Modelowanie systemów hydrologicznych

geografia

obowiązkowe

Modelowanie systemów hydrologicznych 4030-MSH-W

Zaliczenie zajęć "Hydrologia" oraz "Gospodarka wodna" na studiach I stopnia na kierunku "Międzywydziałowe Studia Ochrony Środowiska". W przypadku absolwentów innych kierunków studiów I stopnia konieczne w miarę potrzeb bieżące uzupełnienie wiadomości na podstawie załączonej literatury. Mile widziana znajomość podstaw Systemów Informacji Geograficznej (GIS) i obsługi pakietu QGIS i/lub ArcGIS Pro.

Student powinien realizować równolegle przedmiot Modelowanie systemów hydrologicznych - wykład (4030-MSH-W).

w sali

W ramach przedmiotu przedstawiane są zagadnienia związane z zastosowaniem modelowania do opisu procesów hydrologicznych. Ćwiczenia prowadzone są w pracowni komputerowej i pozwalają wykorzystać praktycznie wiedzę z wykładu (4030-MSH-W). Stanowią wprowadzenie do obsługi pakietu QGIS i/lub ArcGIS Pro (w zależności od możliwości technicznych), który wykorzystywany jest następnie do przygotowania danych, stanowiących wejście do systemu modelowania hydrologicznego HEC-HMS.

Ćwiczenia mają za zadanie pogłębienie wiedzy wyniesionej z wykładu i umożliwienie jej praktycznego zastosowania. Są realizowane w pracowni komputerowej. Część wstępna poświęcona jest wprowadzeniu do Systemów Informacji Geograficznej (GIS), wykorzystywanych do przygotowania danych wejściowych do modeli matematycznych. W miarę możliwości technicznych przewiduje się wykorzystanie oprogramowania QGIS lub/i ArcGIS PRO.

W zasadniczej części zajęć studenci przygotowują projekt polegający na symulacji formowania się wezbrania w zlewni rzecznej z wykorzystaniem modelu klasy opad-odpływ (HEC-HMS). Projekt obejmuje praktyczne przeprowadzenie specyfikacji, identyfikacji i weryfikacji modelu. Dane do symulacji są przygotowywane od podstaw w środowisku GIS (wyznaczanie granic zlewni, obliczanie niezbędnych charakterystyk zlewni, przygotowanie danych meteorologicznych i hydrologicznych). Wyniki symulacji wraz z danymi pomiarowymi IMGW-PIB są podstawą do weryfikacji jakości modelu. W końcowej fazie projektu studenci dokonują interpretacji uzyskanych wyników np. ocena udziału poszczególnych zlewni cząstkowych w formowaniu się fali wezbraniowej w analizowanym profilu zamykającym.

Liczba godzin:

System zajęć: 15 zajęć (15 × 2 h)

Forma zajęć: ćwiczenia kameralne w pracowni komputerowej – 30 h

Czas potrzebny na przygotowanie studenta do zajęć: - 20 h.

Razem: około 50 h.

Brimicombe A., 2010, GIS, Environmental Modeling and Engineering, CRC Press, New York.

Graham, D.N. and M. B. Butts, 2005, Flexible, integrated watershed modelling with MIKE SHE [w:] V.P. Singh & D.K. Frevert (red.) Watershed Models, str. 245-272, CRC Press. (http://www.mikebydhi.com)

Grayson R., Blöschl G. (red.), 2000 Spatial Patterns in Catchment Hydrology: Observations and Modelling, Cambridge University Press.

Johnson L.E., 2009, Geographic Information Systems In Water Resources Engineering, CRC Press, New York.

Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., 1994, Hydrologia stosowana, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.

Sivakumar B., Berndtsson R., 2010, Advances In Data-Based Approaches for Hydrologic Modeling and Forecasting. World Scientific Publishing, Singapore.

Soczyńska U., 1995, Modelowanie systemów naturalnych, WGSR UW, Warszawa.

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

https://esri.pl/arcgis-pro/ - podstawowe informacje o pakiecie oprogramowania ArcGIS PRO

https://qgis.org/resources/hub/ - Instrukcje i publikacje dla użytkowników oprogramowania QGIS.

https://directives.nrcs.usda.gov/sites/default/files2/1712930634/Part%20630%20-%20Hydrology.pdf - National Engineering Handbook. Part 630 Hydrology, 2000, Natural Resources Conservation Service, US Department of Agriculture.

https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/ - dokumentacja i oprogramowanie z rodziny HEC dostępne w możliwie najnowszej wersji na stronie internetowej United States Army Corps of Engineers (USACE).

Kierunkowe efekty uczenia (kody): K_W01; K_W05; K_W06; K_W08 / K_U01; K_U02; K_U07; K_U09; K_U15 / K_K08; K_K09

Po zaliczeniu ćwiczeń student:

WIEDZA (K_W01; K_W05; K_W06; K_W08):

1. zna i rozumie w pogłębionym stopniu wielorakie związki między składowymi środowiska;

2. przewiduje skutki ingerencji człowieka w środowisko przyrodnicze;

3. zna i rozumie zaawansowane systemy informatyczne (m.in. GIS, arkusze kalkulacyjne, biblioteki numeryczne, bazy danych);

4. zna i rozumie zaawansowane modele opisujące środowisko.

UMIEJĘTNOŚCI (K_U01; K_U02; K_U07; K_U09; K_U15):

1. potrafi wykonać i opisać zaawansowane zadania badawcze indywidualnie i zespołowo oraz potrafi podjąć wiodącą rolę w zespołach;

2. potrafi stosować właściwą metodologię do rozwiązania problemu badawczego lub praktycznego, w szczególności w zakresie ochrony środowiska;

3. potrafi rozpoznawać i wykorzystywać zaawansowane modele środowiskowe do interpretacji zmian zachodzących w przyrodzie ożywionej i nieożywionej;

4. potrafi zastosować nowoczesne, zaawansowane techniki informacyjne (np. GIS, teledetekcja), łączyć informacje pochodzące z różnych źródeł w celu weryfikacji istniejących poglądów i hipotez z umiejętnością formułowania i testowania hipotez;

5. potrafi zaplanować zawodową karierę i stosować zasady rozwoju zrównoważonego w pracy własnej.

POSTAWY (K_K08; K_K09):

1. jest gotowy do wykorzystania modelowania matematycznego i statystycznego w zakresie umożliwiającym opis jakościowy i ilościowy zjawisk przyrodniczych związanych z ochroną środowiska;

2. jest gotów do potrzeby poszukiwania i stosowania nowych technologii szczególnie w odniesieniu do ochrony środowiska.

Bieżąca ocena postępów w przygotowaniu danych do modelu na zajęciach (wyznaczone granice zlewni, obliczone czasy dobiegu w zlewni, obliczone parametry zlewni cząstkowych – 50% oceny końcowej, projekt zaliczeniowy, polegający na uruchomieniu i weryfikacji prostego modelu integralnego zlewni, wraz z opisem, interpretacją wyników i krytyczną ich oceną, wykonywany w ciągu kilku końcowych zajęć – 50 % oceny końcowej.

Dopuszczalna liczba nieobecności nieusprawiedliwionych wynosi 2. Dopuszczalna całkowita liczba nieobecności na zajęciach (usprawiedliwionych i nieusprawiedliwionych) wynosi 7. Student nieobecny na zajęciach (bez względu na przyczynę) jest zobowiązany do nadrobienia powstałych w ten sposób zaległości w ćwiczeniach w ciągu dwóch tygodni od zakończenia nieobecności.

-