Detail předmětu

Hydraulika a hydrologie

FAST-BR05Ak. rok: 2013/2014

Základy hydrostatiky, tlak v kapalinách v klidu, stanovení účinku vody na rovinné a zakřivené plochy, plavání těles.
Základy hydrodynamiky, poznatky o proudění a pohybu vody v tlakových trubních systémech
Pohyb vody v systémech s volnou hladinou tj. otevřených přírodních a umělých korytech.
Poznatky z hydrauliky objektů na vodohospodářských stavbách a zařízeních.
Základy proudění podzemní vody, studny, zářezy.
Základy hydrologie, vodní bilance, srážky, výpar, povrchový odtok z povodí, jeho vyhodnocení, průtoky minimální, maximální, m-denní a n-leté.
Studenti absolvují během semestru část výuky ve cvičeních jako laboratorní praktika ve vodohospodářských laboratořích.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jan Jandora, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav vodních staveb (VST-VST)

Výsledky učení předmětu

Absolvent získá znalosti o základech hydrostatiky, hydrodynamiky a hydrologie. Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit základní pojmy hydrostatiky
- popsat základy proudění kapalin
- vysvětlit jevy vznikající při proudění vody v tlakových systémech a v otevřených korytech
- popsat koloběh vody v přírodě
- vysvětlit parametry popisující kvalitativní a kvantitativní parametry vody v přírodě

Prerekvizity

Základní znalosti z matematiky, fyziky, mechaniky a statiky.

Korekvizity

Technická zařízení budov.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky předmětu jsou doplněny prezentací proudění z matematického a fyzikálního výzkumu prováděného na fakultě (např. modelování záplavového území, obtékání objektů atd.). V průběhu semestru posluchači shlédnou ukázku proudění na konkrétním hydraulickém modelu v laboratoři ústavu.

Způsob a kritéria hodnocení

Úspěšné zakončení předmětu vyžaduje absolvování cvičení s udělením zápočtu z daného předmětu, splnění podmínek výpočtové i pojmové části písemného testu a vlastní zkoušky.

Osnovy výuky

1.-2. Hydraulika, vlastnosti tekutin, hydrostatika, tlakové síly na rovinné a zakřivené plochy, plavání těles.
3. Hydrodynamika, zákon zachování hmotnosti a hybnosti, Bernoulliho rovnice, aplikace impulsové věty.
4.-5. Proudění vody v tlakových systémech - potrubích, proudění laminární a turbulentní. Výpočet hydraulicky dlouhého a hydraulicky krátkého a složeného potrubí, shybka, násoska, návrh čerpadla.
6.-7.Ustálené, rovnoměrné proudění s volnou hladinou v otevřených korytech. Energetická výška průřezu. Kritické proudění. Říční a bystřinné proudění.
8.Přepady vody přes přelivy. Výtoky vody otvory a přepady s nádrží. 9.Vodní skok s dnovým režimem. spojení hladin dvou zdrží, návrh obdélníkového vývaru.
10.Hydraulické výpočty typických komunikačních objektů, mosty a propustky.
11.Základy proudění podzemní vody (Darcyho vztah, filtrační součinitel a filtrační rychlost, Dupuitův předpoklad, studny)
12. Hydrologie: vodní bilance, definice a charakteristiky povodí, srážky, výpar, měření hydrologických veličin.
13. Povrchový odtok z povodí,jeho stanovení. Režimy proudění ve vodních tocích. Průtoky minimální,maximální, m-denní a n-leté, zimní režim, ovlivňování odtokového režimu, vliv vodních nádrží na regulaci odtoku z povodí atp.

Učební cíle

Studium předmětu má studentům poskytnout základní informace o chování a učíncích kapalin, o jevech vznikajících při proudění vody v tlakových systémech a v otevřených korytech. Dále studenti získájí základní informace o výskytu a koloběhu vody v přírodě a o měření parametrů popisující kvalitativní a kvantitativní parametry vody v přírodě.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Doporučené volitelné složky programu

Je možná spolupráce na výzkumných projektech v oblasti hydrauliky.

Základní literatura

MUNSON, Bruce R. et al.: Fundamentals of Fluid Mechanics. John Wiley&Sons, New York, USA, 1998. ISBN-10: 1118116135. (EN)
JANDORA, Jan, STARA, Vlastimil, STARÝ, Miloš: Hydraulika a hydrologie. CERM Brno, 2002. ISBN 978-80-7204-739-0. (CS)
JANDORA, Jan: Hydraulika a hydrologie. Studijní opora. FAST VUT v Brně, 2005. (CS)

Doporučená literatura

BOOR, Boris, KUNŠTÁTSKÝ, Jiří, PATOČKA, Cyril: Hydraulika pro vodohospodářské stavby. SNTL/ALFA, 1968. (CS)
KOLÁŘ, Václav, PATOČKA, Cyril, BÉM, Jiří: Hydraulika. SNTL/ALFA, 1983. (CS)
WIDDEN, Martin: Fluid Mechanics. MACMILLAN PRES LTD, 1996. ISBN-10: 0333517997. (EN)
JANDORA, Jan, UHMANNOVÁ, Hana: Základy hydrauliky a hydrologie. Příklady. CERM Brno, 1999. ISBN 80-214-1160-0. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-P-E-SI bakalářský

    obor E , 3. ročník, letní semestr, povinný

  • Program B-K-C-SI bakalářský

    obor E , 3. ročník, letní semestr, povinný

  • Program B-P-C-SI bakalářský

    obor E , 3. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jan Jandora, Ph.D.

Osnova

1.-2. Hydraulika, vlastnosti tekutin, hydrostatika, tlakové síly na rovinné a zakřivené plochy, plavání těles.
3. Hydrodynamika, zákon zachování hmotnosti a hybnosti, Bernoulliho rovnice, aplikace impulsové věty.
4.-5. Proudění vody v tlakových systémech - potrubích, proudění laminární a turbulentní. Výpočet hydraulicky dlouhého a hydraulicky krátkého a složeného potrubí, shybka, násoska, návrh čerpadla.
6.-7. Ustálené, rovnoměrné proudění s volnou hladinou v otevřených korytech. Energetická výška průřezu. Kritické proudění. Říční a bystřinné proudění.
8. Přepady vody přes přelivy. Výtoky vody otvory a přepady s nádrží.
9. Vodní skok s dnovým režimem. spojení hladin dvou zdrží, návrh obdélníkového vývaru.
10. Hydraulické výpočty typických komunikačních objektů, mosty a propustky.
11. Základy proudění podzemní vody (Darcyho vztah, filtrační součinitel a filtrační rychlost, Dupuitův předpoklad, studny).
12. Hydrologie: vodní bilance, definice a charakteristiky povodí, srážky, výpar, měření hydrologických veličin.
13. Povrchový odtok z povodí, jeho stanovení. Režimy proudění ve vodních tocích. Průtoky minimální, maximální, m-denní a n-leté, zimní režim, ovlivňování odtokového režimu, vliv vodních nádrží na regulaci odtoku z povodí atp.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jan Jandora, Ph.D.

Osnova

1.-2. Výpočty spojených nádob a tlakových sil na rovinné a zakřivené plochy.
3. Výpočty proudění ideální kapaliny s použitím Bernoulliho rovnice a rovnice kontinuity.
4.-5. Výpočet prodění reálné kapaliny v potrubí (hydraulicky dlouhého a hydraulicky krátké složeného potrubí).
6.-7. Výpočty ustáleného rovnoměrného proudění s volnou hladinou v otevřených korytech a výpočty kritické hloubky.
8. Výpočty výtoku vody otvory a přepadového množství přes přelivy.
9. Výpočty vodního skoku a návrh obdélníkového vývaru.
10. Výpočty proudění vody v mostech a propustcích.
11. Základní výpočty proudění podzemní vody – studny.
12. Výpočet odtoku z povodí.
13. Odhady m-denních průtoků.