Detail předmětu

Modelování ve vodním hospodářství

FAST-NRB014Ak. rok: 2021/2022

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jaromír Říha, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav vodních staveb (VST-VST)

Výsledky učení předmětu

Výstupem jsou tyto znalosti:
1. 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 (1D, 2D, ustálený stav).
6. Laminární a turbulentní proudění.
7. Rovnice mělkého proudu.
8. Úlohy s volnou hladinou.
9. Úlohy proudění vody v tlakových systémech.
10-11. Transport a disperze látek ve vodě.
12. Transport splavenin, porušení sypaných hrází při jejich přelití.
13. Modelování stability hydrotechnických staveb. Přímé a nepřímé modelování.

Prerekvizity

Matematika, Hydraulika, Statika, Pružnost a pevnost

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.

Učební cíle

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 NPC-SIV magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jaromír Říha, CSc.

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

Ing. Miroslav Špano, Ph.D.

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).