Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Matematyczne modelowanie procesów hydrologicznych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 07-MATM-HMiK1-ZU
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Matematyczne modelowanie procesów hydrologicznych
Jednostka: Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych
Grupy:
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: język polski
Kierunek studiów:

Geografia, specjalność Hydrologia, meteorologia i klimatologia

Poziom przedmiotu:

II stopień

Cele kształcenia:

- zapoznanie słuchaczy z podstawowymi wiadomościami na temat metod symulacyjnych stosowanych w hydrologii i hydrogeologii;

- pokazanie w jaki sposób za pomocą języka matematycznego można opisać i modelować procesy przyrodnicze;

- poznanie możliwości jakie daje prognozowanie zarówno procesów hydrologicznych jak i skutków antropopresji w środowisku przyrodniczym.

Rok studiów (jeśli obowiązuje):

I rok

Moduł zajęć/przedmiotu prowadzony zdalnie (e-learning):

Nie

Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności oraz kompetencji:

Wiedza z zakresu geografii fizycznej, hydrologii i hydrogeologii na poziomie studiów I stopnia.

Informacja o tym, gdzie można zapoznać się z materiałami do zajęć:

Materiały do zajęć oraz instrukcje laboratoryjne dostępne są u prowadzącego, wskazana literatura - w zasobach bibliotecznych Biblioteki Wydziałowej oraz Biblioteki Uniwersyteckiej. Szeroki dostęp do artykułów naukowych zapewniają internetowe bazy danych.

Metody prowadzenia zajęć umożliwiające osiągnięcie założonych EK:

- wykład z prezentacją multimedialną wybranych zagadnień;

- pokaz i obserwacja;

- metoda analizy przypadków;

- metoda warsztatowa;

- metoda ćwiczeniowa;

- praca w grupach.

Nakład pracy studenta (punkty ECTS):

Nakład pracy studenta - godziny zajęć z prowadzącym: wykład 10 godzin, laboratorium 10 godzin.

Nakład pracy studenta - praca własna: przygotowanie do zajęć, czytanie wskazanej literatury, przygotowanie raportu, przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego 55 godzin.

Punkty ECTS: 3

Skrócony opis:

Na zajęciach student poznaje metody symulacyjne stosowane w hydrologii i hydrogeologii. Uczy się opisywać i modelować procesy przyrodnicze za pomocą języka matematycznego. Poznaje możliwości jakie daje prognozowanie zarówno procesów hydrologicznych jak i skutków antropopresji w środowisku przyrodniczym. W ramach zajęć laboratoryjnych student wykonuje w pracowni komputerowej modele numeryczne za pomocą specjalistycznego oprogramowania.

Pełny opis:

Treści programowe:

Wprowadzenie, literatura przedmiotu, cele modelowania, najważniejsze etapy badań modelowych: rozpoznanie, schematyzacja, opis matematyczny, dyskretyzacja, tarowanie, rozwiązanie numeryczne, prognozy.

Model matematyczny krążenia wody w zlewni, zlewnia jako system, schemat blokowy obiegu wody w zlewni, równania bilansu wodnego w zlewni, cykl hydrologiczny jako system dynamiczny.

Model matematyczny odpływu wody ze zlewni, matematyczny model opadu efektywnego, bilans obiegu wody w zlewni, model liniowy Nasha, nieliniowe modele Lamberta i Laurensona, prognozowanie rozprzestrzeniania się fali powodziowej, zastosowania GIS w prognozowaniu powodzi.

Program HEC-RAS do obliczeń hydraulicznych w korytach i dolinach rzecznych: obliczenia profili zwierciadła przepływów stacjonarnych, symulacje przepływów nieustalonych, transport rumowiska, analiza jakości wody.

Pakiet programów MIKE, jako nowoczesne narzędzie do realizacji badań modelowych w hydrologii.

Filtracja wód podziemnych – strefa saturacji, warunki naporowe, prawo zachowania masy w obszarze filtracji, prawo ciągłości strugi, prawo Darcy’ego, pojemność sprężysta, równanie zachowania masy, warunki graniczne, model matematyczny filtracji wody w warstwie wodonośnej o zwierciadle napiętym.

Filtracja wód podziemnych – strefa saturacji, warunki swobodne; model matematyczny filtracji wody w warstwie wodonośnej o zwierciadle swobodnym.

Filtracja wód podziemnych - strefa aeracji; model matematyczny infiltracji wody w strefie aeracji.

Modelowanie filtracji wód podziemnych w dolinie rzecznej: cele badań modelowych, rozpoznanie budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych, program obserwacji hydrologicznych i hydrogeologicznych, schematyzacja, dyskretyzacja obszaru i parametrów, model matematyczny, program komputerowy, tarowanie modelu, prognozy.

Program Visual MODFLOW: tworzenie siatki dyskretyzacyjnej, wprowadzanie danych (input), algorytmy obliczeniowe (run), prezentacja wyników (output). Program MT3D: migracja zanieczyszczeń. Modele prognostyczne. Przykłady modeli numerycznych.

Literatura:

Chiang W.-H., Kinzelbach W., 2001. 3D-Groundwater Modeling with PMWIN. A Simulation System for Modeling Groundwater Flow and Pollution. Springer, Berlin, Heidelgerg.

Dąbrowski S., Kapuściński J., Nowicki K., Przybyłek J., Szczepański A., 2011. Metodyka modelowania matematycznego w badaniach i obliczeniach hydrogeologicznych. Poradnik metodyczny. Ministerstwo Środowiska, Warszawa.

Kulma R., Zdechlik R., 2009. Modelowanie procesów filtracji. Wyd. AGH, Kraków.

Malczewski J., Piekarski M., 1992. Modele procesów transportu masy, pędu i energii. PWN, Warszawa.

Marczuk G.I., 1985. Modelowanie matematyczne problemów środowiska naturalnego. PWN, Warszawa.

Ozga-Zielińska M. (red.), 1994. Modelowanie procesów hydrologicznych. Wyd. Politechniki Warszawskiej, Z.5/94, Warszawa.

Przybyłek J., Hermanowski P., 2016. Metodyczne i interpretacyjne wady modeli numerycznych – czyli nie taki model dobry jak go malują. [W:] Praktyczne metody modelowania przepływu wód podziemnych, red. S. Witczak, A. Żurek, Kraków: 263-270.

Soczyńska D., 1989. Procesy hydrologiczne. Fizyczno-geograficzne podstawy modelowania. PWN, Warszawa.

Soczyńska D. (red.), 1997. Hydrologia dynamiczna. PWN, Warszawa.

Więzik B. (red.), 1996. Modelowanie matematyczne w hydrologii. Materiały konferencyjne, Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków.

Efekty uczenia się:

Po zakończeniu zajęć i potwierdzeniu osiągnięcia efektów uczenia się student:

- zna literaturę przedmiotu, cele modelowania i rozumie podstawowe pojęcia z zakresu modelowania matematycznego procesów przyrodniczych;

- rozumie modelowanie transformacji opadu w odpływ i potrafi zapisać algorytm prognozowania rozprzestrzeniania się fali powodziowej;

- zna podstawowe prawa dotyczące przepływu wód podziemnych oraz potrafi zapisać końcową postać modelu matematycznego ruchu wody w strefie saturacji dla warunków naporowych i warunków swobodnych;

- potrafi zapisać końcową postać modelu matematycznego ruchu wody w strefie aeracji;

- zna możliwości obliczeniowe specjalistycznego oprogramowania do modelowania procesów hydrologicznych i hydrogeologicznych; orientuje się w możliwościach prognozowania skutków antropopresji na środowisko przyrodnicze;

- potrafi wykonać model przepływu wody: przeprowadzić dyskretyzację modelowanego obszaru, wprowadzić i modyfikować dane w modelu i wykonać obliczenia numeryczne; potrafi zinterpretować wyniki modelowania.

Metody i kryteria oceniania:

Warunki i tryb uzyskiwania zaliczenia oraz składania egzaminu: podano dla danego cyklu dydaktycznego w informacjach dotyczących poszczególnych grup zajęciowych.

Kryteria oceniania: zgodnie ze skalą ocen stosowaną w UAM.

Warunki usprawiedliwiania i odrabiania nieobecności na zajęciach: podano dla danego cyklu dydaktycznego w informacjach dotyczących poszczególnych grup zajęciowych.

Praktyki zawodowe:

Nie

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.
ul. Wieniawskiego 1
61-712 Poznań
tel: +48 61 829 4000
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)