Przepływ zanieczyszczeń w środowisku
Transkrypt
Przepływ zanieczyszczeń w środowisku
Rok akademicki: Grupa przedmiotów: Numer katalogowy: ECTS 2) Nazwa przedmiotu1): Przepływ zanieczyszczeń w środowisku Tłumaczenie nazwy na jęz. angielski3): Transfer of pollutant in water and soil environment Kierunek studiów4): Ochrona Środowiska 5) 4 Prof. dr hab. inż. Janusz Kubrak Koordynator przedmiotu : 6) Prowadzący zajęcia : dr inż. Marcin Krukowski, dr inż. Jan Szatyłowicz, inni pracownicy jednostek realizujących Jednostka realizująca7): Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Inżynierii Wodnej, Zakład Hydrauliki, Katedra Kształtowania Środowiska, Zakład Inżynierii Melioracyjnej Wydział, dla którego przedmiot jest realizowany8): Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska 9) Status przedmiotu : a) przedmiot podstawowy b) stopień Cykl dydaktyczny10): semestr letni Jęz. wykładowy11): polski 12) Założenia i cele przedmiotu : Formy dydaktyczne, liczba godzin13): II rok II c) stacjonarne Zdobycie wiedzy z zakresu przenoszenia zanieczyszczeń (domieszek) w atmosferze, w wodach rzek, zbiorników oraz w ośrodkach glebowo-gruntowych. Uzyskanie umiejętności analitycznego opisu tych procesów oraz poznanie wybranych modeli komputerowych i inżynierskich metod prognozowania transportu zanieczyszczeń. a) wykład; liczba godzin 15; b) ćwiczenia projektowe; c) ćwiczenia laboratoryjne; liczba godzin 5; liczba godzin 25; Metody dydaktyczne14): Wyk ad, ćwiczenia laboratoryjne, indywidualne projekty studenckie, dyskusja Pełny opis przedmiotu15): Tematyka wykładów: Źródła i podział zanieczyszczeń atmosfery, wód powierzchniowych i podziemnych. Opis stanu spoczynku i przepływu płynów. Laminarny i burzliwy przepływ płynów. Przepływ cieczy w gruncie - prawo Darcy. Ustalony i nieustalony przepływ cieczy. Mechanizm transportu zanieczyszczeń w atmosferze, wodach stojących i płynących. Analityczny opis procesu transportu zanieczyszczeń. Inżynierskie metody rozwiązania problemów prognozowania transportu zanieczyszczeń. Programy obliczeniowe do rozwiązywania nieustalonych jednowymiarowych zadań transportu zanieczyszczeń w korytach. Podstawowe właściwości fizyczne gleb i gruntów. Potencjał wody glebowej. Krzywa retencyjności wodnej gleb. Równania przepływu wody w strefie nasyconej i nienasyconej ośrodków glebowo-gruntowych (prawa Darcy i Buckinghama-Darcy, równania ciągłości, Bussinesq'a i Richardsa). Przewodność hydrauliczna gleb i gruntów. Pojemność ośrodków glebowych i gruntowych względem zanieczyszczeń. Adsorpcja zanieczyszczeń w glebach i gruntach. Transport dyfuzyjny i konwekcyjny, dyspersja. Warunki początkowe i brzegowe dla równania dyspersji. Przykłady rozwiązań analitycznych i numerycznych równania dyspersji. Wyznaczanie parametrów migracji zanieczyszczeń. Krzywa przejścia - badania laboratoryjne i terenowe. Tematyka ćwiczeń eksperymentalnych: Laminarny i burzliwy ruch cieczy. Wyznaczanie granicznej wartości liczby Reynoldsa dla przepływu wody w przewodach. Wyznaczanie współczynnika filtracji gruntu metodą stałego ciśnienia. Tematyka ćwiczeń audytoryjnych: Ustalony i nieustalony przepływ wody w rzekach i kanałach. Transport dyfuzyjny, adwekcyjny i adwekcyjno-dyfuzyjny, wyznaczanie współczynnika dyfuzji turbulentnej i dyspersji metodą eksperymentalną (statystyczną) oraz ze wzorów empirycznych. Analityczne i numeryczne rozwiązania jednowymiarowych równań ustalonej dyfuzji bez adwekcji w zbiorniku i adwekcji-dyfuzji w korycie. Jednowymiarowe rozwiązania numeryczne dla koryta prostokątnego w przypadku nagłego i ciągłego zrzutu domieszki (program obliczeniowy DUFLOW). Rozwiązania numeryczne dla dowolnego koryta pryzmatycznego zasilanego domieszką w dowolny sposób. Analityczne rozwiązania jednowymiarowych równań ustalonej dyfuzji bez adwekcji w zbiorniku dla opisu przenoszenia zanieczyszczeń pasywnych. Przykłady zastosowań rozwiązań analitycznych i numerycznych równania dyspersji w ośrodkach glebowych i gruntowych. Parametryzacja ośrodków glebowo-gruntowych dla potrzeb prognozowania zanieczyszczeń. Zastosowanie modelu HYDRUS 1D do opisu przepływu wody i zanieczyszczeń w glebie. Wymagania formalne (przedmioty wprowadzające)16): Brak Założenia wstępne17): Brak Efekty kształcenia18): 01 – Wiedza i umiejętność analizy oraz analitycznego opisu procesów rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze, wodach stojących, płynących i w ośrodkach glebowo-gruntowych. 02 - Wiedza na temat możliwości i ograniczeń prognozowania transportu zanieczyszczeń w środowisku. Sposób weryfikacji efektów kształcenia19): efekt 01, 02 – kolokwium na zajęciach wykładowych efekt 03, 04 – ocena zadania projektowego 03 - Umiejętność prawidłowego określania parametrów do prognozowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w środowisku. 04 - Umiejętność weryfikacji, analizy i interpretacji wyników obliczeń rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w środowisku. 1 Forma dokumentacji osiągniętych efektów kształcenia 20): Elementy i wagi mające wpływ na ocenę końcową21): efekt 01, 02 – treść pytań z kolokwium z oceną efekt 03, 04 – złożone sprawozdania projekty (w wersji elektronicznej) efekt 01, 02 – kolokwium na zajęciach wykładowych - 50% efekt 03, 04 – ocena sprawozdań na zajęciach ćwiczeniowych - 50% Miejsce realizacji zajęć22): Laboratorium hydrauliczne, laboratorium fizyki ośrodkó, laboratorium komputerowe 23) Literatura podstawowa i uzupełniająca : 1. Kleczkowski A.S. (red.) , 1984: Ochrona wód podziemnych Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 2. Kowalik P., 2001: Ochrona środowiska glebowego. PWN, Warszawa. 3. Kubrak E., Kubrak J, 2010: Podstawy obliczeń z mechaniki płynów w inżynierii i ochronie Środowiska. Wydawnictwo SGGW, Warszawa. 4. Maciejewski S., 1998: Procesy przepływu rozpuszczonych w wodzie substancji w gruncie nienasyconym. Wydawnictwo IBW PA, Gdańsk. 5. Macioszczyk T., Szestakow W.M., 1983: Dynamika wód podziemnych - metody obliczeń. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa. 6. Rembeza L., 1998: Przepływ wody i zanieczyszczeń w gruncie. Analityczne metody rozwiązań. Wydawnictwo AR im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu. 7. Rup K., 2003: Mechanika płynów w środowisku naturalnym. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków. 8. Rup K., 2006: Procesy przenoszenia zanieczyszczeń w środowisku naturalnym. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa. 9. Sawicki J., 2003: Migracja zanieczyszczeń. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk. 10. Simunek, J., M. Th. van Genuchten and M. Sejna, The HYDRUS-1D Software Package for Simulating the Movement of Water, Heat, and Multiple Solutes in Variably Saturated Media, Version 3.0, HYDRUS Software Series 1, Department of Environmental Sciences, University of California Riverside, Riverside, California, USA, 270 pp., 2005. 11. Szymkiewicz R., 1998: Modelowanie przepływów w korytach otwartych. Wydawnictwo Arkady, Warszawa. 12. Zaradny H., 1990: Matematyczne metody opisu i rozwiązań zagadnień przepływu wody w nienasyconych i nasyconych gruntach i glebach. Wydawnictwo IBW PA, Gdańsk. UWAGI24): Wskaźniki ilościowe charakteryzujące moduł/przedmiot25) : Szacunkowa sumaryczna liczba godzin pracy studenta (kontaktowych i pracy własnej) niezbędna dla osiągnięcia zakładanych efektów kształcenia18) - na tej podstawie należy wypełnić pole ECTS2: Łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich: Łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, takich jak zajęcia laboratoryjne, projektowe, itp.: …90 h (3,6 ECTS) …2,1…. ECTS …2,3…. ECTS Tabela zgodności kierunkowych efektów kształcenia efektami przedmiotu 26) Nr /symbol efektu 01 02 03 04 Wymienione w wierszu efekty kształcenia: Wiedza i umiejętność analizy oraz analitycznego opisu procesów rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze, wodach stojących, płynących i w ośrodkach glebowogruntowych. Wiedza na temat możliwości i ograniczeń prognozowania transportu zanieczyszczeń w środowisku. Umiejętność prawidłowego określania parametrów do prognozowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w środowisku. Umiejętność weryfikacji, analizy i interpretacji wyników obliczeń rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w środowisku Odniesienie do efektów dla programu kształcenia na kierunku K_W01+++, K_W02++, K_W05+++, K_U01+++ K_W03+++, K_W05+++, K_U01+++,K_U02+ K_W01++, K_U01+++, K_U02+ K_U01+++, K_U08+, K_S02++, K_S04+, 2) Całkowity nakład czasu pracy - przyporządkowania ECTS : Wykłady Ćwiczenia laboratoryjne + terenowe Udział w konsultacjach (1/3 wszystkich konsultacji) Obecność na egzaminie Dokończenie sprawozdań z zadań prowadzonych w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych Przygotowanie do egzaminu Razem: 15h 30h + 0h - 30h 5h 2h 23h 15h 90,0 h 3,6 ECTS W ramach całkowitego nakładu czasu pracy studenta - łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich: Wykłady 15h Ćwiczenia laboratoryjne + terenowe 30h + 0h - 30h Udział w konsultacjach (1/3 wszystkich konsultacji) 5h Egzamin 2h Razem: 52 h 2,1 ECTS W ramach całkowitego nakładu czasu pracy studenta - łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym: Ćwiczenia laboratoryjne 30h Dokończenie sprawozdań z zadań prowadzonych w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych 23h Udział w konsultacjach (1/3 wszystkich konsultacji) 5h Razem: 58,0h 2,3 ECTS 2 3