Nazwa modułu: Podstawy inżynierii wodnej Rok akademicki: 2016/2017 Kod: DIS-1-506-s Punkty ECTS: 6 Wydział: Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Kierunek: Inżynieria Środowiska Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 5 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Lach Stanisław (slach@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Lach Stanisław (slach@agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Student poznaje rodzaje budowli piętrzących jazów i zapór. Uczy się podstaw projektowania jazu stałego. Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 zna rodzaje budowli występujące w inżynierii wodnej oraz wymogi, jakie muszą spełniać; zna i rozumie zasady ich projektowania i wykonawstwa IS1A_W11, IS1A_W16 Egzamin, Wykonanie projektu M_W002 zna i rozumie wpływ budowli hydrotechnicznych na środowisko naturalne oraz inne uwarunkowania ich funkcjonowania IS1A_W28, IS1A_W07, IS1A_W26 Egzamin M_W003 zna, rozumie i potrafi opisać zjawiska zachodządze w rejonie budowli hydrotechnicznej, w szczególności procesy filtracji oraz rozpraszania energii wody IS1A_W12, IS1A_W16 Egzamin Umiejętności M_U001 potrafi wykonać obliczenia inżynierskie niezbędne do wykonania projektu jazu IS1A_U01, IS1A_U17, IS1A_U27 Wykonanie projektu M_U002 potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - wykonać uproszczony projekt jazu IS1A_U25 Projekt, Projekt inżynierski 1 / 6
Kompetencje społeczne M_K001 ma śwadomość znaczenia budownictwa hydrotechncznego w rozwoju gospodaczym oraz jego wpływu na środowisko naturalne IS1A_K02 Udział w dyskusji Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 Umiejętności M_U001 M_U002 zna rodzaje budowli występujące w inżynierii wodnej oraz wymogi, jakie muszą spełniać; zna i rozumie zasady ich projektowania i wykonawstwa zna i rozumie wpływ budowli hydrotechnicznych na środowisko naturalne oraz inne uwarunkowania ich funkcjonowania zna, rozumie i potrafi opisać zjawiska zachodządze w rejonie budowli hydrotechnicznej, w szczególności procesy filtracji oraz rozpraszania energii wody potrafi wykonać obliczenia inżynierskie niezbędne do wykonania projektu jazu potrafi - zgodnie z zadaną specyfikacją - wykonać uproszczony projekt jazu Kompetencje społeczne M_K001 ma śwadomość znaczenia budownictwa hydrotechncznego w rozwoju gospodaczym oraz jego wpływu na środowisko naturalne Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) 2 / 6
Wykład Rodzaje budowli wodnych Rodzaje budowli wodnych zapora, jaz. Nazewnictwo związane z budownictwem wodnym. Klasa budowli hydrotechnicznej. Pojęcia wody górnej i dolnej, dolnego i górnego stanowiska, strony odpowietrznej i odwodnej oraz korony budowli. Zapory Rodzaje i podział zapór. Omówienie budowy zapór ciężkich, oszczędnościowych, lekkich-łukowych, ziemnych, z betonu walcowanego. Rodzaje uszczelnień zapór ziemnych: rdzeń oraz ekran. Rodzaje drenaży występujących na zaporach. Jazy Podział jazów. Rodzaje zamknięć. Demonstracja przykładów jazów. Budowa jazu Omówienie poszczególnych elementów składowych jazu: przelew, zapora ziemna, niecka wypadowa, mury oporowe, upust płuczący. Zasady projektowania jazów - 1 Pojęcie przepływów obliczeniowych Qm i Qk, sposoby ich obliczania, obliczanie krzywej konsumcyjnej koryta odpływowego. Zasady projektowania jazów - 2 Obliczanie wydatku przelewu oraz wielkości niecki wypadowej, obliczanie krzywej wydatku przelewu, obliczanie bezpiecznego wzniesienia korony budowli. Zasady projektowania jazów - 3 Filtracja pod budowlą wodną, metoda Bligha-Lane a, obliczanie wyporu pod płytą niecki wypadowej. Zasady projektowania jazów - 4 Obliczenia statyczne w zakresie obrotu i przesunięcia bryły przelewu jazu. Zasady projektowania jazów - 5 Obliczanie stateczności zapory ziemnej metodą Felleniusa. Urządzenia kontrolno-pomiarowe Omówienie rodzaju i roli urządzeń kontrolno-pomiarowych w ocenie bezpieczeństwa budowli hydrotechnicznej. Rodzaje aparatury kontrolno-pomiarowej: piezometry, przepływomierze, repery, szczelinomierze, celowniki trygonometryczne. Drogi wodne Drogi wodne w Europie i w Polsce. Rodzaje budowli hydrotechnicznych występujących na drogach wodnych: śluzy komorowe. pochylnie, podnośniki. Omówienie elementów budowy śluzy komorowej. Regulacja rzek Rodzaje budowli regulacyjnych: zapory rumowiskowe, stopnie, progi, rampy, tamy, opaski brzegowe. Techniczna i naturalna metoda regulacji rzek. Renaturyzacja rzek Cele renaturyzacji, metody stosowane przy renaturyzacji rzek, wyznaczanie terenów zalewowych, naturalne sposoby zmiany kierunku prądu rzeki, naturalne metody stabilizacji skarp. Przepisy prawne w hydrotechnice Przepisy prawne w zakresie: warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne, formy i zakresu jaką powinien spełniać projekt budowlany, 3 / 6
formy i zakresu jaką powinna spełniać instrukcja gospodarowania wodą. Pojemość powodziowa zbiornika retencyjnego Ogólne zasady gospodarki wodnej na zbiorniku, hydrogramy odpływu fali powodziowej, możliwości sterowania falą powodziową, przykład doboru pojemności powodziowej stałej. Ćwiczenia projektowe Wiadomości wstępne Omówienie, na czym będzie polegał wymagany zaliczeniem projekt wykonywany samodzielnie przez studenta, przydzielenie studentom tematów prac projektowych. Obliczenia projektowe - 1 Określanie klasy budowli. Samodzielne obliczanie przez studentów wielkości przepływów prawdopodobnych o zadanym prawdopodobieństwu pojawienia się. Obliczenia projektowe - 2 Samodzielne obliczanie przez studentów wielkości przepływów prawdopodobnych o zadanym prawdopodobieństwu pojawienia się. Obliczenia projektowe - 3 Samodzielne obliczanie przez studentów wielkości przepływów prawdopodobnych o zadanym prawdopodobieństwie pojawienia się. Obliczenia projektowe - 4 Wykreślenie projektowanego przekroju koryta odpływowego, obliczanie krzywej konsumcyjnej koryta odpływowego. Obliczenia projektowe - 5 Wykreślenie projektowanego przekroju przez próg jazu, obliczanie krzywej wydatku przelewu. Obliczenia projektowe - 6 Obliczanie projektowanej głębokości oraz długości niecki wypadowej. Obliczenia projektowe - 7 Obliczanie bezpiecznego wzniesienia korony betonowej części jazu, obliczanie bezpiecznego wzniesienia korony ziemnej części jazu. Obliczenia projektowe - 8 Obliczenia ciśnienia filtracji wzdłuż konturu podziemnego progu przelewu, sprawdzenie wielkości gradientu filtracji na końcu drogi filtracji. Obliczenia projektowe - 9 (statyka) Obliczenia statyczne progu jazu na obrót i przesunięcie. Obliczenia projektowe - 10 (statyka) Obliczenia płyty niecki wypadowej ze względu na możliwość wypłynięcia, obliczenia ściskanie mimośrodowego pod progiem jazu. Wykonanie rysunków technicznych projektowanego jazu - 1 Wykonanie rysunków, przekrojów przez dolinę i koryto rzeki, lokalizacji budowli, przekroju typowego. Wykonanie rysunków technicznych projektowanego jazu - 2 Wykonanie rysunków, przekrojów przez próg przelewu i nieckę wypadową. Wykonanie rysunków technicznych projektowanego jazu - 3 4 / 6
Wykonanie rysunków, przekrojów przez próg przelewu i nieckę wypadową. Odbiór projektów Odbiór prac projektowych wykonanych przez studentów. Sposób obliczania oceny końcowej Ocenę końcową (OK) modułu oblicza się według wzoru: OK = 0,4 W + 0,6 P gdzie W ocena uzyskana z egzaminu P ocena uzyskana z ćwiczeń projektowych W przypadku uzyskania oceny pozytywnej z egzaminu dopiero w terminie poprawkowym, ocena W przyjmowana będzie jako średnia arytmetyczna z ocen uzyskanych w terminie podstawowym i poprawkowym. W przypadku uzyskania oceny pozytywnej z ćwiczeń projektowych dopiero w terminie poprawkowym, jako ocenę P przyjmowana będzie ocena ostateczna (z terminu poprawkowego). W przypadku zaliczenia ćwiczeń projektowych oraz uzyskania pozytywnej oceny z egzaminu, ocena końcowa wynosi co najmniej 3,0. W przypadku braku pozytywnej oceny z ćwiczeń projektowych lub z egzaminu wystawiana jest ocena końcowa: nie zal. Wymagania wstępne i dodatkowe Umiejętność obliczania parcia cieczy na ściany płaskie i zakrzywione. Znajomość podstaw statyki budowli: równowaga sił, równowaga momentów sił. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. Bednarczyk S., Bolt A., Mackiewicz S.: Stateczność oraz bezpieczeństwo jazów i zapór. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2009. 2. Czetwertyński E., Urysko B.: Hydraulika i hydromechanika. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1969. 3. Czyżewski K., Wolski W., Wójcicki S., Żbikowski A.: Zapory ziemne. Wydawnictwo Arkady, Warszawa 1973. 4. Depczyński W., Szamowski A.: Budowle i zbiorniki wodne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1999. 5. Kiełbik M.: Budownictwo wodne. Tom II. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1984. 6. Kisiel A. (red.): Poradnik hydromechanika i hydrotechnika. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2012. 7. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 kwietnia 2007 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 86 poz. 579). 8. Wołoszyn J., Czamara W., Eliaszewicz R., Krężel J.: Regulacja rzek i potoków. AWR, Wrocław 1994. 9. Schiechtl B.: Inżynieria ekologiczna w budownictwie wodnym i ziemnym. Arkady, Warszawa 1999. 10. Karwowski J.: Drogi wodne. PWN, Warszawa 1962. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1. Bąk A., Lach S., Opyrchał L: Wybrane obliczenia w inżynierii wodnej. Wydawnictwa AGH, Kraków 2017. 2. Lach S.: Analiza zmiany trendu w piezometrach zapory Klimkówka w latach 2000 2013. W: Badania i rozwój młodych naukowców w Polsce : nauki techniczne i inżynieryjne, Cz. 5 / red. nauk. Jędrzej Nyćkowiak, Bogdan H. Chojnicki. Poznań : Młodzi Naukowcy, 2017, s. 89 96. 3. Lach S.: Analysis of changes in the trends recorded in piezometers of the Solina Dam in the study period 2010 2015. Journal of Ecological Engineering, 2018 vol. 19 iss. 1, s. 150 155. 4. Lach S., Opyrchał L.: Awaria zapory w Pieczyskach na Brdzie. Gospodarka Wodna, 2017 R. 77 nr 12, s. 407 408. 5. Lach S.: Interpretation of the results of monitoring of the displacement of the Tresna dam in 2016. MATEC Web of Conferences, 2018 vol. 174 art. no. 01011, s. 1 11. 6. Lach S.: An analysis of the dynamics of changes to water levels in the open piezometers of the 5 / 6
Pieczyska dam in the study period between January 2016 and April 2017. E3S Web of Conferences 2018, vol. 45, art. no. 00044,, s. 1 7. 7. Lach S.: The application of selected statistical tests in the detection and removal of outliers in water engineering data based on the example of piezometric measurements at the Dobczyce dam over the period 2012-2016. E3S Web of Conferences 2018, vol. 45, art. no. 00045,, s. 1 8. 8. Lach S., Opyrchał L.: Using the modified scalar product approach for testing the direction of seepage through the earth-fill dam in Pieczyska. Journal of Water and Land Development, 2017 no. 33, s. 89 98. 9. Lach S.: Wykrywanie oraz eliminacja błędów grubych w pomiarach piezometrycznych dla zapory Koronowo w latach 2010 2015. W: Badania i rozwój młodych naukowców w Polsce : nauki techniczne i inżynieryjne, Cz. 5 / red. nauk. Jędrzej Nyćkowiak, Bogdan H. Chojnicki. Poznań : Młodzi Naukowcy, 2017, s. 97 105. 10. Lach S.: Wykrywanie oraz eliminacja obserwacji odstających w hydrotechnice. W: Badania i rozwój młodych naukowców w Polsce : woda i ścieki / red. nauk. Jacek Leśny, Jędrzej Nyćkowiak. Poznań : Młodzi Naukowcy, 2016, s. 38 46. Informacje dodatkowe Do zaliczenia ćwiczeń projektowych niezbędne jest uzyskanie zaliczenia na ocenę pozytywną projektu jazu stałego. Wymagana jest obecność na co najmniej 70% zajęć, w tym dopuszczalna jest co najwyżej jedna nieobecność nieusprawiedliwiona. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się odrabianie danych zajęć na innej grupie (pod warunkiem występowania wolnych miejsc na sali). Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach projektowych Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Wykonanie projektu Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 30 godz 30 godz 7 godz 92 godz 20 godz 1 godz 180 godz 6 ECTS 6 / 6