Metody obliczeń przepływu wód podziemnych

obowiązkowe

Student powinien posiadać podstawową wiedzę i umiejętności z zakresu:

- fizyki, matematyki, hydrologii i hydrauliki,

- hydrogeologii ogólnej, stosowanej i fizycznej,

- odstaw informatyki i jej zastosowań w naukach o Ziemi,

- kartografii geologicznej,

- metod badań stosowanymi w hydrogeologii,

- przepływu wód podziemnych i praw nim rządzących.

Treścią przedmiotu są metody obliczeniowe dotyczące przepływu wód podziemnych. Obliczenia te są podstawowym narzędziem pracy inżyniera w obszarze zagadnień geologii stosowanej, gdy istotnym czynnikiem kształtującym warunki jest płynąca woda podziemna. Z zagadnieniami tymi spotykają się nie tylko hydrogeolodzy, ale także inni geolodzy, na przykład zajmujący się współdziałaniem podłoża budowlanego z obiektami inżynierskimi lub wpływem różnorodnej działalności inżynierskiej na środowisko naturalne. W ramach tego przedmiotu studenci zapoznają się z różnymi, stosowanymi w takich przypadkach, metodami obliczeniowymi – poczynając od najprostszych i kończąc na skomplikowanych symulacjach komputerowych.

Obliczenia dotyczące przepływu wód podziemnych są podstawowym narzędziem pracy inżyniera w obszarze zagadnień geologii stosowanej, gdy istotnym czynnikiem kształtującym warunki jest płynąca woda podziemna.

W ramach wykładu studenci zapoznają się z:

- modelem pojęciowym systemu hydrogeologicznego – aspektem przestrzennym takiego systemu i jego podstawowymi parametrami,

- czynnikami kształtującymi stan systemu hydrogeologicznego,

- fizyczno-matematycznym opisem przepływu wody podziemnej wyrażonym równaniami różniczkowymi o pochodnych cząstkowych stopnia drugiego wraz z niezbędnymi warunkami dodatkowymi,

- prostymi rozwiązaniami analitycznymi równań przepływu i zastosowaniem ich do praktycznych obliczeń,

- podstawowymi pojęciami z zakresu budowy modeli przepływu,

- podstawami metodycznymi modelowania opartymi na aproksymacji przy pomocy różnic skończonych,

- opisem przepływu wody podziemnej w warunkach niepełnego nasycenia, w szczególności w strefie aeracji,

- podstawową wiedzą z zakresu transportu substancji rozpuszczonych w wodzie podziemnej.

Na ćwiczeniach studenci praktyczne stosują metody obliczeniowe, a w szczególności:

- opracowują model budowy przestrzennej systemu hydrogeologicznego,

- wykonują obliczenia przy pomocy wzorów uzyskanych z prostych rozwiązań analitycznych,

- budują schematyczny model przepływu wody w warstwie wodonośnej (2D),

- sprawdzają poprawność tego modelu i jego zgodność z systemem rzeczywistym,

- przeprowadzają symulacje dla różnych przypadków,

- obliczają bilans wodny,

- porównują wyniki uzyskane dla różnych przypadków,

- analizują uzyskane wyniki i wyciągają z tej analizy wnioski.

Michalak J., 1989 – Odpływ podziemny. W: Procesy hydrologiczne – fizyczno-geograficzne podstawy modelowania, pod red. U. Soczyńskiej,

PWN, Warszawa, str. 222-256. (rozdział w książce)

Michalak J., 2002 – Wyznaczanie zasobów dyspozycyjnych wód podziemnych oparte na metodyce PDE. Prz. Geol., v. 50, nr 10:846-851.

Kowalczyk A., Łukaszewicz A., Michalak J., 2007 – Problemy metodyczne modelowania przepływu wody podziemnej na przekrojach.

Współczesne Problemy Hydrogeologii, t. XIII: 677-686.

Michalak J. (red.), Nowicki Z. (red.), Gruszczyński T., Leśniak P. M., 2009 – Wyznaczanie zmian zasobów wód podziemnych w rejonach

zbiorników małej retencji, Wyd. PIG, 109 str.

Szymanko J., 1980 – Koncepcje systemu wodonośnego i metody jego modelowania. Wyd. Geol., Warszawa.

Wieczysty A., 1982 – Hydrogeologia inżynierska. PWN, Warszawa.

Po ukończeniu przedmiotu (wykładu i ćwiczeń) student:

W obszarze wiedzy:

K_W01 - dostrzega wielorakie związki między składowymi środowiska przyrodniczego,

K_W02 - zna problemy i metody badawcze z dziedziny nauk przyrodniczych,

K_W03 - zna proste i zaawansowane instrumentalne metody analityczne stosowane w badaniach skał, minerałów i substancji pochodzenia organicznego, chemizmu i dynamiki wód i innych elementów środowiska przyrodniczego,

K_W04 - ma wiedzę z zakresu gospodarowania wodami,

K_W10 - zna systemy informatyczne, zasady pozyskiwania wykorzystywania danych geoinformatycznych,

K_W12 - zna modele opisujące środowisko geologiczne

W obszarze umiejętności:

K_U01 - wykonuje i opisuje proste zadanie badawcze indywidualnie i zespołowo,

K_U02 - dobiera właściwą metodologię do rozwiązania problemu badawczego lub projektowego,

K_U06 - wykorzystuje modele środowiskowe do interpretacji zmian zachodzących w przyrodzie ożywionej i nieożywionej,

K_U07 - stosuje nowoczesne techniki informacyjne (np. GIS, teledetekcja, AutoCad),

K_U08 - identyfikuje słabe i mocne strony standardowych działań podejmowanych dla rozwiązania problemów inżynierskich i środowiskowych

K_U09 - sporządza proste raporty oraz wytyczne do ekspertyz na podstawie zebranych danych

W obszarze kompetencji społecznych:

K_K01 - skutecznie komunikuje się w mowie i na piśmie ze społeczeństwem i specjalistami z różnych dziedzin w zakresie geoinżynierii

K_K03 - doskonali swoje umiejętności zawodowe

K_K08 - docenia wagę modelowania matematycznego przy opisie zjawisk przyrodniczych,

K_K09 - rozumie potrzeby poszukiwania nowych technologii

Wykład i ćwiczenia:

• dopuszczalna liczby nieobecności podlegających usprawiedliwieniu: 3

• zasady zaliczenia: pisemne kolokwium obejmujące zakres materiału prezentowanego podczas wykładu i ćwiczeń oraz sprawozdania z zadań realizowanych na ćwiczeniach

brak