Hydrologia i urządzenia wodno-melioracyjne

Brak opisu

wykład. Tematyka zajęć Bilans wodny lasu na tle poziomów organizacji materii. Zlewnia topograficzna i hydrogeologiczna. Parametry fizjograficzne zlewni. Miary odpływu wody ze zlewni;

Rodzaje bilansów wodnych zlewni hydrologicznych oparte na analizie hydrogramu odpływu. Sposoby ujmowania w bilansach wodnych zlewni specyfiki pokrycia leśnego i ich skutki dla kształtowania się poglądów dotyczących znaczenia gospodarki leśnej dla odpływu wody;

Modele matematyczne opisujące proces transformacji opadu w odpływ. Formuły matematyczne do obliczania odpływu wody ze zlewni;

Czynniki zewnętrzne w stosunku do drzewostanu, różnicujące bilans wodny atmosfera–drzewostan–gleba w warunkach terenu płaskiego i na stoku: opad atmosferyczny, promieniowanie słoneczne i prędkość wiatru nad koronami drzew oraz warunki hydrogeologiczne. Główne zadania gospodarowania wodą w lasach w nawiązaniu do bilansu wody w atmosferze, rozpatrywanego w ujęciu obszarowym i czasowym;

Czynniki drzewostanowe kształtujące składowe bilansu wodnego atmosfera–drzewostan–gleba: produkcyjność siedliska leśnego, wypełnienie przestrzeni zajętej przez drzewostan biomasą, dynamika drzewostanu;

Procesy kształtujące zasilanie wody glebowej w zbiorowisku leśnym: intercepcja potencjalna i aktualna drzew, krzewów i runa leśnego oraz ściółki leśnej. Formuły matematyczne opisujące relacje między intercepcją roślin i ściółki a cechami biometrycznymi drzewostanu oraz charakterystykami opadu deszczu;

Procesy kształtujące ubytki zapasu wody glebowej w zbiorowisku leśnym: transpiracja drzew, krzewów i runa oraz parowanie z powierzchni gleby. Koncepcja siedliskowego współczynnika transpiracji. Formuły matematyczne opisujące: parowanie z gleby jako funkcję stopnia jej odsłonięcia oraz odsłonięcie gleby w zależności od charakterystyk biometrycznych drzewostanu modulujących promieniowanie słoneczne i prędkość wiatru wewnątrz drzewostanu;

Właściwości wodne gruntów mineralnych i materii organicznej. Właściwości wodne gleby leśnej traktowanej jako kontinuum;

Typy stosunków wodnych w glebach leśnych wyodrębnione ze względu na kryteria dostępności wody gruntowej dla systemów korzeniowych oraz przepuszczalności gruntów w części stropowej pokrywy glebowej. Głębokość występowania i dynamika swobodnego zwierciadła wody gruntowej jako wskaźnik uwilgotnienia profilu glebowego. Wykreślanie i interpretacja map obrazujących hydroizohipsy;

Równania bilansowe opisujące dynamikę zapasu wody glebowej w zależności od cech biometrycznych drzewostanu. Dynamika zapasu wody glebowej w aspekcie siedliskowym. Pojęcie wilgotności optymalnej gleby;

Stabilność stosunków wodnych w glebach leśnych w skali wielolecia. Czynniki zmieniające wilgotność siedlisk leśnych w skali wielolecia: sposób zagospodarowania lasu, zabiegi hodowlane, szkody biotyczne i abiotyczne, melioracje wodne, wpływ budowli inżynierskich realizowanych w sąsiedztwie lasów. Problematyka badania odkształceń stosunków wodnych w lasach;

Melioracje w lasach nizinnych. Klasyfikowanie gleb leśnych nadmiernie uwilgotnionych ze względu na przyczyny i czas występowania tego uwilgotnienia. Cele i sposoby melioracji: agromelioracje, fitomelioracje oraz melioracje wodne środkami technicznymi. Systemy melioracji wodnych w lasach;

Normy odwodnienia. Skuteczność techniczna i biologiczna melioracji.Kontrowersje związane z oceną pożytków płynących z melioracji wodnych. Retencja wodna w lasach;

Melioracje w lasach górskich. Zagrożenia stabilności stosunków wodnych w leśnych glebach górskich. Problematyka erozji wodnej na stokach. Warunki powstawania spływu powierzchniowego i sposoby ograniczania jego skutków. Cele i sposoby zabudowy koryt potoków górskich;

Ćwiczenia projektowe (ćwiczenie projektowe) 10 godz.

Tematyka zajęć Wyznaczanie granic topograficznych zlewni. Obliczanie powierzchni zlewni. Obliczanie średniego spadku cieku głównego, współczynnika fizjograficznego zlewni, średniej wysokości zlewni metodą hipsometryczną. Obliczanie średniego rocznego opadu. Obliczenie natężenia przepływów charakterystycznych;

Systemy zabudowy potoków górskich. Elementy składowe projektu regulacji potoku górskiego. Równanie Bernoulliego dla cieczy doskonałej i rzeczywistej. Ruch wody w korytach otwartych. Geometria koryt otwartych. Ruch rumowiska w korytach rzek i potoków górskich. Obliczanie przeciętnej średnicy rumoszu, prędkości dopuszczalnych, granicznych naprężeń ścinających, współczynnika szorstkości;

Wymiarowanie przekroi poprzecznych koryt otwartych, gdy: (1) zadany jest spadek podłużny dna projektowanego koryta; (2) założona jest prędkość wody dopuszczalna dla projektowanego koryta;

Projektowanie osi regulacyjnej potoku górskiego. Projektowanie niwelety dna;

Obliczanie wielkości zalądowiska powyżej zapory przeciwrumowiskowej;

Równanie ruchu krytycznego dla dowolnego przekroju poprzecznego. Wyznaczanie głębokości krytycznej metodą wykreślną. Warunki powstania odskoku hydraulicznego. Obliczanie wartości głębokości sprzężonych w odskoku hydraulicznym. Schemat przepływu wody przez budowlę piętrzącą;

Elementy konstrukcji budowli piętrzących. Obliczenia hydrauliczne zapory przeciwrumowiskowej;

Obliczanie odpływu wody ze zlewni na potrzeby budownictwa drogowego. Rozporządzenia i przepisy regulujące parametry techniczne i metody obliczeń projektowych przepustów i małych mostów. Obliczanie pod względem hydraulicznym parametrów przepustu prostokątnego oraz małego mostu;

Podstawowa 1. Suliński J. 1993, Modelowanie bilansu wodnego w wymianie między atmosferą, drzewostanem i gruntem przy użyciu kryteriów ekologicznych, Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, rozpr. nr. 179: 1-133.

2. Suliński J., Jaworski A. 1998, Bilans wodny lasu w praktyce leśnej [w:] Międzynarodowa konferencja naukowa Las i Woda, referaty i materiały pokonferencyjne, Politechnika Krakowska, Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej.

3. Byczkowski A. 1996 - Hydrologia. t. I i II, Wydawnictwo SGGW, Warszawa.

4. Pociask-Karteczka J. (red.). 2003, Zlewnia właściwości i procesy, Wyd. UJ, Kraków.

5. Radlicz-Ruhlowa H., Szuster A. 1997. Hydrologia i hydraulika z elementami hydrogeologii, WSiP, Warszawa.

6. Wołoszyn J. i in. 1994. Regulacja rzek i potoków, Wyd. AR we Wrocławiu, Wrocław.

7. Ratomski J. 2000, Podstawy projektowania zabudowy potoków górskich, Wyd. PK, Kraków.

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

9. Krzemień K. (red.). 2012. Struktura koryt rzek i potoków górskich.

10. Pierzgalski E. i in. 2009. Procesy hydrologiczne i erozyjne w leśnych zlewniach górskich. IBL

11. Radecki-Pawlik A. 2011. Hydromorfologia rzek i potoków górskich. Działy wybrane.

12. Jędryka E. 2006. Proekologiczne budowle wodne.

13. Akty prawne (działy wybrane): Prawo wodne, Prawo ochrony środowiska; RDW;

Uzupełniająca 1. Czarnowski M. S. 1989, Zarys ekologii roślin lądowych, wyd. 2, PWN, Warszawa.

2. Książyński K.W. 2000, Hydraulika, zestawienie pojęć i wzorów stosowanych w budownictwie, Wyd. PK, Kraków.

3. PGL LP W-wa. 2015. Szlakiem retencji górskiej w Lasach Państwowych.

4. PGL LP W-wa. 2015. Szlakiem retencji nizinnej w Lasach Państwowych.

5. Lambor J. 1971, Hydrologia inżynierska, Arkady, Warszawa.

6. Kisiel A. (red) 2008. Obliczeniowe przykłady wymiarowania typowych wypadów budowli hudrotechnicznych. Pol. Częstochowska.

7. Schick A.P. 2003. Channel processes. Catena Supplement 5.Catena Verlag.

WIEDZA − absolwent zna i rozumie:

HYDRO _W01 Posiada wiedzę dotyczącą opisu podstawowych procesów zachodzących w zlewni hydrologicznej oraz specyfiki oddziaływania pokrywy leśnej na odpływ wody ze zlewni. LES1_W06 R

HYDRO _W02 Objaśnia relacje zachodzące między bilansem zapasu wody w glebach leśnych a czynnikami hydro-klimatycznymi w atmosferze oraz drzewostanowymi, w szczególności cechami biometrycznymi. Wyjaśnia dynamikę tych relacji w skali faz rozwojowych drzewostanu oraz zachodzącą wskutek działań gospodarczych, czynników biotycznych i abiotycznych, a także ewentualnego oddziaływania antropopresji. LES1_W16 R

HYDRO _W03 Definiuje typy stosunków wodnych w lesie i potrafi wskazać ich znaczenie dla jakości siedlisk. Rozpoznaje stan normalny stosunków wodnych, rozróżnia go od zniekształconego oraz wskazuje potrzebne działania melioracyjne. Rozpoznaje zagrożenia erozyjne w górach pochodzące od czynników naturalnych oraz związanych z budową i funkcjonowaniem infrastruktury inżynierskiej i proponuje kierunki ich likwidacji bądź ograniczenia skutków. LES1_W06 R

UMIEJĘTNOŚCI − absolwent potrafi:

HYDRO _U01 Potrafi scharakteryzować pod względem fizyczno-geograficznym zlewnie hydrologiczną na potrzeby projektowania zabudowy technicznej i przyrodniczo-technicznej potoku górskiego; LES1_U07 R

HYDRO _U02 Potrafi wykonać projekt lokalnej zabudowy technicznej i przyrodniczo-technicznej potoku górskiego z uwzględnieniem specyfiki terenu leśnego i wiedzy z zakresu hydrologii ekosystemów leśnych; LES1_U06 R

HYDRO _U03 Potrafi współpracować w zakresie tworzenia rozwiązań inżynierskich stosowanych w celu ochrony przeciwerozyjnej stoków zlewni leśnej i szlaków komunikacyjnych; LES1_U06 R

KOMPETENCJE SPOŁECZNE − absolwent jest gotów do:

HYDRO _K01 Posiada świadomość ryzyka i skutków stosowania poznanych systemów regulacji potoków górskich w ekosystemach leśnych. Postępuje zgodnie z zasadami trwałego i zrównoważonego leśnictwa oraz dba o stan środowiska naturalnego; LES1_K03 R

HYDRO _K02

Posiada zdolność do wykonywania podstawowych prac projektowych i wykonawczych w zakresie gospodarki wodnej w lasach nizinnych i górskich; ma świadomość ich znaczenia dla właściwego gospodarowania w lasach wielofunkcyjnych;ma wrażliwość na potrzebę upowszechniania posiadanej wiedzy o specyficznej roli lasu w kształtowaniu bilansu wodnego; LES1_K03 R

Wykład:Egzamin składający się z dwóch części: obowiązkowego testu wielokrotnego wyboru, bez dostępu do podręczników, dobrowolnego egzaminu ustnego, ustalającego ostateczną ocenę.

Ćwiczenia projektowe - zaliczenie indywidualne projektu, zaliczenie końcowe przedmiotu z dostępem do podręczników