ΥΠΟΓΕΙΟΙ ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ

Κωδικός Μαθήματος: ΥΠ0238

Περίοδος Διδασκαλίας: Εαρινή

Εξάμηνο: 2

ECTS: 7.5

Υπεύθυνος Μαθήματος: Παντελης Σιδηροπουλος

Διδάσκοντες Μαθήματος: Λουκάς Αθανάσιος, Σιδηρόπουλος Επαμεινώνδας, Παπαευαγγέλου Γεώργιος

Γλώσσα Διδασκαλίας (Ελληνικά): Διδασκαλία, Εξέταση

    • <p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p><p>Αναζήτηση
    • ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
    • με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών</p><p>Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις</p><p>Λήψη αποφάσεων</p><p>Αυτόνομη εργασία</p><p>Ομαδική εργασία</p><p>Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον</p><p>Σχεδιασμός και διαχείριση έργων</p><p>Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον</p><p>Προαγωγή της ελεύθερης
    • δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης</p>
    • Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
    • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση
    • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
    • Διαλέξεις
    • Μελέτη και ανάλυση βιβλίων και άρθρων
    • Εκπόνηση μελέτης (project)
    • Έκθεση / Αναφορά
  • Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος

    e-Οδηγός Σπουδών

  • Γενικές Προαπαιτήσεις

    Απαιτούνται γνώσεις στα πρακάτω αντικείμενα:
    Υπόγεια Υδρολογία/Υδραυλική, Υδραυλική, Υδραυλική Ανοικτών Αγωγών

  • Μαθησιακά Αποτελέσματα

    Επίπεδο 7 (2ος κύκλος σπουδών)
    Γνώσεις
    Σκοπός του μαθήματος είναι η εισαγωγή και κατανόηση του φαινομένου ροής σε υδροφορείς, της προσομοίωσης της υπόγειας ροής, και της διαχείρισης υπόγειων υδροφορέων με τη βοήθεια προσομοίωσης.
    Το μάθημα βοηθά τους/τις φοιτητές/φοιτήτριες να αναπτύξουν την τεχνική και διανοητική τους ικανότητα ετοιμάζοντας τους για την εργασία ως εξειδικευμένοι μηχανικοί. Το μάθημα εκθέτει τους φοιτητές στις μεθοδολογίες προσδιοριστικής υδρολογικής προσομοίωσης της υπόγειας ροής και στις μεθοδολογίες διαχείρισης υπόγειων υδροφορέων, που χρησιμοποιούνται στην μοντέρνα πρακτική του Αγρονόμου και Τοπογράφου Μηχανικού.

    Στο τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα πρέπει να έχουν:
    • Γνώση και κατανόηση των φυσικών διαδικασιών υπόγειας ροής
    • Ικανότητα να εφαρμόζουν αιτιοκρατικά μοντέλα για την υδρολογική προσομοίωση με σκοπό τον υδρολογικό σχεδιασμό
    • Γνώση και κατανόηση της βελτιστοποίησης υδρολογικών μοντέλων για υδρολογικό σχεδιασμό
    • Ικανότητα να εφαρμόζουν μεθοδολογίες υδρολογικής προσομοίωσης
    • Ικανότητα να εκτιμούν να προσομοιώνουν την φυσική σύζευξη επιφανειακών και υπόγειων υδρολογικών διαδικασιών και φαινομένων
    • Γνώση και ικανότητα να διαχειρίζονται υπόγειους υδροφορείς με τη βοήθεια της προσομοίωσης

    Δεξιότητες
    Ο/Η φοιτητής/φοιτήτρια μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος κατέχει προχωρημένες δεξιότητες επεξεργασίας, ανάλυσης και επίλυσης σύνθετων προβλημάτων της επιστήμης του μηχανικού που σχετίζονται με:
    • την υδρολογική προσομοίωση υπόγειων υδροφορέων
    • τη σύζευξη μοντέλων επιφανειακής και υπόγειας υδρολογίας
    • τη διαχείριση υπόγειων υδροφορέων

    Ικανότητες
    Ο/Η φοιτητής/φοιτήτρια μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος διαχειρίζεται σύνθετα σχέδια εργασίας και είναι σε θέση να λάβει αποφάσεις για το υδρολογικό σχεδιασμό υπόγειων υδροφορέων. Επίσης είναι σε θέση να λειτουργεί ατομικά και ομαδικά κατά την προσομοίωση, σχεδιασμό και διαχείριση υπόγειων υδροφορέων. Ιδιαιτέρως οι φοιτητές θα μπορούν:
    • να εκτιμήσουν/προσομοιώσουν το υδατικό ισοζύγιο υπόγειων υδροφορέων
    • να εκτιμήσουν/προσομοιώσουν την υπόγεια ροή σε υδροφορείς
    • να διαχειριστούν υδροφορείς για διάφορα σενάρια ανάπτυξης/χρήσης υδατικών πόρων μιας λεκάνης απορροής

  • Περιεχόμενο Μαθήματος

    Α/Α εβδομάδας διδασκαλίας Περιεχόμενα του μαθήματος
    1 Εισαγωγή στην κίνηση του υπόγειου νερού. Ο ρόλος του υδρογεωλογικού περιβάλλοντος (υδρογεωλογικές συνθήκες και χαρακτηριστικά – παράμετροι). Είδη υδροφορέων. Είδη υπόγειας ροής. Υδατικό Ισοζύγιο υδροφορέα. Παραδείγματα.
    2 Υδρογεωλογικές παράμετροι. Γνώση πεδίων τιμών παραμέτρων - μέθοδοι χωρικής παρεμβολής. Ο ρόλος της αβεβαιότητας των παραμέτρων. Παραδείγματα.
    3 Νόμος Darcy. Ανάπτυξη εξισώσεων ροής υπόγειου νερού. Τριδιάστατη και διδιάστατη ανάλυση. Οριακές συνθήκες. Ακόρεστη ροή.
    4 Οριζόντια υπόγεια ροή. Εξισώσεις ροής. Θεωρία Dupuit. Προσομοίωση ροής σε περιορισμένο υδροφορέα, φρεάτιο υδροφορέα και ημιδιαπερατό υδροφορέα. Εξίσωση Dupuit-Forchheimer.
    5 Υδραυλική φρεάτων. Δοκιμαστικές αντλήσεις. Παραδείγματα.
    6 Είδη μοντέλων προσομοίωσης υπόγειας ροής. Επίλυση του συστήματος των διαφορικών εξισώσεων ροής- μεταφοράς. Αριθμητικά σχήματα (πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα).
    7 • Προσομοίωση υδροφορέων με αριθμητικό μοντέλο (πεπερασμένων διαφορών ή/και πεπερασμένων στοιχείων) των υδρογεωλογικών συνθηκών και της κίνησης του υπόγειου νερού (εκτίμηση αρχικών και οριακών συνθηκών, εξωτερικών φορτίσεων, υδραυλικών παραμέτρων). Παραδείγματα.
    8 Προσομοίωση υδροφορέων: ανάπτυξη μοντέλων προσομοίωσης με στόχο τη μελέτη του υδατικού ισοζυγίου μεταξύ των υπόγειων υδατικών πόρων και των υδατικών απαιτήσεων στον υδροφορέα. Ο κώδικας MODFLOW.
    9 Ρύθμιση του μοντέλου με διαθέσιμες χρονοσειρές μετρήσεων υδραυλικού φορτίου. Θεωρητικά παραδείγματα. Ανάπτυξη, ρύθμιση και επαλήθευση μοντέλων προσομοίωσης σε πραγματικούς υδροφορείς (π.χ. Κάρλας, Κορώνειας).
    10 Ανάπτυξη σεναρίων διαχείρισης των υπόγειων υδατικών πόρων λαμβάνοντας υπόψη: Εναλλακτικά σενάρια εξωτερικών φορτίσεων του συστήματος με χρονική εξάρτηση (χρονοσειρές δεδομένων με υπόθεση ξηρών, μέσων και υγρών υδρολογικών ετών). Εναλλακτικά σενάρια κατανάλωσης νερού και αντλήσεων
    11 Ανάπτυξη σεναρίων διαχείρισης των υπόγειων υδατικών πόρων λαμβάνοντας υπόψη: Εναλλακτικά σενάρια εξωτερικών φορτίσεων του συστήματος με χρονική εξάρτηση (χρονοσειρές δεδομένων με υπόθεση ξηρών, μέσων και υγρών υδρολογικών ετών). Εναλλακτικά σενάρια κατανάλωσης νερού και αντλήσεων
    12 Σύνδεση-σύζευξη μοντέλων επιφανειακής και υπόγειας υδρολογίας. Ανάπτυξη – Εφαρμογές. Παραδείγματα.
    13 Σύνδεση-σύζευξη μοντέλων επιφανειακής και υπόγειας υδρολογίας. Ανάπτυξη – Εφαρμογές. Παραδείγματα.

  • Επιπρόσθετη Βιβλιογραφία Μαθήματος

    1) Bear, J., “Hydraulics of Groundwater” McGraw-Hill, 1979.
    2) Bear, J. and A., Verruijt, “Modelling Groundwater Flow and Pollution”, Springer, 1987.
    3) Toth, J., “Gravitational Systems of Groundwater Flow -
    Theory, Evaluation, Utilization”, Cambridge University Press, 2018.
    4) Anderson, M., W. Woessner and R. Hunt, “Applied Groundwater Modeling”, Academic Press, 2015
    5) Todd, K. D. and Mays, L.W. “Groundwater Hydrology”, Third Edition, Wiley, 2005
    6) Mays, L.W. “Ground and Surface Water Hydrology”, Wiley 2012.
    7) Λατινόπουλος, Π., «Υδραυλική των υπόγειων ροών»
    8) Τολίκας, Δ., «Υπόγεια Υδραυλική»
    9) Σημειώσεις διδασκόντων και εγχειρίδια προγραμμάτων-μοντέλων