Detail předmětu

Modelování ve vodním hospodářství

NRB014 předmět zařazen v 1 studijním plánu

Ing. prez. program NPC-SIV povinně volitelný letní semestr 1. ročník 5 kreditů

Úvod do modelování vodohospodářských jevů (klasifikace úloh ve vodním hospodářství, počáteční a okrajové úlohy, definice modelu, stavové veličiny). Přímé a nepřímé modelování (přímé a inverzní úlohy), princip spojitosti a determinismu, filozofie stochastického řešení. Základní rovnice mechaniky kapalin a tuhých těles (zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice). Napjatost a přetvoření vodohospodářských staveb, lokální a globální stabilita, mezní stavy. Princip virtuálních prací, metoda konečných prvků, tepelná napjatost. Vybrané úlohy z proudění vody pórovitým prostředím, relaxační metoda, hledání volné hladiny, nestacionární proudění. Modelování porušení hrázových systémů, porušení přelitím a vnitřní erozí. Modelování transportu a disperze látek (matematická formulace, stacionární a nestacionární modely). Bilanční a dynamické modely jakosti.

Garant předmětu

prof. Ing. Jaromír Říha, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav vodních staveb

Výsledky učení předmětu

Výsledkem je znalost posluchače v oblasti modelování vybraných jevů ve vodním hospodářství. Jde o schopnost klasifikovat vodohospodářské úlohy, demonstrovat přístupy při sestavení základních rovnic mechaniky kontinua (zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice) a při specifikaci počátečních a okrajových podmínek. Jde o úlohy z oblasti napjatosti a přetvoření konstrukcí, proudění podzemní vody, porušení hrázových systémů a transportu látek ve vodních tocích.

Prerekvizity

Matematika, Hydraulika, Statika, Pružnost a pevnost

Korekvizity

Numerické metody, statistika

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Semináře probíhají v počítačové učebně.

Způsob a kritéria hodnocení

100% docházka, výjimečně 2 cvičení omluvená absence, u zkoušky požadavek zápočtu, pro kladné hodnocení u zkoušky alsepoň dílčí znalost ve všech 3 položených otázkách.

Cíl

Cílem je seznámit posluchače s matematickým modelováním hydrodynamických jevů, klasifikovat hydrodynamické úlohy, demonstrovat přístupy při sestavení základních rovnic mechaniky kapalin (zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice) a při specifikaci počátečních a okrajových podmínek.
Jde o laminární a turbulentní proudění, proudění vody v korytech a inundačních územích, proudění podzemní vody.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Přednáška

2 hod./týden, 13 týdnů, nepovinné

Osnova přednášek

1. Úvod do studia (klasifikace úloh, počáteční a okrajové úlohy).
2.–3. Zákon zachování hmotnosti, zákon zachování energie, věta o změně hybnosti, stavové rovnice.
4.–5. Odvození řídících rovnic za zjednodušujících předpokladů.
6.–7. Napjatost a přetvoření vodohospodářských konstrukcí.
8.–9. Vybrané úlohy proudění podzemní vody.
10.–11. Simulace průběhu porušení hrázových systémů.
12.–13. Transport a disperze látek ve vodě.

Cvičení

2 hod./týden, 13 týdnů, povinné

Osnova cvičení

1. Úvod do programu ANSYS.
2. Úvod do programu ANSYS.
3.–5. Napjatost a přetvoření hydrotechnických staveb.
6.–7. Tlakové proudění podzemní vody pod hydrotechnickými stavbami.
8. Proudění podzemní vody – hledání volné hladiny.
9.–10. Porušení hrází jejich přelitím.
11.–13. Modely jakosti vody ve vodních tocích (bilanční, nestacionární).