. Wiley-Interscience, New York, 805 p.
[8] Tématické publikace v recenzovaných časopisech.
The aim of this subject is to extend the basic knowledge on runoff genesis (precipitation, evapotranspiration and runoff processes) in the catchment scale by using techniques developer by water management and landscape ecology. The planned seminars will be concerned predominantly on the observation of meteorological and hydrological variables, and their application in the catchment – reservoir system and water resources recharge. The special attention will be paid to the critical phases of runoff and water quality genesis with respect to the impacts of global climate change and socio- economic situations.
[1] Henderson-Sellers, A., Robinson, P.J. (1989): Contemporary Climatology. Longman, New York, 439 p.
[2] Lazaridis, M. (2011): First principles of meteorology and air pollution. Springer, Dordrecht, 362 p.
[3] Shaw, E.M. (2011): Hydrology in practice. 4th edition, Span Press, London, 535 p.
[4] Forman, T.T. & M. Godron (1993): Krajinná ekologie. Academia, Praha, 583s.
[5] Potter, T.D., Colman, B.R.(2003): Handbook of weather, climate and water: Atmospheric chemistry, hydrology, and societal impacts. Wiley-Interscience, New York, 805 p.
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.
Činnost tekoucích povrchových vod z hlediska morfologických změn zemského povrchu lze definovat bezpochyby jako jednu z dominantních. Říční krajina patří i k nejdynamičtěji se vyvíjejícím krajinným prvkům. Předmět se proto zaměřuje na oblasti, které určují hlavní potenciál v přeměnách a vývojových stádiích vodních toků. Stěžejním hydrologickým tématem studia bude koncept korytotvorného dominantního průtoku a pulsních změn vlivem povodňových průtoků. Dále budou studována přirozená vývojová stádia vodních koryt a říční nivy, která lze dokumentovat přímými pozorováními v terénu, jednoduchým laboratorním experimentem nebo distančními monitorovacími metodami. Pozornost bude věnována nejen kvalitativním popisným způsobům transportních procesů a morfologických změn, ale i způsobům jejich kvantifikace nebo dynamickým procesům v rámci jejich modelování. Předmět se zaměří i na roli lidských činností v rámci negativních i pozitivních ovlivnění vývojových tendencí a říčního systému. Hlavní oblastí pro aktivní vstup posluchačů předmětu v rámci zpracovávaných seminárních prací, popř. přípravy jednoduchých demonstračních experimentů, je studium a analýza vzájemně se ovlivňujících přirozených nebo antropogenně vnesených faktorů v rámci aplikace dynamického modelu vývoje. Dalšími oblastmi jsou stabilita břehů, hlavní faktory a způsoby vedoucí k jejímu porušení, monitoring vývoje a nápravná a stabilizační opatření, vazba mezi erozí dna a břehů koryta a způsoby názorné demonstrace. Předmět je otevřen i pro další, posluchači vnesená témata, související např. s problematikou vztahu říčních morfologických procesů a živočišných a rostlinných společenstev v tekoucích vodách (renaturace a revitalizace).
[1] Erosion and Sedimentation Manual. U.S. Department of the Interior. Bureau of reclamation, 2006.
[2] Schumm, S. A. River variability and complexity.Cambridge University Press, 2005. ISBN 0-521-84671-4.
[3] Parker, G. 1D Sediment Transport Morphodynamics with Applications to Rivers and Turbidity Currents (web site http://hydrolab.illinois.edu/people/parkerg/morphodynamics_e-book.htm).
[4] Jansen, P. Ph. Principles of river engineering: The non-tidal alluvial river. DUM, 1994. ISBN 90-6562-146-6
The activity of running surface water in terms of morphological changes of the Earth's surface can be definitely viewed as a dominant factor. River landscape is among the most dynamically developing landscape features. The subject therefore focuses on areas that determine the major potential in the transformations and development stages of watercourses. The key hydrological theme of the study will be the concept of a dominant channel flow and pulse changes due to flood flows. Furthermore, the natural development stages of water channels and river floodplain will be studied, which can be documented by direct field observations, simple laboratory experiments, or remote sensing monitoring methods. Attention will be paid not only to qualitative descriptive ways of transport processes and morphological changes but also to the ways of their quantification or dynamic processes in their modelling. The course will also focus on the role of human activities in the context of negative and positive influences on natural morphological processes in river system. The main area for active participation of the students within this course is the study and analysis of mutually influencing natural or anthropogenically induced factors within the application of a dynamic model of morphological development. Students will be motivated to prepare a state of the art report in the given field fluvial morphology or to prepare a simple demonstration experiment in order to explain fluvial response to induced changes. Other areas include streambank stability, the main factors and processes leading to bank failures, monitoring of fluvial changes, stabilization and bank protection measures, the connection between the erosion of the bed and the banks of the bed and demonstration methods. The course is also open to other related topics brought by students themselves, such as the relationship between river morphological processes and animal and plant communities in flowing waters (renaturation and instream habitat restoration).
[1] Erosion and Sedimentation Manual. U.S. Department of the Interior. Bureau of reclamation, 2006.
[2] Schumm, S. A. River variability and complexity.Cambridge University Press, 2005. ISBN 0-521-84671-4.
[3] Parker, G. 1D Sediment Transport Morphodynamics with Applications to Rivers and Turbidity Currents (web site http://hydrolab.illinois.edu/people/parkerg/morphodynamics_e-book.htm).
[4] Jansen, P. Ph. Principles of river engineering: The non-tidal alluvial river. DUM, 1994. ISBN 90-6562-146-6
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.
[1] Kolář, V., Patočka, C., Bém, J.: Hydraulika. 1983 SNTL/ALFA
[2] Brdička, M., Samek, L., Sopko, B.: Mechanika kontinua. 2000 ACADEMIA
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.
[1] Kolář, V., Patočka, C., Bém, J.: Hydraulika. 1983 SNTL/ALFA
[2] Chow, V.T.: Open-Channel Hydraulics. 1988 McGraw-Hill
[3] Čábelka, J., Gabriel, P.: Matematické a fyzikální modelování v hydrotechnice. 1987 ACADEMIA
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.
Operativní řízení protipovodňové ochrany: 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. Územní plánování v zátopových oblastech: Mapování povodňových rizik. Stavby v povodněmi ohrožených oblastech. Protipovodňová ochrana v územním plánování obcí v ČR.
[1] Povinná literatura:
[2] • Územní plánování v zátopových oblastech, ČVUT Praha, ISBN 80-01-02182-3
[3] • Operativní řízení protipovodňové ochrany, ČVUT Praha, ISBN 80-01-02181-5
[6] Doporučená literatura:
Operational management of flood protection: Meteorology, hydrology and hydraulics of floods. Rescue measure. Structural and non-structural flood protection measures. Institutional and legislative aspects of flood protection. Forecasting and flood warning system, organization of warning process, flood control plans. Humanitarian aspects. Land-use planning: Mapping of flood risks. Constructions in flood prone areas. Flood protection in land-use planning of municipalities in the Czech republic.
[1] Compulsory literature:
[2] • Land use planning in flood areas, CTU in Prague, ISBN 80-01-02182-3
[3] • Operational management of flood protection, CTU in Prague, ISBN 80-01-02181-5
[5] Recommended literature:
[6] • Relevant articles in technical journals
Předmět je zaměřen na procesy ovlivňující transport rozpuštěných chemických látek v přírodních pórovitých systémech. Vedle reaktivních látek je konceptualizace základních transportních procesů uvážena pro nereagující (konzervativní) látky. Důraz je kladen na matematický popis pohybu vody a transportu rozpuštěných látek v půdách včetně transformačních procesů (počáteční a okrajové podmínky, řídící rovnice, analytické a numerické řešení, parametrizace vstupních koeficientů). Pozornost bude dále věnována konceptu průnikové křivky, parametrizaci procesů adsorpce a biochemického rozpadu, modelování transportu látek pomocí two-region/two-site modelu, databázím transportních parametrů organických látek a rozdílným přístupům k posouzení mobility organických látek ve vadózní zóně.
[1] Povinná literatura:
[2] Appelo C.A.J., Postma D.: Geochemistry, groundwater and pollution, Balkema, 1999.
[3] Hillel D.: Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998.
[4] Císlerová M., Vogel T.: Transportní procesy, ČVUT Praha, 1998.
[5] Doporučená literatura:
[6] Bear J.: Modeling Groundwater Flow and Pollution, Kluwer, 1987.
The course focuses on processes affecting the transport of water-dissolved chemicals in natural porous systems. In addition to reactive substances, conceptualization of basic transport processes is considered for non-reactive (conservative) substances. The emphasis is put on mathematical description of water movement and transport of solutes in soils including transformation processes (initial and boundary conditions, governing equations, analytical and numerical solution, parameterization of transport coefficients). Attention is also be paid to the concept of breakthrough curve, parameterization of sorption and degradation processes, description of chemical transport using a two-region/two-site model, existing databases of transport parameters of organic compounds, and different approaches used to assess mobility of organic compounds in the vadose zone.
[1] Appelo C.A.J., Postma D.: Geochemistry, groundwater and pollution, Balkema, 1999.
[2] Hillel D.: Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998.
[3] Bear J.: Modeling Groundwater Flow and Pollution, Kluwer, 1987.
Předmět poskytuje pokročilé poznatky o proudění dvou- a třífázových směsí (kombinace fází kapalina – pevná částice – plyn) v aplikacích pro napjatou hladinu (tlakové potrubí) a volnou hladinu (kanál, koryto, stoka). Diskutovány jsou základní fyzikální zákonitosti proudění směsí, důraz je kladen na popis mechanismů řídících chování směsi (disperze, sedimentace, tření na rozhraní proudu a vnitřní tření včetně projevů newtonského a nenewtonského chování atd.). Představeny jsou teorie a na nich založené výpočetní modely a jejich použití je demonstrováno na praktických příkladech, např. čerpání a dopravy kalů v technologických procesech, hydraulické dopravy sypanin potrubím či pohybu splavenin říčními a bystřinnými koryty. Uvedeny jsou i příklady aplikace vícefázových proudění v komerčních výpočetních softwarech včetně CFD (Computational Fluid Dynamics) softwarů. Studentovi přidělené konkrétní téma je rozvedeno v jeho seminární práci.
[1] Povinná literatura:
[2] • BRENNER, Christopher, E. Fundamentals of Multiphase Flow. Cambridge University Press, ©2005. 410 s. ISBN 0-521-84804-0.
[3] • GARCIA, Marcelo, H., ed. Sedimentation Engineering: Processes, Measurements, Modeling, and Practice. ASCE, ©2008. 1132 s. ISBN 0-784-40814-9.
[4] • Relevantní články v odborné literatuře včetně publikací indexovaných v databázích Web of Science a Scopus.
[6] Doporučená literatura:
[7] • CROWE, Clayton T. Multiphase Flow Handbook. CRC Press, ©2005. 1156 s. ISBN 1-420-04047-2.
The course aims to provide advanced knowledge of two- and three-phase flows (a combination of phases: liquid – solids (particles) gas) with applications in pressurized pipes and open channels. Fundamental principles are discussed of flow of mixture with particular attention paid to mechanisms governing behaviour of mixture flow (dispersion, sedimentation, boundary friction and inner friction, including effects of Newtonian and non-Newtonian carrier). Theories and on theories based predictive models are introduced and their application demonstrated on practical case studies of e.g. pumping and transport of sludge in technological processes, hydraulic transport of solids in pipelines and launders, or sediment transport in rivers and streams. Also discussed are examples of computation of multiphase flows in commercial software including CFD (Computational Fluid Dynamics) software. In the course, each student submits his/her seminar work on a chosen subject.
[1] Povinná literatura:
[2] • BRENNER, Christopher, E. Fundamentals of Multiphase Flow. Cambridge University Press, ©2005. 410 s. ISBN 0-521-84804-0.
[3] • GARCIA, Marcelo, H., ed. Sedimentation Engineering: Processes, Measurements, Modeling, and Practice. ASCE, ©2008. 1132 s. ISBN 0-784-40814-9.
[4] • Relevant articles in technical journals
[6] Doporučená literatura:
[7] • CROWE, Clayton T. Multiphase Flow Handbook. CRC Press, ©2005. 1156 s. ISBN 1-420-04047-2.
Zpracování bakalářské práce z oblasti hydrauliky, hydrologie, vodních toků nebo řešení protipovodňové ochrany.
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.
[1] @@Studijní materiály zadává vedoucí bakalářské práce, popř. konzultant
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.
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.
dle zadání
[1] dle zadání
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.
Povinná literatura:
[1] HAVLÍK, Vladimír, MAREŠOVÁ, Ivana: Hydraulika 11 - příklady. Vydavatelství ČVUT, Praha. 2001. ISBN 80-01-01586-6
[2] HAVLÍK, Vladimír, MAREŠOVÁ, Ivana: Hydraulika 20 - příklady. Vydavatelství ČVUT, Praha. 2001. ISBN 80-01-02355-9
Doporučená literatura:
[3] NALLURI, C., FEATHERSTONE, R. E.: Nalluri & Featherstone's Civil Engineering Hydraulics. Wiley-Blackwell. 2009. ISBN 978-1-4051-6195-4
[4] CHADWICK, A.J., MORFETT, J.C.,BORTHWICK, M.: Hydraulics in Civil and Environmental Engineering. CRC Press. 2013. ISBN 978-0-415-67245-0
[5] HAMILL, L.: Understanding Hydraulics. Palgrave/Macmillan. 2011. ISBN 978-0-230-24275-3
Physical properties of water. Hydrostatics - pressure in a gravitational field, applications of the Pascal's law (hydraulic jack), hydrostatic forces, loading of construction by liquids, buoyancy force. Basics of hydrodynamics - characteristics, regimes and types of water flow, hydraulic resistance, application of basic equations. Pressure flow in pipes - energy losses due to friction, minor losses, simple cases of pipe computations, pipe systems with pump, formation of a water hammer. Steady flow in open channels - uniform flow, hydraulic design of a channel, critical flow, longitudinal profiles of water level. Hydraulics of structures - outflow from an orifice and from a pipe system, flow through culverts and bridge openings. Forces due to water in motion. Water flow measurement. Groundwater flow - types, effects, filtration law, solving of a seepage.
Povinná literatura:
[1] NALLURI, C., FEATHERSTONE, R. E.: Nalluri & Featherstone's Civil Engineering Hydraulics. Wiley-Blackwell. 2009. ISBN 978-1-4051-6195-4
[2] CHADWICK, A.J., MORFETT, J.C.,BORTHWICK, M.: Hydraulics in Civil and Environmental Engineering. CRC Press. 2013. ISBN 978-0-415-67245-0
Doporučená literatura:
[3] IDELCHIK, I. E.: Handbook of Hydraulic Resistance. Jaico Publishing House. 2008. ISBN 81-7992-118-2
Studijní pomůcky:
[4] Studijní materiály na stránkách katedry: http://hydraulika.fsv.cvut.cz/Hydraulika/Hydraulika/Predmety/HyaE/default.htm
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 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.
Posluchači kurzu se seznámí říčními morfologickými procesy v korytech vodních toků a rozšíří své znalosti v oblastech říční hydrauliky a úpravách toků a získají představu o správě a provozu vodních toků v ČR. V praktické části kurzu studenti připraví studii problémů a závad vybrané části koryta toku a navrhnou nápravná opatření. Studie bude prezentována. *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. *Trojrozměrné proudění a proudové struktury. Odpory proudu (mikrodrsnost a makrodrsnost). *Stabilita koryt, morfologické změny aluviálního dna, lokální výmol. *Transportní procesy a látkové výměny v korytech vodních toků. *Navrhování úprav toků, návrhový průtok, metody stabilizace břehů a dna koryt, druhy opevnění, hydraulická a geotechnická ochranná opatření. *Protipovodňová ochrana - technická opatření proti účinkům rozlivu vody a proti hydrodynamickému účinku proudící vody. *Revitalizace vodních toků a povodí, zásahy pro obnovu a podporu přírodních procesů v korytech a příbřežní zóně. *Provoz a údržba koryt upravených vodních toků v normálních a extrémních podmínkách, řízení v povodích.
Povinná literatura:
[1] Charlton, R. 2007: Fundamentals of Fluvial Geomorphology. London:Routledge. ISBN: 0-415-33453-5.
[2] Schumm, S., A. 2005: River Variability and Complexity. Cambridge University Press. ISBN: 0-521-84671-4.
[3] Julien, P.,Y. 2018: River Mechanics. Cambridge University Press. ISBN: 1-107-46277-9.
Doporučená literatura:
[4] Strahler, A. 2011: Introducing Physical Geography. John Wiley & Sons. ISBN: 0-470-41811-7.
[5] Just, T. a kol. 2003: Revitalizace vodního prostředí. Praha: AOPK ČR. ISBN: 80-86064-72-7.
[6] Mačka, Z., Krejčí, L. a kol. 2011: Říční dřevo ve vodních tocích ČR. Brno: Masarykova univerzita. ISBN: 80-210-5624-4.
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.
Povinná literatura:
[1] Kemel, M. 2000: Klimatologie, Meteorologie, Hydrologie ČVUT. ISBN:80-01-01456-8.
[2] Kutílek, M., Kuráž, V., Císlerová, M. 2000: Hydropedologie Praha: ČVUT. ISBN:80-01-02237-4.
Doporučená literatura:
[3] Shaw, E.M. 2004: Hydrology in Practice. Routledge Taylor & Francis Group. ISBN:0415370426.
[4] Hillel, D. 1998: Environmental Soil Physics. Academic Press. ISBN: 0123485258.
[5] Gordon, N.D., McMahon, T.A. a Finlayson, B.L. 1992: Stream Hydrology. An Introduction for Ecologists. John Wiley & Sons. ISBN: 0470843586.
Studijní pomůcky:
[6] ČSN EN ISO 748 Hydrometrie - Měření průtoku kapalin v otevřených korytech použitím vodoměrných vrtulí a plováků. ČNI 2008
[7] ČSN ISO 2537 Měření průtoků kapalin v otevřených korytech - Vodoměrné vrtule s rotačním prvkem. ČNI 1993
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.
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.
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.
Rozhodující hydrologické procesy v městských povodí a jejich matematický popis. Déą?ť a deą?ťová data. Dešťový odtok z urbanizovaných ploch - tvorba, transport, znečištění. Transport a transformace látek v odvodňovacích systémech. Interakce s recipienty a vliv na žľivotní prostředí. Koncepční a fyzikálně-mechanistický popis procesů. Simulační modely a systémová analýza. Data, měření a monitoring. Technická opatření a koncepce pro transformaci dešťového odtoku.
[1] Akan O. and Houghtalen R. (2007). Urban hydrology, hydraulics and Storm Water Quality. Wiley
[2] Krejči V. a kol (2002): Odvodnění urbanizovaných území - koncepční přístup . NOEL 2000.
[3] Fletcher T. and Deletic A. (2010). Data requirements for integrated urban water management: Urban Water Series - UNESCO-IHP, CRC Press.
[4] Kibler. Urban Stormwater Hydrology. 2013
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.
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.
Problémy, připomínky a doporučení směrujte prosím na
webmaster@fsv.cvut.cz