Wyższa Szkoła Przedsiębiorczości i Rozwoju Regionalnego

Sylabus przedmiotu:
Hydrologia
Prowadzący przedmiot: dr inż. Tomasz Szymczak, prof. WSPiRR
Kontakt dla studentów: e-mail: t.szymczak@imuz.edu.pl ,
tel.: 0 22 720 05 31 do 38 w. 202, tel. kom.: 0 505 602 943
Nazwa przedmiotu: Hydrologia
Forma zajęć: wykłady, ćwiczenia
Opis przedmiotu:

Przedmiot zaliczany jest do przedmiotów kierunkowych na kierunku: ochrona środowiska.
Realizowany jest w 3 semestrze studiów (II rok) w wymiarze:

Studia niestacjonarne:

  • godziny obliczeniowe (45'): wykłady - 20 godz.; ćwiczenia - 20 godz.
  • godziny realizowane (50'): wykłady - 18 godz.; ćwiczenia - 18 godz.

ECTS: 8 pkt.

W ramach przedmiotu studenci otrzymują podstawowa wiedzę o procesach hydrologicznych kształtujących zasoby wodne w skali globu, regionu i zlewni oraz o metodach ilościowej i jakościowej oceny tych zasobów. Omawiane są również zagadnienia dotyczące ochrony przeciwpowodziowej i ochrony zasobów wodnych z uwzględnieniem wskazania najważniejszych źródeł zagrożeń oraz przejawów degradacji wód.

W ramach ćwiczeń studenci zapoznają się z metodami podstawowych opracowań hydrograficznych oraz oceny charakterystyk zasobów wodnych na podstawie dostępnych danych hydrologicznych oraz z metodami pośrednimi.
Cel zajęć : Zapoznanie studentów z procesami i zjawiskami zachodzącymi w hydrosferze, z problemami ochrony wód, oraz nabycie praktycznych umiejętności w wykorzystaniu danych hydrologicznych w ochronie środowiska, gospodarowaniu wodą oraz podejmowaniu decyzji administracyjnych.
Warunki zaliczenia:

Przedmiot zakończony jest egzaminem ustnym obejmującym całość materiału przedstawionego na wykładach oraz zagadnienia przewidziane do samodzielnego opracowania na podstawie podanej literatury. Na egzaminie student losuje cztery pytania z listy pytań podanej na początku semestru. Poprawna odpowiedź na trzy pytania umożliwia zaliczenie przedmiotu na ocenę dostateczną, na cztery - dobrą. Student, który odpowiedział na ocenę dobrą może wylosować dodatkowe piąte pytanie i w przypadku udzielenia prawidłowej odpowiedzi otrzyma ocenę bardzo dobrą.

Przed przystąpieniem do egzaminu wymagane jest uzyskanie zaliczenia ćwiczeń.

Zaliczenie ćwiczeń odbywa się na podstawie:

  1. oceny z kolokwium sprawdzającego nabycie umiejętności wykonywania podstawowych obliczeń hydrologicznych (0-50 punktów),
  2. oceny zaliczeniowego ćwiczenia projektowego (0-30 punktów).
  3. oceny aktywności studenta na zajęciach (0-20 punktów).
Na ocenę dostateczną wymagane jest uzyskanie minimum 60 punktów.
Tematy zajęć:

Wykłady

  1. Definicja hydrologii jako dyscypliny naukowej i jej podział na specjalistyczne działy (1 godz.):
    hydrografia, hydrometria, limnologia, glacjologia, hydrogeologia, potamologia, hydrologia dynamiczna, hydrologia inżynierska.
  2. Występowanie i obieg wody w przyrodzie (2 godz.):
    Bilans wodny Ziemi. Dyspozycyjne i odnawialne zasoby wodne. Geneza, typologia i uwarunkowania środowiskowe kształtowania się zasobów wodnych.
  3. Obiekty i jednostki hydrograficzne oraz ich wydzielanie (2 godz.): dorzecze, zlewnia, zlewisko, zlewnie rzek i zlewnie jezior, zlewnia cząstkowa i zlewnia różnicowa, zlewnie bifurkujące, zlewnie bezodpływowe, zlewnie antropogeniczne, obiekty hydrograficzne: punktowe, liniowe i obszarowe, wododział i jego wyznaczanie.
  4. Mokradła, jeziora naturalne i sztuczne (2 godz.):
    definicje, geneza, typy zasilania, termika i wahania stanów.
  5. Morza i oceany (1):
    • pochodzenie, chemizm i dynamika wód.
  6. Formowanie się odpływu rzecznego i jego składowe (2 godz.):
    • rozdział hydrogramu na składowe odpływu rzecznego, ich geneza i charakterystyka:
    • teoria Hortona formowanie się odpływu wezbraniowego,
    • teoria zmiennych obszarów czynnych w zlewni.
  7. Systemy rzeczne i ich charakterystyki (3 godz.):
    sieci wód płynących - podział, hierarchiczny sieci rzecznej, stany wód, miary odpływu, przepływy charakterystyczne pierwszego i drugiego stopnia, przepływy o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia lub nieosiągniecia, przepływy nienaruszalne, niżówki i wezbrania, powodzie.
  8. Metody obliczania charakterystyk odpływu rzecznego (3 godz.)
    • w profilach kontrolowanych hydrometrycznie;
      • przepływów minimalnych, średnich i maksymalnych,
      • najdłużej trwających,
      • maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia;
    • w profilach niekontrolowanych hydrometrycznie:
      • wzory ekstrapolacyjne,
      • formuły empiryczne i genetyczne,
      • metoda podobieństwa hydrologicznego,
      • matematyczne modele odpływu rzecznego.
  9. Ingerencja człowieka w obieg wody (2 godz.):
    wzbogacanie zasobów, ograniczanie niedoborów, zapobieganie powodziom, potrzeby gospodarki komunalnej, przemysłu i rolnictwa, sztuczne zbiorniki wodne i ich od-działywanie na obieg wody, urbanizacja zlewni i jej oddziaływanie na odpływ rzeczny. Klasyfikacja (normy) i przydatno ść wód u ż ytkowych.
  10. Zagro ż enia, degradacja i ochrona zasobów wodnych. Przyrodnicze skutki degradacji wód (2 godz.):
    rodzaje i źródła zanieczyszczenia wód, zanieczyszczenia biologiczne i chemiczne, zanieczyszczenia wód płynących, zanieczyszczenia jezior, zanieczyszczenia morza bałtyckiego, sposoby ochrony wód przed zanieczyszczeniami

 Ćwiczenia audytoryjne

  1. Bilans wodny i jego składowe. Rozwiązywanie zadań dotyczących relacji między składowymi bilansu wodnego. Podstawowe wielkości hydrologiczne i relacje zachodzące między nimi (4 godz.).
    Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych parametrów i wielkości hydrologicznych ( powierzchnia zlewni, wysokość opadu punktowego i średniego na obszarze zlewni, opad zmierzony i rzeczywisty (skorygowany), objętość i warstwa odpływu rzecznego, przepływ średni i średni odpływ jednostkowy, wysokość i objętość parowania terenowego, współczynnik odpływu) a także wykorzystanie zachodzących miedzy nimi relacji w obliczeniach niewiadomych wielkości. Ćwiczenia realizowane są w formie rozwiązywania zestawu zadań.
  2.  Wyznaczanie wielkość średniego opadu atmosferycznego zasilającego powierzchnię zlewni metodą wieloboków Thiessena, obliczenie opadu skorygowanego na podstawie poprawek miesięcznych (2 godz.) .
    Konstrukcja poligonów Thiessena na podstawie rozmieszczenia stacji opadowych, a następnie wyznaczenie średniego opadu w zlewni, na podstawie udziału poszczególnych wieloboków w zlewni oraz wysokości opadów zarejestrowanych na poszczególnych stacjach. Student otrzymuje dane o wysokości opadów na poszczególnych stacjach w postaci tabelarycznej oraz mapkę zlewni z rozmieszczeniem posterunków opadowych. Obliczenia wykonywane są w oparciu o zmierzone sumy miesięczne opadu, które należy uprzednio skorygować do wartości zbliżonych do rzeczywistych na podstawie podanych miesięcznych poprawek procentowych.
  3. Obliczanie natężenia przepływu w korycie rzecznym na podstawie obserwacji wodowskazowych (stanów wody h [cm]) oraz wyznaczanie metodą graficzną i analityczną krzywej konsumpcyjnej (4 godz.).
    Na podstawie zestawu danych pochodzących z pomiarów hydrometrycznych studenci wykreślają odręcznie krzywą związku stan wody - przepływ , a następnie aproksymują punkty pomiarowe dobraną krzywą analityczną i wyznaczają parametry liczbowe równania tej krzywej. Opracowana krzywa konsumcyjna wykorzystywana jest nastepnie do obliczenia wartości przepływów dobowych na podstawie codziennych obserwacji stanów wody z okresu 1 miesiąca. Na podstawie obliczonych wartości dobowych obliczane są przepływy charakterystyczne główne pierwszego stopnia: NQ, SQ i WQ.
  4. Wyznaczanie granicy wododziału powierzchniowego i charakterystyk fizycznogeograficznych zlewni na podstawie mapy topograficznej i mapy utworów powierzchniowych (3 godz.).
    Studenci otrzymują mapy topograficzne w skali 1:10 000 z zaznaczoną lokalizacją profilu wodowskazowego. Ich zadaniem jest wyznaczenie granicy zlewni powierzchniowej zamkniętej tym profilem i wykonanie jej szczegółowego podziału hydrograficznego, określenie wielkości jej całkowitej powierzchni zlewni cząstkowych metodą planimetrowania oraz wyznaczenie parametrów fizycznogeograficznych, m. in.: średniego i wyrównanego spadku cieku głównego, długości i gęstości sieci rzecznej, średniej stoczystości powierzchni terenu zlewni, średniej długości stoków i średniego czasu spływu po stokach. Na podstawie mapy utworów powierzchniowych określane są wartości współczynników spływu powierzchniowego.
  5. Pojęcie przepływu miarodajnego i kontrolnego. Obliczanie przepływów maksymalnych o kreślonym prawdopodobieństwie przewyższenia w zlewniach kontrolowanych i niekontrolowanych hydrometrycznie (3 godz.).
    Studenci zapoznają się pojęciem i znaczeniem w praktyce projektowej przepływu miarodajnego i kontrolnego. Obliczają te przepływy jako przepływy maksymalne o kreślonym prawdopodobieństwie przewyższenia dla zlewni określonych w ćwiczeniu projektowym nr 4 przy wykorzystaniu formuł empirycznych i wyznaczonych uprzednio parametrów fizycznogeograficznych zlewni.
  6. Obliczanie przepływu nienaruszalnego i dyspozycyjnych zasobów wodnych (2 godz.).
    Student na podstawie wartości przepływów średnich i średnich niskich miesięcznych wyznacza dyspozycyjne zasoby wodne dwiema metodami : w sposób uproszczony - metodą statyczną, oraz bardziej dokładną, uwzględniającą dynamikę i sezonowość odpływu rzecznego. Porównanie obu metod stanowi podstawę do sformułowania wniosków odnośnie zalet i wad obu metod.
  7. Kolokwium (2 godz.)
Spis literatury podstawowej:
  • Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A., Mikulski Z. 2001 - Przewodnik do ćwiczeń z hydrologii ogólnej. PWN W-wa
  • Bajkiewicz-Grabowska E., Mikulski Z., 2005, Hydrologia ogólna, PWN, Warszawa .
  • Byczkowski A. - Hydrologia t. II, II. Wyd. SGGW W-wa 1998r.
  • Byczkowski A., 1997, Hydrologia, t.I i t. II., Wyd. SGGW, Warszawa.
  • Chełmicki W. 2001, Woda, zasoby, degradacja, ochrona. PWN, Warszawa.
  • Pociask-Karteczka J., 2006, Zlewnia - właściwości i procesy. Wyd. Uniwersytetu Jagiellońskiego. Kraków.
Spis literatury uzupełniającej
  • Knapp B. J.,1986, "Elementy geograficzne hydrologii" - PWN
  • Król Cz., 1999, "Hydrologia" -Wyd. II, HORTPRES Sp. z o.o., Warszawa.