Detail předmětu

Hydraulika a hydrologie (K),(V)

FAST-BR051Ak. rok: 2022/2023

Základy hydrostatiky, tlak v kapalinách v klidu, stanovení účinku vody na rovinné a zakřivené plochy, plavání těles.
Základy hydrodynamiky, poznatky o proudění a pohybu vody v tlakových trubních systémech
Pohyb vody v systémech s volnou hladinou tj. otevřených přírodních a umělých korytech.
Poznatky z hydrauliky objektů na vodohospodářských stavbách a zařízeních.
Základy proudění podzemní vody, studny, zářezy.
Základy hydrologie, vodní bilance, srážky, výpar, povrchový odtok z povodí, jeho vyhodnocení, průtoky minimální, maximální, m-denní a n-leté.
Studenti absolvují během semestru část výuky ve cvičeních jako laboratorní praktika ve vodohospodářských laboratořích.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Jan Jandora, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav vodních staveb (VST)

Výsledky učení předmětu

Student splní cíl předmětu spočívající v seznámení se základy hydrauliky a hydrologie.

Prerekvizity

Základní znalosti z matematiky, fyziky, mechaniky a statiky.

Osnovy výuky

1. Hydraulika, vlastnosti tekutin, hydrostatika, tlakové síly na rovinné a zakřivené plochy, plavání těles.
2. Hydrodynamika, zákon zachování hmotnosti a hybnosti, Bernoulliho rovnice, aplikace impulsové věty.
3. Proudění vody v tlakových systémech - potrubích, proudění laminární a turbulentní.
4. Výpočet hydraulicky dlouhého a hydraulicky krátkého a složeného potrubí, shybka, násoska, návrh čerpadla.
5. Ustálené, rovnoměrné proudění s volnou hladinou v otevřených korytech.
6. Energetická výška průřezu. Kritické proudění. Říční a bystřinné proudění.
7. Přepady vody přes přelivy. Výtoky vody otvory a přepady s nádrží.
8. Vodní skok s dnovým režimem. spojení hladin dvou zdrží, návrh obdélníkového vývaru.
9. Hydraulické výpočty typických komunikačních objektů, mosty a propustky.
10. Základy proudění podzemní vody (Darcyho vztah, filtrační součinitel a filtrační rychlost, Dupuitův předpoklad, studny).
11. Hydrologie: vodní bilance, definice a charakteristiky povodí, srážky, výpar, měření hydrologických veličin.
12. Povrchový odtok z povodí, jeho stanovení. Režimy proudění ve vodních tocích. Průtoky minimální, maximální, m-denní a n-leté, zimní režim, ovlivňování odtokového režimu, vliv vodních nádrží na regulaci odtoku z povodí atp.

Učební cíle

Studium předmětu má studentům poskytnout základní informace o chování a učíncích kapalin, o jevech vznikajících při proudění vody v tlakových systémech a v otevřených korytech. Dále studenti získájí základní informace o výskytu a koloběhu vody v přírodě a o měření parametrů popisující kvalitativní a kvantitativní parametry vody v přírodě.

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.

Základní literatura

JANDORA, Jan. Hydraulika – příklady. Studijní opora. Brno: FAST VUT, 2017.
JANDORA, Jan. Hydraulika a hydrologie. Studijní opora. Brno: FAST VUT, 2005.
JANDORA, Jan, Vlastimil STARA a Miloš STARÝ. Hydraulika a hydrologie. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011. ISBN 978-80-7204-739-0.

Doporučená literatura

BOOR, Boris, Jiří KUNŠTÁTSKÝ a Cyril PATOČKA. Hydraulika pro vodohospodářské stavby. SNTL/ALFA, 1968.
JANDORA, Jan a Hana UHMANNOVÁ. Základy hydrauliky a hydrologie. Příklady. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 1999. ISBN 80-214-1160-0.
KOLÁŘ, Václav, Cyril PATOČKA a Jiří BÉM. Hydraulika. SNTL/ALFA, 1983.
MUNSON, Bruce R. a kol. Fundamentals of Fluid Mechanics. New York: John Wiley&Sons, 2013. ISBN 978-1-118-11613-5.
WIDDEN, Martin. Fluid mechanics. New York: Macmillan Press Ltd, 1996. ISBN 978-0-333-51799-4.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-P-C-SI (N) bakalářský

    obor VS , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program B-K-C-SI (N) bakalářský

    obor VS , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program B-P-E-SI (N) bakalářský

    obor VS , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jan Jandora, Ph.D.

Osnova

1. Hydraulika, vlastnosti tekutin, hydrostatika, tlakové síly na rovinné a zakřivené plochy, plavání těles.

2. Hydrodynamika, zákon zachování hmotnosti a hybnosti, Bernoulliho rovnice, aplikace impulsové věty.

3. Proudění vody v tlakových systémech - potrubích, proudění laminární a turbulentní.

4. Výpočet hydraulicky dlouhého a hydraulicky krátkého a složeného potrubí, shybka, násoska, návrh čerpadla.

5. Ustálené, rovnoměrné proudění s volnou hladinou v otevřených korytech.

6. Energetická výška průřezu. Kritické proudění. Říční a bystřinné proudění.

7. Přepady vody přes přelivy. Výtoky vody otvory a přepady s nádrží.

8. Vodní skok s dnovým režimem. spojení hladin dvou zdrží, návrh obdélníkového vývaru.

9. Hydraulické výpočty typických komunikačních objektů, mosty a propustky.

10. Základy proudění podzemní vody (Darcyho vztah, filtrační součinitel a filtrační rychlost, Dupuitův předpoklad, studny).

11. Hydrologie: vodní bilance, definice a charakteristiky povodí, srážky, výpar, měření hydrologických veličin.

12. Povrchový odtok z povodí, jeho stanovení. Režimy proudění ve vodních tocích. Průtoky minimální, maximální, m-denní a n-leté, zimní režim, ovlivňování odtokového režimu, vliv vodních nádrží na regulaci odtoku z povodí atp.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jan Jandora, Ph.D.

Osnova

1.-2. Výpočty spojených nádob a tlakových sil na rovinné a zakřivené plochy.

3.–4. Výpočty proudění kapaliny s použitím Bernoulliho rovnice a rovnice kontinuity.

5.-6. Výpočty ustáleného rovnoměrného proudění s volnou hladinou v otevřených korytech a výpočty kritické hloubky.

7.–8. Výpočty výtoku vody otvory a přepadového množství přes přelivy.

9.–10. Výpočty vodního skoku a návrh obdélníkového vývaru. Výpočty proudění vody v mostech a propustcích.

11.–12. Základní výpočty proudění podzemní vody – studny. Výpočet odtoku z povodí. Odhady m-denních průtoků.