Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Hydrologia i urządzenia wodno - melioracyjne

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: L.A3.HYDROL.SI.LLSGW
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Hydrologia i urządzenia wodno - melioracyjne
Jednostka: Katedra Użytkowania Lasu, Inżynierii i Techniki Leśnej
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: polski
Pełny opis:

Wykłady 30 godz.

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.

Problematyka erozji wodnej w leśnych zlewniach górskich; Procesy korytowe; Transport rumowiska; Cele i sposoby zabudowy koryt rzek i potoków górskich (zapory przeciwrumowiskowe, stopnie, progi); bystrotoki, urządzenia do rozpraszania energii.Zbiorniki wodne; elektrownie wodne, przepławki dla ryb. Urządzenia wodno-melioracyjne (przepusty, małe mosty); Parametry przepływu w korytach rzek i potoków górskich z elementami hydrauliki. Oddziaływanie obiektów infrastruktury inżynieryjnej na ekosystemy leśne.

Ćwiczenia projektowe (ćwiczenie projektowe) 30 godz.

Tematyka zajęć System hydrologiczny zlewni. Wyznaczanie granic topograficznych zlewni. Obliczanie powierzchni zlewni. Obliczanie średniego spadku cieku głównego, gęstości sieci rzecznej, współczynnika fizjograficznego zlewni.

Obliczanie stoczystości zlewni, średniego spadku stoków zlewni, średniej wysokości zlewni nad poziom morza metodą hipsometryczną, wskaźnika rozwinięcia lesistości.

Miary odpływu wody ze zlewni. Metody pomiaru odpływu wody ze zlewni. Obliczanie odpływu wody ze zlewni leśnej na podstawie stanów w przelewach pomiarowych zlewni. Analiza uzyskanych wyników pod kątem bilansu wodnego zlewni. Obliczenie natężenia przepływów charakterystycznych wzorami Punzeta. Obliczenie średniego rocznego odpływu jednostkowego ze zlewni wzorami Krzanowskiego i Punzeta.

Obliczanie ewapotranspiracji potencjalnej wzorem Thornthwaite'a. Obliczenie wskaźnika hydro-klimatycznego opad - ewapotranspiracja potencjalna.

Wyznaczanie metodą graficzną faz ruchu zwierciadła wody gruntowej. Obliczenie współczynnika odsączalności grawitacyjnej. Obliczanie zmian zapasu wody gruntowej w strefie saturacji.

Metody pomiaru wilgotności gruntu w strefie aeracji. Metodyka obliczania zapasu wody w glebach szkieletowych i bezszkieletowych. Obliczenie zmian zapasu wody gruntowej w strefie aeracji.

Zatrzymywanie wody przez poziomy organiczne gleb leśnych.

Intercepcja drzew jako składowa bilansu wody w drzewostanie.

Wpływ rowów melioracyjnych na stosunki wodne w środowisku leśnym. Obliczanie wartości współczynnika filtracji wody w glebie. Obliczenie zasięgu krzywej depresji w różnych warunkach geologicznych.

Systemy zabudowy potoków górskich. Cele i zadania zabudowy rzek i potoków górskich. Tworzenie się dolin rzek karpackich. Pionowa i pozioma stabilność koryt rzek i potoków górskich. Elementy składowe projektu regulacji potoku górskiego.

Opis ruchu płynu. Kinematyczna klasyfikacja ruchu. Równanie ciągłości przepływu dla strumienia. Równanie Bernoulliego dla cieczy doskonałej i rzeczywistej. Ruch wody w korytach otwartych. Geometria koryt otwartych.

Projektowanie łuków kołowych i o zmiennej krzywiźnie. Kreślenie i opis profilu podłużnego. Kreślenie i opis przekrojów poprzecznych. Kreślenie rysunków konstrukcyjnych.

Definicja i pochodzenie rumowiska rzecznego. Fizyczne właściwości rumowiska. Obliczenie średnic charakteryzujących rumowisko. Zależności pomiędzy parametrami hydraulicznymi strumienia a ruchem rumowiska w cieku. Obliczenie: prędkości dopuszczalnych, naprężeń dopuszczalnych, współczynnika szorstkości. Znaczenie opancerzenia dna i techniki jego zachowania podczas wykonawstwa robót ziemnych.

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

Analiza topografii doliny na podstawie profilu podłużnego wzdłuż istniejącego dna koryta potoku i wybranych przekrojów poprzecznych. Zasady planowania przebiegu osi regulacyjnej potoku górskiego. Projekt niwelety dna projektowanego.

Równanie ruchu krytycznego dla dowolnego przekroju poprzecznego. Wyznaczanie głębokości krytycznej metodą wykreślną. Odskok hydrauliczny. Schemat przepływu wody przez budowlę piętrzącą. Elementy konstrukcji budowli piętrzących.

Planowanie rodzajów i typów oraz ilości obiektów hydrotechnicznych na projektowanym odcinku cieku.

Obliczanie czaszy zbiornika zalądowiska zapory przeciwrumowiskowej. Projektowanie urządzeń służących do spowolnienia odpływu i czasowego retencjonowania wody na obszarze zlewni.

Obliczenia konstrukcyjne progów, stopni wodnych i zapór przeciwrumowiskowych. Obliczenia statyki zapór przeciwrumowiskowych.

Projektowanie urządzeń służących do migracji ryb.

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 przepustów prostokątnego i kołowego oraz małego mostu.

Zabudowa przeciwerozyjna stoków zlewni leśnej.

Techniki i metody realizacji obiektów zabudowy poprzecznej i podłużnej potoku górskiego.

Literatura:

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 hydrotechnicznych. Pol. Częstochowska.

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

Efekty uczenia się:

WIEDZA − absolwent zna i rozumie:

HYDROL_W01 Posiada wiedzę dotyczącą opisu podstawowych procesów zachodzących w zlewni hydrologicznej oraz specyfiki oddziaływania pokrywy leśnej na odpływ wody ze zlewni. LES1_W06 R

HYDROL_W02 Posiada wiedzę o relacjach zachodzących 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

HYDROL_W03 Definiuje typy stosunków wodnych w lesie i 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:

HYDROL_U01 Potrafi opracowywać dane, stosować odpowiednie metody i techniki obliczeniowe w zakresie bilansu wodnego zlewni, bilansu wody w atmosferze, monitoringu zapasu wody w glebie, wpływu rowów melioracyjnych na środowisko leśne; LES1_U07 R

HYDROL_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

HYDROL_U03 Potrafi wskazać rozwiązania inżynierskie stosowane w celu ochrony przeciwerozyjnej stoków zlewni leśnej i szlaków komunikacyjnych. LES1_U06 R

KOMPETENCJE SPOŁECZNE − absolwent jest gotów do:

HYDROL_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

HYDROL_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

Metody i kryteria oceniania:

- zaliczenie indywidualne projektu

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

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 Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)