Dynamic Hydrology

Przedmiot ma za zadanie zapoznać słuchacza z przedmiotem hydrologii dynamicznej, opisem cyklu hydrologicznego, opisem zlewni jako dynamicznego systemu fizycznogeograficznego z podaniem metod służących jego parametryzacji i kwantyfikacji procesów hydrologicznych.

Przedmiot ma za zadanie zapoznać słuchacza z podstawowymi metodami opisu i oceny ilościowej procesów hydrologicznych w podsystemach zlewni; w szczególności omawiane są zagadnienia dotyczące funkcjonowania strefy aeracji, strefy saturacji, ilościowej oceny ewapotranspiracji oraz formowania się odpływu ze zlewni. Prezentowana jest koncepcja wzorców przestrzennych w hydrologii zlewni (ang. spatial patterns in catchment hydrology) oraz kierunki rozwoju hydrologii procesów. Wykorzystuje się podstawowe miary statystyczne w ocenie sezonowości procesów hydrologicznych, metody analizy ilościowej danych punktowych i gridowych w domenie przestrzennej zlewni.

Treści programowe:

Wykład w wymiarze 15h obejmuje następujące zagadnienia:

1. Procesy składowe cyklu hydrologicznego. Procesy hydrologiczne w podsystemach zlewni.

2. Hydrologiczne parametry gleby. Charakterystyki retencyjne gleb.

3. Ruch wody w gruncie. Proces infiltracji. Proces ewapotranspiracji.

4. Składowe odpływu rzecznego.Hydrogram odpływu powierzchniowego. Opad efektywny w ocenie odpływu wezbraniowego.

5. Ewapotranspiracja na podstawie danych modelowych i satelitarnych.

6. Akumulacja i topnienie pokrywy śnieżnej i konsekwencje hydrologiczne.

7. Bilansowanie zasobów wodnych zlewni.

Ćwiczenia w wymiarze 30h obejmują następujące zagadnienia:

1. Hydrologiczne parametry ośrodków porowatych. Profile wilgotnościowe

2. Charakterystyczne stany uwilgotnienia strefy aeracji. Zasoby wodne strefy aeracji.

3. Potencjał hydrauliczny wody glebowej.Ruch wody w strefie nienasyconej. Proces infiltracji: formuła empiryczna.

4. Opad efektywny – metoda SCS (ang. Soil Conservation Service)

5/6. Metoda izochron. Czas koncentracji. Hydrogram odpływu ze zlewni

7/8. Hydrogram jednostkowy (HJ). Przykłady zastosowania postulatów teorii HJ.

9/10.Wskaźniki roślinne w ocenie ewapotranspiracji.

11/12/. Ewapotranspiracja na podstawie danych satelitarnych.

13. Występowanie i zmienność pokrywy śnieżnej.

14/15. Opracowanie bilansu wodnego zlewni.

Zalecana literatura (podręczniki):

Literatura podstawowa:

- Soczyńska U. (red.), 1989, Procesy hydrologiczne. Fizycznogeograficzne podstawy modelowania, PWN Warszawa.

- Soczyńska U.(red.), 1997, Hydrologia dynamiczna, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.

- Szymkiewicz R., Gąsiorowski D., 2010, Podstawy hydrologii dynamicznej, WNT.

Literatura uzupełniająca:

- Dingman S.L., 2015, Physical Hydrology, Waveland Press, Illinois, US.

- Eagleson P.S., 1978, Hydrologia dynamiczna, PWN, Warszawa

Efekty kierunkowe: K_W02, K_W05, K_W07, K_W08, K_W10, K_W19, K_U01, K_U02, K_U03, K_U05, K_K01, K_K07, K_K08

Efekty specjalnościowe: S4_W05, S4_W07, S4_U09, S4_U03, S4_K03, S4_K09

Przedmiotowe efekty kształcenia:

Wiedza: absolwent zna i rozumie:

- złożone procesy i sprzężenia zwrotne cyklu hydrologicznego w skali zlewni i jej podsystemach na styku atmosfery, hydrosfery, pedosfery i biosfery (procesy opadu, infiltracji, ewapotranspiracji, odpływu);

- koncepcje zróżnicowania przestrzennego procesów hydrologicznych w zlewni

- zaawansowane kategorie pojęciowe z hydrologii jako działu geografii fizycznej;

- podstawowe zagadnienia z zakresu teorii informacji geograficznej dotyczące cyfrowej reprezentacji zmiennych hydrologicznych w modelu wektorowym i rastrowym oraz w modelu danych gridowych;

-podstawowe miary statystyczne służące ocenie sezonowości zjawisk hydrologicznych, metody analizy przestrzennej procesów hydrologicznych w zlewni na przykładzie danych gridowych;

-najnowsze trendy w rozwoju badań naukowych z zakresie hydrologii procesów w Polsce i za granicą, obejmujące nurt badań ilościowych i przestrzennych.

Umiejętności: absolwent potrafi:

- wykorzystać wiedzę teoretyczną do opisu i oceny dynamiki procesów hydrologicznych;

- wybrać i zastosować metody pozyskiwania, analizy i prezentacji hydrologicznych danych przestrzennych, w tym zaawansowanych technik systemów informacji geograficznej GIS;

- wykonać wizualizację hydrologicznych danych przestrzennych;

- opracować diagnozę stanu ilości wody uczestniczącej w procesach hydrologicznych jako podstawy bilansowania zasobów wodnych zlewni, w tym oceniać skutki ekstremalnych stanów środowiska wodnego.

Kompetencje społeczne: absolwent jest gotów do:

- poszerzania wiedzy i kompetencji w zakresie oceny i interpretacji dynamicznie zmieniających się procesów hydrologicznych;

- postępowania zgodnie z zasadami etyki w badaniach naukowych, rozumiejąc wyzwania związane ze zmianami środowiska wodnego ;

- inicjowania i podejmowania działań na rzecz racjonalnego wykorzystania zasobów wodnych.