Detail předmětu

Modelování ve vodním hospodářství

FAST-CR051Ak. rok: 2018/2019

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.

Zajišťuje ústav

Ústav vodních staveb (VST-VST)

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

Doporučené volitelné složky programu

Účast na výzkumu Ústavu vodních staveb.

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.

Jazyk výuky

čeština

Pracovní stáže

Nejsou

Osnovy výuky

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

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-P-E-SI (N) magisterský navazující

    obor V , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

  • Program N-K-C-SI (N) magisterský navazující

    obor V , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

  • Program N-P-C-SI (N) magisterský navazující

    obor V , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

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

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

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)