Τεχνική Υδρολογία

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές/τριες θα:

• Κατανοούν το αντικείμενο της Υδρολογίας, γνωρίζουν τον υδρολογικό κύκλο με μεγαλύτερη ποσοτική λεπτομέρεια, την έννοια λεκάνης απορροής ποταμού και την έννοια του ισοζυγίου καθώς και τον τρόπο κατάστρωσης και επίλυσης απλής εξίσωσης υδατικού ισοζυγίου.
• γνωρίζουν ποιά είναι τα συνήθη αντιπλημμυρικά έργα και θα αντιλαμβάνονται τη λειτουργία και τη σκοπιμότητά τους.
• αναγνωρίζουν τον ρόλο των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών στην επιστήμη της Υδρολογίας.
• ασκηθούν στο να αντιλαμβάνονται την τοπογραφία μια περιοχής μέσω των ισοϋψών καμπυλών ενός τοπογραφικού διαγράμματος.
• αντιληφθούν τους σκοπούς ειδικότερα της Τεχνικής Υδρολογίας ως αντικείμενο υπολογισμών μηχανικού.
• κατανοούν τις έννοιες: περίοδος επαναφοράς / παροχή σχεδιασμού, και θα μπορούν να εφαρμόσουν βασικές στατιστικές μεθόδους υπολογισμού της τελευταίας.
• γνωρίζουν πως να χρησιμοποιούν την ορθολογική μέθοδο για τον υπολογισμό της παροχής αιχμής για τον σχεδιασμό ενός απλού αντιπλημμυρικού έργου.
• γνωρίζουν να χρησιμοποιούν την φόρμουλα του Manning για την διαστασιολόγηση ενός διαύλου ή αγωγού, με την χρήση MATLAB ή Excell για τους υπολογισμούς τους και την παραγωγή διαγραμμάτων.
• συνεργάζονται με συμφοιτητές του/της για την εκπόνηση μιας μελέτης.

 

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
• Λήψη αποφάσεων
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Θεωρητικό Μέρος

Το θεωρητικό μέρος του μαθήματος περιλαμβάνει τόσο τα επιφανειακά όσο και τα υπόγεια νερά υιοθετώντας μια ολιστική προσέγγιση. Η ενοποιός ιδέα είναι ο υδρολογικός κύκλος και ο χώρος είναι η λεκάνη απορροής ποταμού. Πέρα από την παρουσίαση των βασικών εννοιών της υδρολογίας η έμφαση δίνεται στην αφομοίωση της επιστημονικής μεθόδου και κυρίως στην ανάδειξη της βασικής αρχής της διατήρησης (μάζας, ενέργειας, κ.ά) που στην Υδρολογία εκφράζεται με την έννοια του ισοζυγίου. Η θεωρία συμπληρώνεται με την θεώρηση των προκλήσεων που θα προκύψουν από την κλιματική αλλαγή καθώς και από την παρουσίαση των σύγχρονων εργαλείων που έχουν τεθεί στην υπηρεσία (και) της Υδρολογίας, δηλαδή των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών. Συμπληρωματικά παρουσιάζονται τα κύρια αντιπλημμυρικά έργα, αναλύεται η σκοπιμότητα και περιγράφεται η λειτουργία τους.

Αναλυτικότερα:

• Η επιστήμη της Υδρολογίας, Ο υδρολογικός κύκλος, Οι υδρολογικές μεταβλητές και οι μονάδες μέτρησης, Η χωρική και χρονική κλίμακα στην Υδρολογία. Λεκάνη απορροής. Υδρολογικό ισοζύγιο λεκάνης απορροής.
• Κατακρημνίσεις: Χωρικά χαρακτηριστικά των κατακρημνίσεων και ολοκλήρωση τους στην λεκάνη απορροής (Πολύγωνα Thiessen, Ισοϋέτιες καμπύλες). Υετογραφήματα. Βροχοβαθμίδα. Ανάλυση συχνοτήτων, κατανομή Gumbel.
• Eξατμισοδιαπνοή: Η σημασία της εξατμισοδιαπνοής. Η έννοια της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής και οι μέθοδοι υπολογισμού (μέθοδοι ισοζυγίου, μέθοδοι μεταφοράς μάζας, μέθοδοι ενεργειακού ισοζυγίου, συνδυαστικές μέθοδοι).
• Υδρομετρία: Μετρήσεις ταχυτήτων και παροχών σε ποτάμια. Μέθοδοι (μυλίσκοι, διαλύματα, εκχειλιστές). Η καμπύλη στάθμης-παροχής. Σταθμηγραφήματα, Υδρογραφήματα. Πλημμύρες. Ανάλυση Πλημμυρικών συχνοτήτων (κατανομές Lognormal, LogPearson3).
• Μέθοδοι υπολογισμού παροχών σχεδιασμού: Ορθολογική μέθοδος, Όμβριες καμπύλες, Μοναδιαίο υδρογράφημα.
• Υδραυλική των υπόγειων νερών. Νόμος Darcy. Υδραυλική αγωγιμότητα, γεωμετρική διαπερατότητα και πορώδες. Ορολογία φυσικών γεωλογικών σχηματισμών. Υδρογεωτρήσεις, πιεζόμετρα.
• Υδρολογία υπόγειων νερών: δίκτυα ροής και φυσική απόδοση λεκάνης. Περιφερειακή ροή υπόγειων νερών. Φρέατα και υδρογραφήματα φρεάτων. Δοκιμαστικές αντλήσεις.
• Αντιπλημμυρικά έργα: Παρουσίαση των κυριώτερων αντιπλημμυρικών έργων: Φράγματα, Δίκτυα αποχέτευσης ομβρίων, οχετοί, διευθέτηση χειμάρρων. Υδραυλικά έργα οδοποιίας.
• Νερό και κλιματική αλλαγή. Το πλέγμα νερό – τρόφιμα – ενέργεια. Επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στον υδρολογικό κύκλο. Επιπτώσεις της αυξημένης θερμοκρασίας και του CO2 στην εξατμισοδιαπνοή. Μελλοντικές προκλήσεις.
• Υδρολογία και Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών: Η συμβολή της τεχνολογίας των ΣΓΠ στην υδρολογία. Παραδείγματα εφαρμογών και μοντέλων από τις Διαχειριστικές μελέτες Υδατικών πόρων της Ελλάδας.

 

Εργαστηριακό Μέρος

Οι εργαστηριακές ασκήσεις του μαθήματος περιλαμβάνουν ολοκληρωμένη εργασία – θέμα πάνω στη λεκάνη συγκεκριμένου ποταμού. Οι φοιτητές/τριες καλούνται να χαράξουν τον υδροκρίτη πάνω σε χάρτη 1:50.000, να μετρήσουν το εμβαδόν της λεκάνης και να υπολογίσουν τα στοιχεία του υδατικού ισοζύγίου της λεκάνης (κατακρημνίσεις, εξατμισοδιαπνοή, επιφανειακή απορροή). Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούν πραγματικές μετρήσεις βροχοπτώσεων, θερμοκρασίας και απορροής από σταθμούς της περιοχής. Το εργαστηριακές ασκήσεις έχει επιπλέον σκοπό να βοηθήσει τους φοιτητές/τριες στην κατανόηση, κατάστρωση και επίλυση του εργαστηριακού θέματος, με χρήση γενικού και εξειδικευμένου λογισμικού στις παρακάτω κατευθύνσεις:

1. Χάραξη υδροκρίτη λεκάνης απορροής πάνω σε τοπογραφικό υπόβαθρο κλίμακας 1:50.000
2. Υπολογισμός της μηνιαίας βροχόπτωσης με την μέθοδο των ισοϋέτιων καμπυλών.
3. Υπολογισμός της, μηνιαίας πραγματικής εξατμισοδιαπνοής και απορροής στην έξοδο της λεκάνης. Κατάρτιση του ισοζυγίου για κάθε μήνα του χρόνου.

 

Μέθοδος Αξιολόγησης

• Γραπτή εξέταση στο τέλος του εξαμήνου (Ασκήσεις πολλαπλής επιλογής, σύντομης ανάπτυξης και επίλυσης προβλημάτων)
• Αξιολόγηση κατ’ οίκον εργασίας (ανάπτυξη θεωρητικού θέματος και σχολιασμού επιστημονικής αρθρογραφίας
• Αξιολόγηση εργαστηριακής εργασίας (σταδιακή ανάπτυξη θέματος διαχείρισης και ανάλυσης σε περιβάλλον ΣΓΠ)
• Προφορική παρουσίαση εργασίας (παρουσίαση με ΤΠΕ του θεωρητικού θέματος)

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ελληνική

1. Στοιχεία Φυσικής Υδρολογίας, G. Hornberger et al. Εκδόσεις ΙΩΝ, 2014. Μετάφραση- Επιμέλεια Σ.Η.Καραλής
2. Κουτσογιάννης Δ. Και Ξανθόπουλος Θ., «Τεχνική Υδρολογία», 3η έκδοση, Τυπογραφείο ΕΜΠ, 1999.
3. Τσακίρης Γ., «ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ: Ι. Τεχνική Υδρολογία και Εισαγωγή στη Διαχείριση Υδατικών Πόρων», Εκδόσεις Συμμετρία, Αθήνα, 2013.

Ξενόγλωσση

1. Chow Te Ven, Maidment David and Mays Larry, ”Applied Hydrology,” 2nd edition, McGraw- Hill, 2013.
2. Maidment David, “Handbook of Hydrology,” McGraw-Hill, 1993.
3. Hydrology: A science of Nature, Andre Musy & Cristophe Higy, CRS Press, 2011.
4. Hydrology in Practice, Elisabeth Shaw, 1994
5. Hydrology for engineers, linsley R., Kohler M., Paulhus J., McGraw-Hill, 1982.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

1. International Journal of Hydrology Science and Technology. Intescience Publishers
2. Sustainability Science, Springer

Links

1. UNESCO’s International Hydrological Programme (IHP)
2. Hydrology links from USGS