Fakulta stavební -- K 143 - Katedra hydromeliorací a krajinného inženýrství
semestr letní 2023/24
Předmět studenty seznámí s principy moderních metod monitoringu a experimentálního výzkumu v oblasti hydropedologie a transportních procesů v půdě. Studenti se seznámí s metodami laboratorního a terénního měření vlhkosti a teploty půdy, měření toků a potenciálu vody v podpovrchovém prostředí. Budou představeny moderní metody zjišťování hydraulických charakteristik půd. Budou vysvětleny principy nedestruktivních diagnostických metod (neutronová radiografie, nukleární magnetická rezonance, rentgenová tomografie) a způsoby jejich uplatnění v geo-vědách. Studenti budou řešit samostatnou nebo týmovou úlohu s realizací měření v terénu nebo v laboratoři včetně analýzy získaných dat a prezentace výsledků. Součástí výuky jsou exkurze na experimentální povodí a lokality.
[1] Povinná literatura:
[2] • HILLEL, Daniel. Environmental soil physics. San Diego: Academic Press, ©1998. xxvii, 771 s. ISBN 0-12-348525-8.
[3] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[4] • Manuály k přístrojům a zařízením využívaným pro realizaci experimentů.
[6] Doporučená literatura:
[7] • JURY, William A. a Robert HORTON. Soil physics. 6th ed. Hoboken: John Wiley & Sons, ©2004. xiv, 370 s. ISBN 0-471-05965-X.
[8] • WARRICK, Arthur W., ed. Soil physics companion. Boca Raton: CRC Press, ©2002. 389 s. ISBN 0-8493-0837-2.
The students will learn the principles of modern experimental and monitoring methods in fields of soil hydrology and transport processes. Students will acquaint themselves with methods of laboratory and field measurement of soil moisture and temperature, water fluxes and water potential in the subsurface. Modern methods for the detection of hydraulic properties of soils will be presented. The principles of non-destructive diagnostic methods (neutron radiography, nuclear magnetic resonance, X-ray tomography) and their application in geosciences will be explained. Students will work individually or in small teams on assignments that will include field or laboratory measurements. The emphasis will be on data analysis, data interpretation and presentation of results. Excursions to experimental catchments and other experimental sites are an integral part of the course.
[1] • HILLEL, Daniel. Environmental soil physics. San Diego: Academic Press, ©1998. xxvii, 771 s. ISBN 0-12-348525-8.
[2] • Relevant articles in journals covered by Web of Science.
[3] • JURY, William A. a Robert HORTON. Soil physics. 6th ed. Hoboken: John Wiley & Sons, ©2004. xiv, 370 s. ISBN 0-471-05965-X.
[4] • WARRICK, Arthur W., ed. Soil physics companion. Boca Raton: CRC Press, ©2002. 389 s. ISBN 0-8493-0837-2.
[5] • HILLEL, Daniel. Introduction to soil physics. San Diego: Academic Press, ©1982. xiii, 364 s. ISBN 0-12-348520-7.
Teoretické základy proudění vody v proměnlivě nasyceném pórovitém prostředí. Odvození základních pohybových rovnic, jejich počátečních a okrajových podmínek. Možné způsoby jejich řešení, numerické simulační modely. Podmínky použitelnosti v reálných přírodních podmínkách. Problematika hydraulických charakteristik, teorie používané při jejich stanovení. Způsoby zpracování vstupů do simulačních modelů. Variabilita hydraulických charakteristik. Heterogenita a preferenční proudění. Zpracování rešerše vybrané literatury, výběr je zvolen s ohledem na téma dizertační práce jednotlivých studentů.
[1] Císlerová, M., T.Vogel, Transportní procesy, Vydavatelství ČVUT, 182 stran, ISBN 80-01-01866-0, 1998
[2] Hillel Daniel, Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998
[3] Selker, John S., James T. McCord, C. Kent Miller, C. Kent Keller, Vadose Zone Processes, CRC Press, CRC Press, 1999
[4] Jury, W.A, R. Horton: Soil Physics, J.Wiley & Sons., New York, 2004
[5] Simulační modely řady HYDRUS
[6] Manuály modelů HYDRUS
[7] Individuálně vybrané webové stránky a odborné články z významných mezinárodních časopisů
Theory of flow of water in variably saturated porous media. General flow equation, capacity and diffusivity forms, initial and boundary conditions. Methods of solution, numerical simulation models. The applicability in natural conditions. Soil hydraulic properties, hysteresis effects, advanced measurement techniques, data processing software, theory of capillary models, inverse optimisation programs, practical and theoretical weaknesses of the methods, reliability control, spatial and temporal variability. Heterogeneity and preferential flow. Reviw of relevant literature, the topics will relate to the field of disertation of a particular student.
[1] Hillel Daniel, Environmental Soil Physics, Academic Press, 1998
[2] Selker, John S., James T. McCord, C. Kent Miller, C. Kent Keller, Vadose Zone Processes, CRC Press, CRC Press, 1999
[3] Jury, W.A, R. Horton: Soil Physics, J.Wiley & Sons., New York, 2004
[4] HYDRUS Simulation Models
[5] Manuals of HYDRUS programs
[6] Individualy chosen internet materials and articles recently published in international magazines
Předmět studenty seznámí s principy moderních metod izotopové hydrologie stabilních i nestabilních izotopů ve vodách pro určení pohybu vody v prostředí. Studenti se seznámí s metodami terénních odběrů přírodních vzorků i přípravy umělých stopovačů na bázi stabilních izotopů. Studenti využijí metodu laserové spektroskopie stabilních izotopů vodíku a kyslíku ve vodách. Studentům budou přednesena problematika dalších izotopů přítomných ve vodách a jejich využití pro odhad stáří podzemní vody, či indikaci podílu podzemních vod na tvorbě celkového odtoku. Součástí předmětu bude zpracování naměřených dat metodami izotopové separace odtoku, průměrné doby zdržení vody v povodí a odhad výparu v podmínkách laboratoře. Studenti budou řešit samostatnou nebo týmovou úlohu s realizací měření v terénu nebo v laboratoři při experimentu průniku látky porézním prostředím včetně analýzy získaných dat a prezentace výsledků. Součástí výuky jsou exkurze na experimentální povodí a lokality.
[1] Povinná literatura:
[2] • Kendall C. and McDonnell J. J., editors. (1998) Isotope Tracers in Catchment Hydrology. Elsevier Science B. V.,Amsterdam.
[3] • Environmental Isotopes in the Hydrological Cycle, IAEA, Vienna. http://www-naweb.iaea.org/napc/ih/IHS_resources_publication_hydroCycle_en.html
[4] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[5] • Manuály k přístrojům a zařízením využívaným pro realizaci experimentů.
[7] Doporučená literatura:
The course will introduce students to modern methods of isotope hydrology of stable and radioactive isotopes in waters for determination of water movement in the environment. Students will be acquainted with methods of field sampling of natural samples and preparation of artificial tracers based on stable isotopes. Students will use the method of laser spectroscopy of stable isotopes of hydrogen and oxygen in water. Students will be provided with the issue of other isotopes present in water and their use for estimating the age of ground water or indicating the contribution of groundwater in the formation of the total runoff. Part of the subject will be the processing of measured data by methods of isotope separation of runoff, average water residence time in river basin and estimation of evaporation in laboratory conditions. Students will solve an individually or team tasks within field or laboratory measurements when experimenting with penetration of the substance, including analysis of acquired data and presentation of results. Excursions to experimental catchments and localities are part of the lesson..
[1] Povinná literatura:
[2] • Kendall C. and McDonnell J. J., editors. (1998) Isotope Tracers in Catchment Hydrology. Elsevier Science B. V.,Amsterdam.
[3] • Environmental Isotopes in the Hydrological Cycle, IAEA, Vienna. http://www-naweb.iaea.org/napc/ih/IHS_resources_publication_hydroCycle_en.html
[4] • Kirkby, M. J., Hillslope Hydrology (1991), Wiley.
[5] • Relevant papers in peer reviewed journals in Web of Science.
[6] • Manuals for the devices used for experiments
Předmět studenty seznámí s principy moderních metod monitoringu erozních procesů a monitoringu transportu sedimentu a na sediment vázaných polutantů.
[1] Povinná literatura:
[2] • ŽÍŽALA, D., et al. Monitoring erozního poškození půd v ČR nástroji dálkového průzkumu Země. [Uplatněná certifikovaná metodika]. 2016, Dostupné z: http://knihovna.vumop.cz/documents/1268.
[3] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[4] • Manuály k přístrojům a zařízením využívaným pro realizaci experimentů.
[6] Doporučená literatura:
[7] • BÁČOVÁ, M. a KRÁSA, J. Application of Historical and Recent Aerial Imagery in Monitoring Water Erosion Occurrences in Czech Highlands. Soil and Water Research. 2016, 11(4), s. 267-276. ISSN 1801-5395.
[8] • SHOSHANY, M., GOLDSHLEGER, N. & CHUDNOVSKY, A., 2013. Monitoring of agricultural soil degradation by remote-sensing methods: a review. International Journal of Remote Sensing, 34(17), pp.6152–6181.
Course students get acquainted with the principles of modern methods of monitoring of erosion processes and monitoring of sediment transport and sediment bound pollutants. Monitoring of transport of substances is linked to transport models and options for verification of their equations. The basis of the subject is getting practical skills and practices in the field and in the laboratory. The individual components of monitoring: remote sensing of eroded surfaces (laserscan, close range photogrammetry, Structure From Motion) and volumetric analysis; in-situ monitoring (field plots, catch bags); monitoring with the use of a rainfall simulator; continuous and episodic monitoring in small water flows (turbidimetry and auto sampler); monitoring using electromagnetic tracers; monitoring of sediment in the reservoirs. Students will solve a separate or team role with the realization of measurements in the laboratory or in the field, including the analysis of collected data and the presentation of results. Part of the teaching are field excursions and monitoring campaigns.
[1] Povinná literatura:
[2] • Clapuyt, F., Vanacker, V. and Van Oost, K. (2015) ‘Reproducibility of UAV-based earth topography reconstructions based on Structure-from-Motion algorithms’, Geomorphology, (May). doi: 10.1016/j.geomorph.2015.05.011.
[3] • Zribi, M., Baghdadi, N. and Nolin, M. (2011) ‘Remote Sensing of Soil’, Applied and Environmental Soil Science, 2011, pp. 1–2. doi: 10.1155/2013/424178.
[4] • Monitoring device tutorials
[6] Doporučená literatura:
[7] • BÁČOVÁ, M. a KRÁSA, J. Application of Historical and Recent Aerial Imagery in Monitoring Water Erosion Occurrences in Czech Highlands. Soil and Water Research. 2016, 11(4), s. 267-276. ISSN 1801-5395.
Prakticky orientovaný kurz seznámí studenty s vybranými numerickými modely pro simulaci hydrologických a transportních povrchových i podpovrchových procesů na měřítku malého povodí. Studenti budou využívat dostupná data a modely pro prostorově i časově distribuovaný popis simulovaných dějů. Zaměření konkrétní úlohy i metoda řešení problému budou individuálně upraveny podle tématu výzkumného záměru studenta. Simulace hydologických procesů v povodí budou realizovány v prostředí některého z programů MIKE SHE, Hydrogeosphere, Hydrus nebo WMS. Příprava dat a vizualizace výstupů v prostředí ArcGIS.
[1] Povinná literatura:
[2] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[3] • Manuály k programům
[6] Doporučená literatura:
Course will introduce students into GIS analyses and numerical modelling of water movement and water retention on the scale of a watershed. The aim is to quantitatively evaluate and predict different components of the hydrologic cycle. Single rainfall runoff events, long term studies and the effect of various measures and scenarios of watershed management will be discussed.
[1] Povinná literatura:
[2] • Relevant articles in technical journals
[3] • Software manuals
[5] Literature:
[6] • Elizabeth M. Shaw, Keith J. Beven, Nick A. Chappell, Rob Lamb. Hydrology in Practice, Fourth Edition. CRC Press. 2011.
Cílem je studenty seznámit s jednotlivými složkami procesu povrchového odtoku a eroze. Podmínkami za kterých tyto procesy vznikají, jaké jsou možnosti měření a způsoby jejich modelování.
[1] Povinná literatura:
[2] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[3] • Manuály k přístrojům a zařízením využívaným pro realizaci experimentů.
[4] • ISERLOH, T., al.., 2013: European small portable rainfall simulators: A comparison of rainfall characteristics [online]. Catena, 2013. [cit. 24. 10. 2013 ]. Dostupné z: http://dx.doi.org/10.1016/j.catena.2013.05.013
[7] Doporučená literatura:
[8] • Strauss, P., Pitty, J., Pfeffer, M., Mentler, A. (2000): Rainfall Simulation for Outdoor Experiments.In: Jamet,P., Cornejo, J.:Current research methods to assess the environmental fate of pesticides:329-333
Learning outcomes of the course is to apprise of the students with the individual components of surface runoff and erosion processes. The conditions of the arising these processes arise, the measurement and modeling options. The basis of the subject is the measurement and subsequent analysis of data using rainfall simulations on the elementary scale in decimetres to square meters. Students will be acquainted with the methods and possibilities of the measurig with rainfall simulations, including laboratory methods to analyze physico-chemical properties of transported substances. Experimentally obtained values will be used for numerical modeling. Optimization of computational relations, calibration and verification of models. Extrapolation from small scale to basin size will be also tested. Students will be involved in work teams to acquire measurement techniques and develop a stand-alone assessment and modeling role. Excursions to field experimental sites are part of the lessons.
[1] Povinná literatura:
[2] • Relevant articles in professional journals indexed in the Web of Science database.
[3] • Instrument and device manuals used to implement experiments.
[4] • ISERLOH, T., al., 2013: European small portable rainfall simulators: A comparison of rainfall characteristics [online]. Catena, 2013. [cit. October 24, 2013]. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.catena.2013.05.013
[6] Doporučená literatura:
[7] • Strauss, P., Pitty, J., Pfeffer, M., Mentler, A. (2000): Rainfall Simulation for Outdoor Experiments. In: Jamet, P., Cornejo, of pesticides: 329-333
[8] • Maindonald J.H., Braun J. Data Analysis and Graphics Using R-An Example-Based Approach, 3rd edition, Cambridge University Press, 2010.
Předmět je zaměřen na využití metody numerického modelování při řešení problematiky proudění podzemní vody a transportu látek v nasyceném hydrogeologickém prostředí.
[1] BEAR, Jacob., VERRUIJT, Arnold. Modeling Groundwater Flow and Pollution. D. Reidel Publishing Company, ©1990, 414s. ISBN 1-55608-015-5.
[2] Manuály k poskytnutým software
[3] PINDER, George F., CELIA, Michael A.. Subsurface Hydrology. John Wiley & Sons, ©2006, 468s. ISBN 0-471-74243-0.
Půda a životní protředí. Vznik a vývoj půd, půdotvorné faktory. Půdní textura a struktura. Fyzikální a fyzikálně chemické vlastnosti půd, fyzikální, chemické a biologické procesy v půdě. Systematika a klasifikace půd. Pedologický průzkum a mapování. Půdy světa. Jílové minerály a chemie půd. Hydrostatika půdní vody a kapilarita. Metody měření vlhkosti půdy. Hydrodynamika vody v nasyceném a nenasyceném půdním prostředí.
Doporučená literatura:
[1] Kutílek,M. - Kuráž,V. - Císlerová,M.: 2004: Hydropedologie 10. Skriptum CVUT. 176 s. ISBN 80-01-02237-4.
[2] Rowell,D.L.: Soil Science, Methods and Applications, Longman Group UK, 2016, ISBN 13: 978-0-582-08784-2
Studijní pomůcky:
[3] Šanda, M., Sněhota, M. Elektronické přednášky on-line - Hydropedologie, web K143, FSv CVUT, http://storm.fsv.cvut.cz/pro-studenty/predmety/bakalarske-studijni-programy/stavebni-inzenyrstvi-bc/vodni-hospodarstvi-a-vodni-stavby-bc/hydropedologie/?lang=cz
[4] online https://dl.sciencesocieties.org/publications/books/pdfs/sssabookseries/methodsofsoilan1/frontmatter -- Klute,A.(editor): Methods of Soil Analysis. No. 9, Part 1, Physical and Mineralogical Methods, Madison, Wisconsin: 1986, Second Edition.
Předmět je zaměřen na pochopení a procvičení popisu a kvantifikace základních hydrologických procesů v povodí (vztahy mezi srážkou – retencí – odtokem – transportem – depozicí) a to jak vody, tak pevných částic a rozpuštěného i nerozpuštěného znečištění. Student bude ve vybraném povodí sledovat uvedené vztahy a procesy, pokusí se je pomocí různých metod kvantifikovat a hledat kritické hodnoty a lokality. Následně bude hledat způsoby možné kompenzace, kvantifikovat vliv možných ochranných opatření a porovná velikost vynaložených nákladů k úsporám díky zajištěné ochraně. Diskutovány budou zejména otázky efektivity, účinnosti a reálné aplikovatelnosti různých typů opatření v reálných podmínkách. Pro zjištění aktuálního stavu bude student v terénu pracovat s moderním měřícím vybavením, umožňujícím studovat jak momentální stav půdy, tak vegetace, průtokový režim toku a další parametry krajiny. Předmět je prakticky orientován a bude shrnovat dříve nabyté znalosti z dílčích podrobných předmětů, zaměřených na studium jednotlivých procesů v detailním a teoretickém měřítku. Pokud bude studentů ve skupině více, bude akcentována týmová práce, pokud možno se zaměřením na různé procesy, ale i různé aktivity a způsoby využití území.
[1] Povinná literatura:
[2] • Boardman, J., Poessen, J., 2006. Soil Erosion in Europe. John Willey et Sons, Ltd. ISBN 9780470859100
[3] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[5] Doporučená literatura:
[6] • Matlock, M., D., Morgan, R., A., 2011. Ecological engineering design – restoring and conserving ecosystem services. J.Wiley and Sons, Inc. ISBN 978-0-470-34514-6
The subject is focused on understanding and training in description and quantification of basic hydrological processes within the catchment (relations between rainfall – retention – runoff – transport – deposition) concerned to water, solid particles and dissolved pollutants. Student will examine listed relations within selected catchment, will apply various mathematical models and methods and will try to determine critical hot spots within the catchment. Further he will search for various ways of compensation, will quantify the effect of applicable control measures and will compare expenses related to benefits. Questions of effectiveness – bot of functional and economic will be discussed, to reach consensus concerning of feasibility and applicability in real conditions. To determine recent situation within the catchment, student will apply modern experimental techniques, tools and setups, allowing monitoring of current status of soil, vegetation, water regime and further parameters of locality. The subject is oriented practically and will conclude knowledge from previous theoretical subjects, focused on individual processes, their measurement and description on theoretical level. If there are more students within the group, team work will be preferred with focus on various processes, activities and land-use and landscape exploitation types.
[1] Povinná literatura:
[2] • Boardman, J., Poessen, J., 2006. Soil Erosion in Europe. John Willey et Sons, Ltd. ISBN 9780470859100
[3] • Relevant papers published within Journals indexed in Web of Science.
[5] Doporučená literatura:
[6] • Matlock, M., D., Morgan, R., A., 2011. Ecological engineering design – restoring and conserving ecosystem services. J.Wiley and Sons, Inc. ISBN 978-0-470-34514-6
V rámci předmětu se studenti seznámí s moderními technikami monitorování zejména meteorologických, hydrologických a hydropedologických procesů v kulturní krajině a získají teoretický základ týkající se zpracování velkých datových sad. Cílem předmětu je seznámit studenty s problematikou navrhování terénních monitorovacích schémat, optimalizace využití dostupné měřící techniky, analýzy a vizualizace primární environmentální dat tak, aby byla využitelná pro navazující numerické modelování nebo vysvětlení sledovaných procesů. Terénní přístrojové vybavení bude demonstrováno v rámci exkurze na instrumentové experimentální povodí. Zpracovávána budou historická i aktuální real-time data. Prostorová a časová variabilita bude vyhodnocována pomocí specializovaných softwarů.
[1] Povinná literatura:
[2] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[3] • Manuály k přístrojům a zařízením využívaným pro získávání environmentálních dat.
[6] Doporučená literatura:
[7] • Hewitt, C. N. Methods of Environmental Data Analysis, Environmental Management Series, Springer, 2012
The course covers modern techniques for monitoring of meteorological, hydrological and hydropedological variables and processes in the cultural landscape. Students will learn how to design the monitoring networks for the both long term and short term monitoring, how to optimize available instrumentation. Students will learn the basics of the environmental data analysis, interpretation and visualization.
[1] • Relevant articles in technical journals
[2] • Software manuals
[5] • Hewitt, C. N. Methods of Environmental Data Analysis, Environmental Management Series, Springer, 2012
Předmět studenty seznámí s teoretickými základy tvorby a ochrany krajiny a krajinného inženýrství. Důraz bude kladen na komplexní pojetí problematiky a spíše než na partikulární úlohy jednotlivých disciplín spíše na vzájemné vazby, vztahy, podmíněnosti, příčiny a následky procesů v krajině. V rámci předmětu bude definováno pro individuálního studenta, či lépe pro skupinu studentů téma a oblast, kde dochází k interakci lidské činnosti s prostředím (krajinou). Cílem práce následně bude pochopení vzájemných vztahů a procesů v dané lokalitě, možné ovlivnění prostředí – krajiny – plánovanou aktivitou a nástin možných kompenzačních opatření nebo změn návrhu původního záměru. Smyslem práce bude týmová práce, hledání multioborových přístupů a řešení, uplatnění komplexního pohledu v kombinaci s moderními přístupy multikriteriálního hodnocení.
[1] Povinná literatura:
[2] • Kangas, P., C., 2004. Ecological Engineering – Principles and Practice. CRC Press, Florida, USA. ISBN 1-56670-599-1
[3] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[5] Doporučená literatura:
The subject will introduce to students basic principles of landscape engineering and landscape conservation. Complex understanding of the topic, interrelations and synergies will be emphasized, rather than particular tasks of individual disciplines. There will be defined specific target area for individual student, or group of students (according to their specialization), where strong interaction between human activities and landscape occurred or is expected. The goal of the work (project) then will be understanding to relations, processes, effects and conditioning within given locality, possible effects on the landscape by planned or realized activity and possibly brief proposal of compensation or prevention measures or modification of original project. Students should ideally work within the team, search for interdisciplinary solutions, analyses, to apply multicriterial approach.
[1] Povinná literatura:
[2] • Kangas, P., C., 2004. Ecological Engineering – Principles and Practice. CRC Press, Florida, USA. ISBN 1-56670-599-1
[3] • Relevant papers published within Journals indexed in Web of Science.
[5] Doporučená literatura:
Předmět je pokračováním předmětu Hydraulika pórovitého prostředí. Základy teorie transportu rozpuštěných látek pod zemským povrchem. Mísitelné proudění, konzervativní transport. Advekčně disperzní rovnice, počáteční a okrajové podmínky, metody řešení. Určení pole rychlostí. Charakteristiky disperze, prostorová závislost, metody určení. Identifikace parametrů. Transport reaktivních látek, typy chemických reakcí. Multifázové proudění, NAPLy, způsoby řešení. Numerické simulační modely. Pohyb vody a migrantů v přírodním prostředí, preferenční proudění a transport. Aplikace simulačních modelů řady HYDRUS. Geochemické a multifázové simulační modely. Při výuce tohoto programu se předpokládá absolvování předmětu Hydraulika pórovitého prostředí. V případě, že tomu tak není, zařazují se v úvodních lekcích dle potřeby základy teorie proudění v pórovitém prostředí, doplněné samostudiem vybrané literatury s testováním potřebných znalostí.
[1] Císlerová, M., T.Vogel, Transportní procesy, Vydavatelství ČVUT, 182 stran, ISBN 80-01-01866-0, 1998
[2] Bear, J. Dynamics of Fluids in Porous Media, Elsevier, 1992
[3] Bear, J., A. Verruijt, Modelling groundwater flow and pollution, Kluwer, 1994
[4] Simulační modely řady HYDRUS
[5] Manuály modelů HYDRUS
[6] Individuálně vybrané webové stránky a odborné články z významných mezinárodních časopisů
The subject is the continuation of Hydraulics of Porous Media. Fundamentals of solute transport in the subsurface. Complexity of the problem, miscible flow, conservative flow, advection-dispersion equation, initial and boundary conditions, methods of solution. Velocity field determination.. Dispersion characteristics, methods of determination, inverse optimisation programs, scale dependence. Parameter identification. Transport of reactive species, types of chemical reactions. Multiphase (immiscible) flow, NAPLs, mathematical description. Numerical simulation models. Flow of water and migrants in natural conditions, preferential flow and transport. Aplication of HYDRUS simulation models. Geochemical and multipdase simulation models. Case studies. For this subject the passing of the Hydraulics of Porous Media is assumed. In negative case, the basic knowledge of the theory of flow in porous media is given in initial lectures supplemented by individual reading of selected literature and followed by testing of relevant knowledge.
[1] Bear, J. Dynamics of Fluids in Porous Media, Elsevier, 1992
[2] Bear, J., A. Verruijt, Modelling groundwater flow and pollution, Kluwer, 1994
[3] HYDRUS Simulation Models
[4] Manuals of HYDRUS programs
[5] Individualy chosen internet materials and articles recently published in international magazines,, relevant to the subject of dizertation.
Transport látek ve vodě - komplexní pojetí problematiky. Popis pohybu rozpuštěných látek: konvekce, hydrodynamická disperze, molekulární difúze. Analytická řešení pro zjednodušené idealizované případy. Numerická řešení transportní rovnice. Určení transportních charakteristik. Modelování pohybu chemických látek.
[1] Císlerová, M., T.Vogel, Transportní procesy, Vydavatelství ČVUT, 182 stran, ISBN 80-01-01866-0, 1998
[2] Bear, J. Dynamics of Fluids in Porous Media, Elsevier, 1992
[3] Bear, J., A. Verruijt, Modelling groundwater flow and pollution, Kluwer, 1994
[4] Domenico P.A., F.W. Schwartz: Physical and Chemical Hydrogeology, J.Wiley & Sons., New York, 1990
Předmět studenty seznámí s principy modelování vodní eroze a následného transportu sedimentu a na sediment vázaných nutrientů. Základními používanými nástroji budou empiricky založené distribuované transportní modely (Watem/SEDEM, SWAT, aj.). Součástí náplně budou postupy kalibrace i verifikace, možnosti zajištění relevantních vstupních dat, principy bilancování fosforu v rozsáhlých povodích, význam a retenční kapacita jednotlivých komponent krajiny (zemědělská půda, ostatní plochy, vodní toky, vodní nádrže). Budou popsány a na příkladech ukázány postupy zajištění terénních dat (měření v povodí, na tocích i zaměření sedimentu v nádržích). Studenti budou řešit samostatnou nebo týmovou úlohu s realizací měření v terénu, sestavení modelu, analýzy získaných dat a prezentace výsledků. Součástí výuky jsou exkurze na experimentální povodí a modelové lokality.
[1] Povinná literatura:
[2] • Krása, J., Rosendorf, P., Hejzlar, J., Borovec, J., Dostál, T., et al., 2013. Hodnocení ohroženosti vodních nádrží sedimentem a eutrofizací podmíněnou erozí zemědělské půdy, Praha, CZ: ČVUT v Praze, Fakulta stavební. ISBN: 978-80-01-05428-4
[3] • Relevantní články v odborných časopisech indexovaných v databázi Web of Science.
[5] Doporučená literatura:
[6] • Jachymova, B. & Krasa, J., 2017. A new method for modeling dissolved phosphorus transport with the use of WaTEM/SEDEM. Environmental Monitoring and Assessment, 189(8), p.365. Available at: http://link.springer.com/10.1007/s10661-017-6082-4 [Accessed August 8, 2017].
Course students get acquainted with the principles of modeling of water erosion and sediment transport and sediment bound nutrients. The basic tools used are empirically based distributed transport models (Watem/SEDEM, SWAT, etc.). The topics cover calibration and verification, options to provide relevant input data, principles of balancing phosphorus in large river basins, the importance and the retention capacity of the individual components of the landscape (agricultural land, other areas, waterways , water tanks). The processes are described and shown on the examples of how to implement field data (measurements in the catchment area, suspended solids flows and sediment in the tanks). Students will solve a separate or team role with the realization of measurement in the field, build a model, analysis of collected data and the presentation of results. Part of the teaching are excursions to the experimental basin and model site.
[1] Povinná literatura:
[2] • Merritt, W. S., Letcher, R. A. and Jakeman, A. J. (2003) ‘A review of erosion and sediment transport models’, Environmental Modelling & Software, 18(8–9), pp. 761–799. doi: 10.1016/S1364-8152(03)00078-1.
[3] • De Vente, J. et al. (2013) ‘Predicting soil erosion and sediment yield at regional scales: Where do we stand?’, Earth-Science Reviews. Elsevier B.V., 127, pp. 16–29. doi: 10.1016/j.earscirev.2013.08.014.
[4] Doporučená literatura:
[5] • Jachymova, B. & Krasa, J., 2017. A new method for modeling dissolved phosphorus transport with the use of WaTEM/SEDEM. Environmental Monitoring and Assessment, 189(8), p.365. Available at: http://link.springer.com/10.1007/s10661-017-6082-4 [Accessed August 8, 2017].
[6] • Krasa, J., Dostal, T., Van Rompaey, A., Vaska, J. & Vrana, K., 2005. Reservoirs’ siltation measurments and sediment transport assessment in the Czech Republic, the Vrchlice catchment study. Catena, 64(2–3), pp.348–362. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816205001396.
[7] • Other recent relevant articles indexed by Web of Science.
Základní vodohospodářské stavby z oboru hydromeliorací - jejich účel, typy a způsoby navrhování. Ve cvičeních formou příkladů i komplexnějších zadání aplikace teoretických znalostí při projektování. Závlahové a odvodňovací stavby, speciální odvodnění, protierozní ochrana zemědělských pozemků, hrazení bystřin, ochrana a organizace povodí, rybníky a malé vodní nádrže.
[1] [1] Vrána, K., Beran, J.: Rybníky a účelové nádrže. ČVUT Praha, 1998, [2] Vrána, K.: Rybníky a účelové nádrže. Příklady. ČVUT Praha, 1991, [3] Patočka, C.: Úpravy toků. SNTL Praha, 1989
Základní otázky vztahu inženýrských staveb, krajiny a životního prostředí ve vazbách na vlastní téma dizertační práce studenta.
[1] voleny ad hoc dle tématu doktorské práce a zaměření studenta
Objasnění základních ekologických pojmů, postavení ekologie v systému věd,ekosystém jako základní článek transformace energie v pozemském ekosystému, přírodní zdroje, ekologické faktory, biochemické cykly hlavních látek, vztah antropogenní činnosti ekosystému. Primární a sekundární sukcese v krajinném systému. Příklady řešení ekologických krizí, revitalizace a renaturalizace ekosystémů, mezinárodní ekologická spolupráce.
Povinná literatura:
[1] Begon,M.- Harper,J.- Townsend,C: Ekologie, jedinci, populace a společenstva, Olomouc: Universita J.Palackého, 1986 - 949 s.,
Doporučená literatura:
[2] Odum,E.P.: Základy ekologie, Praha: Academia, 1977 - 733 s.,
[3] Simmons,I.G.: The ecology of Natural Resources, N. Y. Edward Arnold Publishers,1974
Závěrečná práce bakalářského studia, která zpravidla navazuje na předdiplomní projekt. Zadání si student zvolí z nabízené nabídky odborných témat jednotlivých kateder. Konkrétní vyučující BP následně vede a kontroluje studenta při samostatném zpracování zadaného tématu.
[1] Povinné a doporučené podklady ke zpracování bakalářské práce jsou součástí zadání bakalářské práce, které je vedoucím práce specifikováno podle konkrétního tématu na začátku semestru.
Závěrečná práce bakalářského studia, která zpravidla navazuje na předdiplomní projekt. Zadání si student zvolí z nabízené nabídky odborných témat jednotlivých kateder. Konkrétní vyučující BP následně vede a kontroluje studenta při samostatném zpracování zadaného tématu.
[1] Povinné a doporučené podklady ke zpracování bakalářské práce jsou součástí zadání bakalářské práce, které je vedoucím práce specifikováno podle konkrétního tématu na začátku semestru.
Závěrečná práce bakalářského studia, která zpravidla navazuje na předdiplomní projekt. Zadání si student zvolí z nabízené nabídky odborných témat jednotlivých kateder. Konkrétní vyučující BP následně vede a kontroluje studenta při samostatném zpracování zadaného tématu.
[1] Povinné a doporučené podklady ke zpracování bakalářské práce jsou součástí zadání bakalářské práce, které je vedoucím práce specifikováno podle konkrétního tématu na začátku semestru.
Předmět představuje syntézu témat týkajících se aplikované ekologie a současně dendrologie, zaměřené na praktické využití v tvorbě a ochraně krajiny i v rámci urbanizovaných celků.
[1] Prach K., Štech M., Říha. Ekologie a rozšíření biomů na Zemi, Scientia 2009 ISBN: 978-80-86960-46-3
[2] Koch K. - Dendrologie, BiblioLife, 2009 - ISBN: 9781115271202
[3] Fér, Rohon, Biologie, botanika, dendrologie,ČVUT, 2002 - ISBN 80-01-02569-1
[4] Begon,M.- Townsend,C: Ekologie, jedinci, populace a společenstva, Olomouc, 1997 - ISBN 8070676957
[5] Internetové prezentace k předmětu Fakulty stavební ČVUT v Praze - http://storm.fsv.cvut.cz/
Master thesis typically focusses on modelling of hydraulic/hydrological processes in particular applications, case studies in water and environmental engineering or short design projects. Student selects a topic of his/her thesis according to the program specialization and he/she is supervised by a supervisor (see the list of supervisors) with whom he is regularly consulting a progress of his/her work. Furthermore, an additional consulting expert can be assigned to the thesis project to assist the student.
[1] Study materials will correspond to selected individually specific topic of thesis and will be specified by supervisor according to topic selected.
Příprava podkladů pro diplomovou práci dle zadání.
[1] specifické dle zadání
Diplomovou práci si student zapisuje na jedné z kateder vyučujících danou specializaci podle vlastního výběru z vypsaných témat. Ukázky témat jsou uvedeny v části "Návrh témat diplomových prací a témata obhájených prací" formuláře B-IIa. Témata diplomových prací vycházejí z potřeb praxe nebo z vědeckovýzkumné činnosti kateder a jejich zaměření, rozsah a náročnost odpovídá znalostem studenta získaných během magisterského studia. Vedoucí bakalářské práce může určit studentovi další konzultanty.
[1] povinná a doporučená literatura jsou součástí zadání diplomové práce a navazují na její téma
1. Introduction to environmental monitoring and data assimilation 2. Data acquisition techniques (on-site, remote sensing; real-time, on-line, off-line) 3. Monitoring of meteorological characteristics (precipitation, temperature, wind, air humidity) 4. Methods of isotope hydrology (including analysis of stable isotopes) 5. Monitoring of flow characteristics (urban infrastructure, urban streams) 6. Monitoring of water quality characteristics (incl. sediment) 7. Monitoring of ecological characteristics (biological communities, stream eco-morphology) 8. Monitoring of soil hydrological quantities (water content, water potential) 9. Assessment of soil hydraulic properties (retention curve, hydraulic conductivity) 10. Non-invasive imaging of soil (x-ray tomography, neutron imaging, magnetic resonance imaging) 11. Uncertainty analysis and propagation of monitoring (uncertainty sources, uncertainty analysis methods, propagation methods) 12. Time series analysis 13. Case studies
Povinná literatura:
[1] Burden, F.R., Donnert, D., Godisg, T. and McKelvie, I. (2002). Environmental Monitoring Handbook. McGraw-Hill. ISBN 978-3-510-65386
[2] Dirksen, C. (1999). Soil physics measurements. Reiskirchen: Catena-Verl. ISBN-13: 978-3923381432
[3] Hillel, D. (1998). Environmental soil physics. San Diego, CA: Academic Press. ISBN: 9780123485250
[4] Kendall, C. (2006). Isotope tracers in catchment hydrology. Amsterdam.: Elsevier. ISBN 978-0-444-81546-0
[5] Ott W.R.(1995). Environmental Statistics and Data Analysis. CRC Press LLC. ISBN: 9780873718486
General information about interaction between human beings and their environment. Information about water quality and pollution, flood hazard, air and soil pollution, landscape utilization and protection, soil erosion, climate change, sustainability, waste production and disposal, energy production and consumption. Questions of ethics, philosophy and globalization are discussed together. The topics are given on basic information level, respecting various backgrounds of the students.
[1] (1) Environmental Engineering, fifth edition, Salvato A.J. et al., John Wiley & Sons - 2003 , (2) Fundamentals of Environmental Engineering, Martin J.L. et al., Technology - 1998, (3) internet sources
Dva paralelní bloky výuky - Pozemkové úpravy a základy geomatiky (GIS aplikovaný pro KPÚ). Základy pozemkových úprav - historie, průběh a fáze procesu KPÚ, principy navrhování společných zařízení, legislativa. Úvod do problematiky GIS a hlavní komponenty běžných systémů. Struktura dat a základy zpracování obrazových informací z geograficky lokalizovaných dat. Základy databází a práce s vektorovými a rastrovými formáty geografických dat. GIS v inženýrské praxi a krajinném inženýrství. Příprava digitálního modelu terénu, mapy využití území a dalších vstupů a dostupné databáze v ČR. Zpracování dat dálkového průzkumu Země.
Povinná literatura:
[1] Metodický návod k provádění pozemkových úprav. (2016). Praha: Státní pozemkový úřad. ISBN nemá, dostupný online (https://www.spucr.cz/)
[2] Technický standard dokumentace plánu společných zařízení v pozemkových úpravách. (2016). Praha: Státní pozemkový úřad. ISBN nemá, dostupný online (https://www.spucr.cz/)
[3] Kadlec, V. et al. (2014) Navrhování technických protierozních opatření. Certifikovaná metodika. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i., ISBN: 978-80-87361-29-0
Doporučená literatura:
[4] Janeček, M. and kol. (2012) Ochrana zemědělské půdy před erozí. Edited by M. Janeček. Praha: ČZU, vydal powerprint, Praha, ISBN 978-80-87415-42-9
Studijní pomůcky:
[5] Sylaby přednášek a podkladové materiály na stránkách katedry, http://www.strom.fsv.cvut.cz
The subject is focussed on applied GIS project in Landscape protection. Using raster based GIS analyses the students model soil erosion and sediment transport in a spatially distributed way and design protection measures against erosion. Verification study is included.
[1] (1) materials obtained at the course
[2] (2) ArcGIS tutorials: http://resources.arcgis.com/en/Tutorials/
[3] (2) D. W. (2001): Geographic Information Systems and Science, John Wiley & Sons, ISBN: 0471892750, 472 p.
Classification of aquifers. Fundamental principles of water flow in saturated porous media. Darcy''s equation. The Dupuit approximation. Unconfined flow in aquifer, well hydraulics. Unsteady flow in aquifers. Numerical modelling of steady and unsteady groundwater flow, boundary conditions. Methods of hydraulic conductivity determination.
Doporučená literatura:
[1] Bear, J. 1979: Hydraulics of Groundwater, New York: McGraw-Hill
[2] Valentová, J.2001: Hydraulika podzemní vody, 2. vydání, Praha: ČVUT
[3] Hálek, V. - Švec, J. 1983: Hydraulika podzemní vody, Praha: Academia
Studijní pomůcky:
[4] online http://storm.fsv.cvut.cz/pro-studenty/predmety/volitelne-predmety/groundwater/?lang=en
V rámci projektu budou studenti zpracovávat studii výstavby malé vodní nádrže spojené s revitalizací drobného vodního toku pod nádrží. Součástí studie bude textová, výpočtová a výkresová část.
[1] Vrána K., Beran J. (2013) Rybníky a účelové nádrže. Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT. ISBN 978-80-01-04002-7
[2] Vrána K. (1998) Rybníky a účelové nádrže - příklady. Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT. ISBN 978-80-01-00656-6
[3] Vrána, K., Dostál, T., Gergel, J., Kender, J., Zuna, J.: Revitalizace malých vodních toků – součást péče o krajinu. Consult, MŽP, Praha 2004, 60 s. ISBN 80-902132-9-4
[4] Just, T. et al.: Vodohospodářské revitalizace a jejich uplatnění v ochraně před povodněmi. ZO ČSOP, MŽP, AOPK ČR, Praha 2005. - 359 s. ISBN 80-239-6351-1
[5] ČSN 75 2410 Malé vodní nádrže (2011)
[6] ČSN 75 2101 Ekologizace úprav vodních toků
1. Theory of flow in porous media. Derivation of flow equations, boundary conditions. 2. The hydraulic characteristics of the porous medium. The theory of capillary models. 3. Determination of hydraulic characteristics, optimization of parameters of retention curves, prediction of hydraulic conductivity. 4. Numerical methods to solve flow equations. 5. Elementary processes of water flow in subsurface. 6. Solute transport. Miscible flow, conservative flow, advection, dispersion, dispersion characteristics. 7. Reactive transport. Description of fundamental chemical reactions, equilibrium and kinetic models. Universal transport equations, boundary conditions. 8. Determination of dispersion characteristics. Multiphase flow (non-aqueous phase liquids). 9. Heterogeneity of soil medium. 10. Flow and transport of substances in soils exhibiting preferential flow. 11. Simulation models and their applications. 12. Modeling of soil water regime in engineering and environmental problems. Ethical standards and interpretation of simulation results. 13. Case studies
Povinná literatura:
[1] Bear, J., & Cheng, A. H.-D. (2010). Modeling groundwater flow and contaminant transport. Dordrecht: Springer.ISBN: 978-1-4020-6681-8
[2] Hillel, D. (2009). Environmental soil physics. Amsterdam [u.a.: Academic Press. ISBN 978-0-12-348655-4
[3] Jury, W. A., & Horton, R. (2004). Soil physics. Hoboken, NJ: J. Wiley. ISBN-13: 978-0471059653
Cíle předmětu je osvojení základních dovedností s prostředky GIS, které představují nástroje pro práci s hydrologickými modely, zejména pak přípravu vstupů a základní analýzy (využití v PEO, PPO, případové studie, aj.). V rámci předmětu budou představeny modely a metody určené k simulaci povrchových procesů, na cvičeních pak budou modely a metody prakticky aplikovány.
Povinná literatura:
[1] Strauss, P., Pitty, J., Pfeffer, M., Mentler, A. (2000): Rainfall Simulation for Outdoor Experiments.In: Jamet,P., Cornejo, J.:Current research methods to assess the environmental fate of pesticides:329-333
[2] Singh, P. V. − Surendra, K. M. Soil Conservation Sevice Curve Number (SCS-CN) Methodology, Kluwer Acade-mic Reserved, 2003, ISBN 1−4020−1132−6
[3] Kavka, P., Jeřábek, J. and Landa, M. (2022) ‘SMODERP2D-Sheet and Rill Runoff Routine Validation at Three Scale Levels’, Water 2022, Vol. 14, Page 327, 14(3), p. 327. doi: 10.3390/W14030327.75
Doporučená literatura:
[4] Maindonald J.H., Braun J. Data Analysis and Graphics Using R - An Example-Based Approach, 3rd edn, Cambridge University Press, 2010.
[5] Pandey, A., Himanshu, S. K., Mishra, S. K., & Singh, V. P. (2016). Physically based soil erosion and sediment yield models revisited. Catena, 147, 595–620. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.08.002
[6] Schmidt, J. − Werner, M. − Michael, A. EROSION 2D/3D − Ein Computermodell zur Simulation der Bodene-rosion durch Wasser. Sächsische Landesanstalt für Landwirtschft, Sächsische Landesamt für Umwelt und Geologie. Freiberg, 1996.
[7] Uživatelské manuály příslušných SW (SMODERP, E3D, produkty ESRI, atp.)
Proudění a transport látek v proměnlivě nasyceném půdním profilu - komplexní teoretické pojetí problematiky. Simulační modely řady HYDRUS a jejich využití. Řešení 1D, 2D a 3D úloh.
[1] Bear, J., Modeling phenomena of flow and transport in porous media. Theory and applications of transport in porous media, Cham: Springer International Publishing. 2018.
[2] Císlerová, M., T. Vogel, Transportní procesy, Vydavatelství ČVUT, 182 stran, ISBN 80-01-01866-0, 1998
[3] Bear, J. Dynamics of Fluids in Porous Media, Elsevier, 1992
[4] Bear, J., A. Verruijt, Modelling groundwater flow and pollution, Kluwer, 1994
[5] Domenico P.A., F.W. Schwartz: Physical and Chemical Hydrogeology, J.Wiley & Sons., New York, 1990
[6] Manuály užívaných softwarů.
Drobné vodní toky byly v minulých letech často upravovány. Důvodem k jejich úpravě byla zpravidla povodňová ochrana intravilánu nebo prováděná plošná odvodnění. V minulých letech se trend úpravy VT obrátil, do popředí zájmu se dostala naopak revitalizační oaptření a opatření vedoucí k zvýšení retenco vody v povodícha zpomalení odtoku.
Povinná literatura:
[1] Just, T.: Ekologicky orientovaná správa vodních toků v oblasti péče o jejich morfologický stav. AOPK ČR, Praha, 2016. — 81 s. ISBN: 978-80-88076-25-4
[2] Vrána, K., Dostál, T., Gergel, J., Kender, J., Zuna, J.: Revitalizace malých vodních toků – součást péče o krajinu. Consult, MŽP, Praha 2004, 60 s. ISBN 80-902132-9-4
[3] Martin Prominski, Antje Stokman, River. Space. Design., Planning Strategies, Methods and Projects for Urban Rivers,Birkhäuser, Basel 2012 304 s, ISBN 978-3-0346-0687-5
[4] ČSN 75 2101 Ekologizace úprav vodních toků
Doporučená literatura:
[5] Zlatuška, K. et al: Technická doporučení pro projektování lesní dopravní sítě. MZe ČR s ČZU Praha, Praha 2020. – 124 s. ISBN 978-80-7434-556-2
[6] Just, T. et al.: Vodohospodářské revitalizace a jejich uplatnění v ochraně před povodněmi. ZO ČSOP, MŽP, AOPK ČR, Praha 2005. - 359 s. ISBN 80-239-6351-1
Předmět je věnován historii a současnosti závlahových a odvodňovacích systémů používaných především v zemědělství. Studenti se seznámí se závlahovými a odvodňovacími zařízeními, s jejich významem a s principem jejich funkce. Získají základní znalosti pro navrhování, údržbu a modernizaci drenážních a závlahových systémů.
[1] Kulhavý, F., Kulhavý, Z: Navrhování hydromelioračních staveb, ČKAIT, 2008. ISBN 978-80-87093-83-2
[2] Rehák, S. a kol: Zavlažovanie poĺných plodín, zeleniny a ovocných sadov, Bratislava 2015, 640 stran, ISBN: 978-80-224-1429-6
[3] Váška, J. a kol.: Hydromeliorace, TK ČKAIT, 2000. ISBN 80-86426-01-7
[4] Ritzema, H.,P.: Drainage Principles and Applications, ILRI Publication 16, 2006. ISBN 90 70754 3 39
[5] Holý, M. a kol.: Odvodňovací stavby, SNTL/ALFA,1989, ISBN 80-03-00023-8
[6] Šálek, J.: Závlahové stavby, VUT Brno 1993, 204 stran, ISBN 80-214-0497-3
[7] Kochánek, K.: Komplexní projekt HM2, Vydavatelství ČVUT Praha 1996, 203 stran, ISBN 80-01-01465-7
[8] ČSN 754200 - Hydromeliorace - Úprava vodního režimu zemědělských půd odvodněním
[9] ČSN 75 0434 Meliorace - Potřeba vody pro doplňkovou závlahu, ÚNMZ 2017
[10] TNV 75 4310 Závlahová zařízení pro mikrozávlahy, Sweco Hydroprojekt 2018
Problémy, připomínky a doporučení směrujte prosím na
webmaster@fsv.cvut.cz