Modelowanie hydrologiczne

geografia

obowiązkowe

Studenci studiów II stopnia stacjonarnych, na kierunku Geografia, specjalność: hydrologia i klimatologia.

Zaliczenie zajęć Hydrologia dynamiczna, Metody statystyczne w hydrologii i klimatologii oraz GIS w hydrologii i klimatologii w ramach programu specjalności hydrologia i klimatologia. Istotna jest wiedza wyniesiona z zajęć GIS w toku studiów I stopnia na kierunku Geografia. Mile widziane zaliczenie jednego z oferowanych na WGSR przedmiotów ogólnouniwersyteckich z zakresu GIS.

w sali

W ramach przedmiotu przedstawiane są zagadnienia związane z zastosowaniem modelowania do opisu środowiska przyrodniczego, ze szczególnym uwzględnieniem systemów hydrologicznych. W ramach wykładu student zostaje zapoznany z teorią systemów i modelowania oraz elementami statystyki, natomiast ćwiczenia, prowadzone w pracowni komputerowej, pozwalają wykorzystać praktycznie tę wiedzę.

Celem wykładu jest zapoznanie studenta z podstawami teorii systemów, relacjami między systemem a jego modelem, klasyfikacją modeli matematycznych, etapami tworzenia modelu matematycznego oraz zastosowaniami modeli matematycznych do opisu systemów i procesów hydrologicznych. Ponadto, przedstawiane są zagadnienia związane z przykładami zastosowania metod statystycznych do przygotowywania danych wejścia i wyjścia, weryfikacji modeli oraz praktycznego wykorzystania modeli integralnych i modeli procesów hydrologicznych.

Ćwiczenia mają za zadanie pogłębienie wiedzy wyniesionej z wykładu i umożliwienie jej praktycznego zastosowania. Są realizowane w pracowni komputerowej. Część wstępna poświęcona jest wprowadzeniu do metod statystycznych oraz do Systemów Informacji Geograficznej (GIS), wykorzystywanych do przygotowania danych wejściowych do modeli matematycznych. W zasadniczej części omówione są przykłady modeli integralnych oraz modeli procesów hydrologicznych. Ćwiczenia polegają na nauce praktycznego przeprowadzania specyfikacji, identyfikacji i weryfikacji modeli, wykorzystując ogólnie dostępne oprogramowanie (m.in. modele z rodziny HEC).

Liczba godzin: 45

System zajęć: 7,5 zajęć (7,5 × 2 h) oraz 15 zajęć (15 × 2 h)

Forma zajęć: wykład – 15 h, ćwiczenia kameralne w pracowni komputerowej – 30 h

Czas potrzebny na przygotowanie studenta do zajęć: wykład - 10 h, ćwiczenia - 40 h.

Razem: około 95 h

METODY NAUCZANIA:

1. Metody podające: wykład informacyjny.

2. Metody praktyczne: ćwiczenia przedmiotowe w pracowni komputerowej z wykorzystaniem oprogramowania GIS oraz modeli hydrologicznych, metoda projektów.

Brimicombe A., 2010, GIS, Environmental Modeling and Engineering, CRC Press, New York.

Graham, D.N. and M. B. Butts, 2005, Flexible, integrated watershed modelling with MIKE SHE [w:] V.P. Singh & D.K. Frevert (red.) Watershed Models, str. 245-272, CRC Press. (http://www.mikebydhi.com)

Grayson R., Blöschl G. (red.), 2000 Spatial Patterns in Catchment Hydrology: Observations and Modelling, Cambridge University Press.

Johnson L.E., 2009, Geographic Information Systems In Water Resources Engineering, CRC Press, New York

Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., 1994, Hydrologia stosowana, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.

Sivakumar B., Berndtsson R., 2010, Advances In Data-Based Approaches for Hydrologic Modeling and Forecasting. World Scientific Publishing, Singapore.

Soczyńska U., 1995, Modelowanie systemów naturalnych, WGSR UW, Warszawa.

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

National Engineering Handbook. Part 630 Hydrology, 2000, Natural Resources Conservation Service, US Department of Agriculture. (www.wsi.nrcs.usda.gov).

Dokumentacja oprogramowania z rodziny HEC dostępna w możliwie najnowszej wersji na stronie internetowej: http://www.hec.usace.army.mil/publications/pub_download.html

Efekty kierunkowe: K_W05, K_W08, K_W09, K_W10, K_U01, K_U02, K_U03, K_U04, K_U05, K_U10, K_K01, K_K05;

Efekty specjalnościowe: S4_W12, S4_U01, S4_U09, S4_U12, S4_K08.

Po zaliczeniu przedmiotu:

WIEDZA

- absolwent zna i rozumie :

1. koncepcje geograficzne wyjaśniające zróżnicowanie zjawisk i procesów hydrologicznych na powierzchni Ziemi oraz najważniejsze związki i sprzężenia zwrotne między poszczególnymi podsystemami zlewni, podstawy opisu procesów, podstawy pomiarów hydrologicznych oraz zasady interpretacji wyników na potrzeby modelowania hydrologicznego;

2. podstawy teorii systemów hydrologicznych i modelowania procesów

hydrologicznych oraz zna główne pola zastosowania modelowania matematycznego w badaniach hydrologicznych;

3. podstawowe zagadnienia z zakresu teorii informacji geograficznej, które przekładają się na opis obiegu wody w przyrodzie;

4. podstawy działania infrastruktur informacji przestrzennej, zastosowania narzędzi geoinformatycznych do pozyskiwania danych hydrologicznych i meteorologicznych, metody przetwarzania danych przestrzennych w Systemach Informacji Geograficznej (GIS) oraz służące temu narzędzia w pakiecie oprogramowania ArcGIS i pola ich zastosowania w badaniach hydrologicznych i klimatologicznych;

5. statystykę opisową i matematyczną, metody analizy przestrzennej oraz jakościowe metody badań, które mają zastosowanie na różnych etapach tworzenia hydrologicznego modelu matematycznego;

UMIEJĘTNOŚCI

- absolwent potrafi :

1. wykorzystać wiedzę teoretyczną do doboru odpowiedniego opisu matematycznego i do rozwiązania problemu badawczego w zakresie obiegu wody w przyrodzie;

2. wybrać i zastosować optymalne metody pozyskiwania, analizy i prezentacji danych przestrzennych na potrzeby modelu hydrologicznego, w tym opracować procedury, dobrać metody analizy do stawianych mu problemów i zinterpretować wyniki;

3. poprawnie zastosować metody statystyczne i kartograficzne na etapach identyfikacji oraz weryfikacji modelu hydrologicznego;

4. wykonać prezentację kartograficzną i wizualizację danych (w tym przestrzennych) będących wynikiem modelowania hydrologicznego;

5. opracować diagnozę stanu komponentów środowiska oraz oceniać skutki oddziaływań na środowisko stosując metody modelowania hydrologicznego, a także prawidłowo interpretować i wyjaśniać wzajemne relacje między zjawiskami i procesami społecznymi i przyrodniczymi opisywane przez model matematyczny;

6. zaplanować i przeprowadzić, zarówno indywidualnie jak i zespołowo, procedurę modelowania hydrologicznego, zaprezentować wyniki oraz podjąć ich dyskusję;

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

- absolwent jest gotów do (K_K01, K_K05, S4_K08):

1. poszerzania kompetencji zawodowych i aktualizacji wiedzy geograficznej, szczególnie w zakresie hydrologii i klimatologii, wzbogaconej o wymiar interdyscyplinarny oraz ich krytycznej oceny;

2. działania z poczuciem odpowiedzialności za stan ekosystemów i zasobów Ziemi, które przejawia się w dogłębnym badaniu procesów obiegu wody w przyrodzie;

3. Krytycznej oceny wyników modelowania środowiska

Wykład – obecność i aktywność oraz końcowy egzamin pisemny w formie testu, złożonego z ok. 20 pytań, w tym wymagających obliczeń i rysowania wykresów; Obecność na wykładzie będzie brana pod uwagę w ocenie końcowej. Do egzaminu dopuszczone zostaną osoby, które zaliczą pozytywnie ćwiczenia. Dopuszczalne jest przeprowadzenie egzaminu w terminie "0" przed rozpoczęciem sesji. Zdający w tym terminie mogą powtórnie zdawać egzamin w przypadku uzyskania oceny niedostatecznej lub dostatecznej. Prowadzący może uzależnić możliwość poprawy oceny pozytywnej od liczby nieusprawiedliwionych nieobecności studenta na wykładzie.

Ćwiczenia – projekt zaliczeniowy, polegający na specyfikacji, identyfikacji i weryfikacji prostego modelu integralnego zlewni. Dopuszcza się dwie nieusprawiedliwione nieobecności na ćwiczeniach. Dopuszczalna całkowita liczba nieobecności na zajęciach (usprawiedliwionych i nieusprawiedliwionych) wynosi 7, niemniej student zobowiązany jest uzupełnić zaległości powstałe w wyniku nieobecności (bez względu na jej przyczynę) w ciągu dwóch tygodni od jej zakończenia.

Ocena końcowa: wykład - 30%, ćwiczenia - 70%

Szczegółowe warunki zaliczenia zostaną podane na pierwszych zajęciach.

Brak