Wydział Budownictwa i Architektury - Budownictwo (S1)
specjalność: Konstrukcje Budowlane i Inżynierskie
Sylabus przedmiotu Hydraulika II:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Budownictwo | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Hydraulika II | ||
| Specjalność | Budownictwo Wodne | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Budownictwa Wodnego | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Ryszard Ewertowski <Ryszard.Ewertowski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 6,0 | ECTS (formy) | 6,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Ukończony kurs Matematyki |
| W-2 | kończony kurs Fizyki |
| W-3 | Zaliczony przedmiot Hydraulika i hydrologia, sem. II |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Uzyskanie umiejętności analizy i obliczeń w zakresie przepływów cieczy przez otwory, jazy, mosty i inne obiekty hydrauliczne. |
| C-2 | Poznanie procesów przepływu wody w korytach otwartych i sposobów ich analizy i obliczania |
| C-3 | Orientacja w zagadnieniach ruchu rumowiska w ciekach naturalnych i w metodach jego opisu |
| C-4 | Poznanie procesów filtracyjnych i ich wpływu wody na budowle hydrotrchniczne |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Wypływ cieczy przez otwory (otwór duży niezatopiony, mały otwór i otwór duży zatopiony) Wypływ ustalony przez przystawki, kawitacja – jej rola i metody jej symulacji. Wypływ quasi-ustalony przez mały otwór – czas opróżniania zbiornika. Wypływ ustalony i quasi-ustalony pzez duży (wzory na wydatki i czas opróżniania zbiornika). | 3 |
| T-A-2 | Przelewy (znajomość wzorów i zadania obliczeniowe na wydatki przelewów i na współczynniki wydatków dla poszczególnych kategorii przelewów | 4 |
| T-A-3 | Wykorzystanie równania Chezy i wzorów na współczynniki C dla tego równania - zadania obliczeniowe dla ruchu jednostajnego w kanałach otwartych | 3 |
| T-A-4 | Równanie Bernoulliego dla koryt otwartych - zastosowanie w zadanich | 2 |
| T-A-5 | Energia strumienia , równanie energii, ruch nadkrytyczny. krytyczny i podkrytyczny. Odskok hydrauliczny (głębokości sprzężone, straty energii) | 4 |
| T-A-6 | Metody wyznaczania krzywa depresji i spiętrzenie (KSD) | 2 |
| T-A-7 | Obliczanie światła mostów i spiętrzenia przed mostem | 1 |
| T-A-8 | Profile prędkości i modele tachoid w przekrojach poprzecznych. Metody wyznaczania średniej prędkości i wydtku przepływu z profili prędkości. | 1 |
| T-A-9 | Uderzenie hydrauliczne - równania i parametry i zadania obliczeniowe. Układ sztolnia - komora wyrównawcza - działanie, opis matematyczny i metody rozwiązania procesu ruchu nieustalonego | 4 |
| T-A-10 | Ruch rumowiska - opis właściwości fizycznych, parametrów uziarnienia, procesów, właściwości hydraulicznych. Naprężenie krytyczne i prędkość dynamiczna w ruchu rumowiska, korzystanie z i wykresu Shieldsa. | 4 |
| T-A-11 | Strefy filtracji, parametry filtracji, typy filtracji. Współczynnik filtracji k, prawo Darcy. Hydrauliczne metody obliczeń filtracji | 2 |
| 30 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Ćwiczenie nr 1: Wyznaczanie współczynnika wydatku otworów z przystawkami oraz otworów zatopionych | 4 |
| T-L-2 | Ćwiczenie nr 2: Wyznaczanie maksymalnej i minimalnej wysokości zwierciadła wody w komorze wyrównawczej | 4 |
| T-L-3 | Ćwiczenie nr 3: Badanie parametrów odskoku hydraulicznego | 4 |
| T-L-4 | Ćwiczenie nr 4: Wyznaczanie współczynnika wydatku przelewu o ostrej krawędzi | 3 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Lista zagadnień do omówienia, literatura przedmiotu. Modelowanie w hydraulice, podobieństwo skażone, prawa i liczby podobieństwa (Fr, Re, Eu, St) | 1 |
| T-W-2 | Wypływ cieczy przez otwory (otwór duży niezatopiony, mały otwór i otwór duży zatopiony) | 1 |
| T-W-3 | Wypływ ustalony przez przystawki, kawitacja – jej rola i metody jej symulacji. Wypływ quasi-ustalony przez mały otwór – czas opróżniania zbiornika. Wypływ ustalony i quasi-ustalony pzez duży (wzory na wydatki i czas opróżniania zbiornika). | 2 |
| T-W-4 | Przelewy (klasyfikacja, wzory na wydatki przelewów i na współczynniki wydatków dla poszczególnych kategorii przelewów). Przelewy miernicze (kształty, charakterystyki, tarowanie). Przelew boczny – równanie kształtu zwierciadła wzdłuż krawędzi przelewu i wzory na jego wydatek. | 2 |
| T-W-5 | Równania ruchu Naviera-Stokesa i Reynoldsa. Przykłady rozwiązań r. Reynoldsa. Rodzaje ruchu ustalonego i nieustalonego w kanałach otwartych, translacja małego zaburzenia. Rozkłady prędkości w przekrojach. Równania Saint Venanta i przykłady ich zastosowania dla symulacji trasformacji fali powodziowej. Rozkłady prędkości w przekrojach. Równanie Chezy i wzory na współczynniki C dla tego równania. | 2 |
| T-W-6 | Równanie Bernoulliego dla koryt otwartych. Ruch jednostajny w korytach otwartych - wymiarowanie kanałów sztucznych, wydatek w przekroju złożonym. Krzyw konsumpcyjna Q-f(H) | 2 |
| T-W-7 | Energia strumienia , równanie energii, ruch nadkrytyczny. krytyczny i podkrytyczny. Odskok hydrauliczny (głębokości sprzężone, straty energii). Krzywa depresji i spiętrzenie (KSD) – równ. różniczkowe i metody wyznaczania KSD | 2 |
| T-W-8 | Reżimy ruchu wody w rejonie mostów. Obliczanie światła mostów i spiętrzenia przed mostem. | 1 |
| T-W-9 | Profile prędkości i modele tachoid w przekrojach poprzecznych. Metody wyznaczania średniej prędkości i wydtku przepływu z profili prędkości. Równania tachoid. | 1 |
| T-W-10 | Ruch nieustalony szybkozmienny w przewodach i korytach otwartych – równanie Bernoulliego z członem dv/dt. Uderzenie hydrauliczne - opiz zjawiska, równania i parametry. | 2 |
| T-W-11 | Układ sztolnia - komora wyrównawcza - działanie, opis matematyczny i metody rozwiązania procesu ruchu nieustalonego w takim systemie | 2 |
| T-W-12 | Ruch nieustalony szybkozmienny w korytach otwartych (praca sluz, awaria tamy) – typy fal, prędkość translacji fal, algorytm obliczenia maksymalnego poziomu wody. Ruch nieustalony wolnozmienny - układ Saint Venanta, metody numeryczne rozwiązywania. Omówienie struktury i działania modelu RiNFlow. | 2 |
| T-W-13 | Ruch nieustalony w korytach otwartych – przykłady zastosowania modelu RiNFlow dla sieci rzecznej Odry, cieśniny Dziwny i Świny (rozwiązania sytuacyjne). Rozwiązania koncepcyjne – projekty dla rzeki Ścinawki. | 2 |
| T-W-14 | Ruch rumowiska - podział rumowiska, właściwości fizyczne, parametry uziarnienia, definicja erozji, abrazji, akumulacji i sedymentacji. Właściwości hydrauliczne rumowiska rzecznego (prędkość opadania, reżimy ruchu, skale Goncareva). Sposoby opisu ruchu rumowiska -schemat sił. | 1 |
| T-W-15 | Naprężenie krytyczne i prędkość dynamiczna w ruchu rumowiska tw. i wykres Shieldsa. Formy denne w ruchu rumowiska. Równanie ciągłości rumowiska. Wydatek rumowiska). Metoda Ackersa-White’a. | 2 |
| T-W-16 | Procesy kształtowania kort rzecznych. Procesy erozyjne przy budowlach hydrotechnicznych - wzory empiryczne na Hmax i czynniki wpływające na maksymalna głębokość rozmycia Hmax. Przykład techniczny – jaz Widuchowa. Zamulanie zbiorników retencyjnych – Metody prognozowania i ograniczania zamulania zbiorników. | 2 |
| T-W-17 | Ruch wody w ośrodkach porowatych – strefy filtracji, parametry filtracji, typy filtracji. Współczynnik filtracji k, prawo Darcy. Hydrauliczne metody obliczeń filtracji. Nieustalony przepływ wody w gruncie – r. Boussinesq’a, Fouriera. Filtracja przez zapory ziemne. Siatka hydrodynamiczna i parametry filtracji z niej obliczane. Równanie ciągłości przepływu filtracyjnego w przepływie 1-W (rozstaw rowów, międzyrzecze swobodne, filtracja wokół studni). Ogólne równanie filtracji w 2-W i 3-W. Numeryczne metody obliczania zagadnień filtracyjnych - zastosowanie MES w rozwiązywaniu zadań filtracji. | 3 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-A-2 | Udział w konsultacjach | 6 |
| A-A-3 | Samodzielna realizacja zadań przesłanych przez Internet | 26 |
| A-A-4 | Przygotowanie do kolokwium | 28 |
| 90 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-L-2 | Udział w konsultacjach | 4 |
| A-L-3 | Opracowanie sprawozdań | 10 |
| A-L-4 | Obrona sprawozdań | 1 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach | 30 |
| A-W-2 | Studia literaturowe | 24 |
| A-W-3 | Udział w konsultacjach | 6 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład problemowy z wykorzystaniem audio-wizualnej prezentacji zagadnień i omawiania ich istotnych szczegółów na tablicy |
| M-2 | Komputerowe symulacje niektórych omawianych zagadnień (praca budowli hydrotechnicznych, transformacja fal, symulacja nieustalonego pola prędkości przepływu) |
| M-3 | Ćwiczenia audytoryjne: Zajęcia z wykorzystaniem audio-wizualnej prezentacji perzykładowych rozwiązanych zadań i treści zadań do rozwiązania przez studentów przy tablicy |
| M-4 | Ćwiczenia audytoryjne: Przekaz internetowy plików ppt z treściami rozwiązanych zadań oraz z zadaniami do indywidualnego ich wykonania przez studenta w domu |
| M-5 | Laboratorium Wodne: Przekaz internetowy dokumentu opisujacego stan wykonania poszczególnych ćwiczeń przez poszczególne osoby i stan weryfikacji ich sprawozdań oraz ocen, uzyskanych podczas indywidualnej obrony "przyjętego" sprawozdania |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Pytania kontrolne z materiału realizowanego na wykładzie w ramach kolokwiów na ćwiczeniach audytoryjnych |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena poszczególnych osób w trakcie ćwiczeń audytoryjnych przy okazji sprawdzenia zadań indywidualnych i zadań rozwiazywanych przy tablicy |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Dwa kolokwia na ćwiczeniach audytoryjnych w trakcie semestru i kolokwium zaliczajace dla studentów, którzy nie uzyskali pozytywnych ocen z kolokwiów w trakcie semestru |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Sprawdzenie opracowań ćwiczeń na Laboratorium Wodnym dla każdego zespołu z decyzją "przyjete" lub "odrzucone" oraz indywidualna obrona kazdego przyjętego opracowania |
| S-5 | Ocena podsumowująca: Laboratorium Wodne : Studenci otrzymują wraz z opisem wykonania doświadczenia dwie tzw. kartki pomiarowe. Po zakończeniu doświadczenia kopia danych pomiarowych przekazywana jest prowadzącemu ćwiczenia i wykorzystywana do równoległego opracowania danego doświadczenia w celu weryfikacji opracowania studenckiego |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B_1A_BW/42_W01 Zna i rozumie zagadnienia wypływów/przepływów przez otwory, przeklewy, jazy i podobne konstrukcje hydrotechniczne | B_1A_W13, B_1A_W05 | T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06 | InzA_W01 | C-1 | T-W-9, T-W-2, T-W-3, T-W-7, T-W-8, T-W-5, T-W-4, T-W-6 | M-3 | S-1 |
| B_1A_BW/42_W02 Zna podstawowe rodzje ruchów cieczy w przewodach i korytach otwartych i kojarzy z nimi odpowiednie opisy matematyczne (równania) i w zarysie ogólnym zna metody ich rozwiązania | B_1A_W05, B_1A_W13 | T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06 | InzA_W01 | C-2 | T-W-13, T-W-11, T-W-12, T-W-10 | M-2, M-3 | S-1 |
| B_1A_BW/42_W03 zna podstawowe pojęcia i procesy ruchu rumowiska w ciekach naturalnych | B_1A_W13, B_1A_W05 | T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06 | InzA_W01 | C-3 | T-W-16, T-W-15, T-W-14 | M-3 | S-1 |
| B_1A_BW/42_W04 rozumie zjawisko filtracji, zna podstawowe prawa i równanie je opisujace oraz w ogólnym zakresie metody ich rozwiązania i uświadanmia sobie znaczenie znajomości filtracji dla realizacji i funkcjonowania budowli hydrotechnicznych | B_1A_W05, B_1A_W13 | T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W06 | InzA_W01 | C-4 | T-W-17 | M-3, M-2 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B_1A_BW/42_U01 Oblicza wypływy/przepływy przez otwory, przeklewy, jazy i podobne konstrukcje hydrotechniczne | B_1A_U08 | T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U16 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U07, InzA_U08 | C-1 | T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-6, T-W-5 | M-2, M-4, M-1, M-5, M-3 | S-4, S-1, S-2, S-3 |
| B_1A_BW/42_U02 Potrafi określić rodzj ruchu cieczy w przewodach i korytach otwartych i zaproponować odpowiednie opisy matematyczne (równania) wraz z sugestią metody ich rozwiązania | B_1A_U08 | T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U16 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U07, InzA_U08 | C-2 | T-W-11, T-W-12, T-W-13, T-W-9, T-W-8, T-W-10 | M-4, M-1, M-3, M-2 | S-2, S-1, S-3, S-4 |
| B_1A_BW/42_U03 Potrafi określić podstawowe parametry ruchu rumowiska w ciekach naturalnych | B_1A_U08 | T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U16 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U07, InzA_U08 | C-3 | T-W-16, T-W-14, T-W-15 | M-4, M-1, M-3, M-2 | S-1, S-4, S-2, S-3 |
| B_1A_BW/42_U04 Potrafi rozwiązać proste zagadnienia filtracyjne (1W) i rozumie znaczenie poprawnego uwzględnienia procesów filtracyjnych w kontekście realizacji i funkcjonowania budowli hydrotechnicznych | B_1A_U08 | T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U16 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U07, InzA_U08 | C-4 | T-A-11 | M-1, M-3, M-4, M-2 | S-3, S-2, S-1, S-4 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B_1A_BW/42_K01 Jest kompetentny w okreslaniu i rozwiazywaniu prostych problemów z hydrauliki obiektów hydrotechnicznych, przewodów zamknietuch i kanałów otwartych. | B_1A_K01 | T1A_K01 | — | — | — | — | — |
Literatura podstawowa
- Kubrak J., Hydraulika techniczna, SGGW, Warszawa, 1998
- Mitosek M., Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska, PWN, Warszawa, 2001
- Czetwertyński E., Utrysko B, Hydraulika i hydromechanika, PWN, 1975
Literatura dodatkowa
- Szuster A., Utrysko B, Hydraulika i podstawy hydromechaniki, Politechnika Warszawska, Warszawa, 1976
- Szymkiewicz R, Modelowanie matematyczne przepływów w rzekach i kanałach, PWN, Warszawa, 2000
- Byczkowski A, Hydrologia. T. 1 i 2, SGGW, Warszawa, 1996