Modelowanie hydrologiczne 1900-3-MHY-HK
Celem wykładu jest zapoznanie studenta z podstawami teorii systemów, relacjami między systemem a jego modelem, klasyfikacją modeli matematycznych, etapami tworzenia modelu matematycznego oraz zastosowaniami modeli matematycznych do opisu systemów i procesów hydrologicznych. Ponadto, przedstawiane są zagadnienia związane z przykładami zastosowania metod statystycznych do przygotowywania danych wejścia i wyjścia, weryfikacji modeli oraz praktycznego wykorzystania modeli integralnych i modeli procesów hydrologicznych.
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 metod statystycznych oraz do Systemów Informacji Geograficznej (GIS), wykorzystywanych do przygotowania danych wejściowych do modeli matematycznych. 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 i podejmują próbę oceny wpływu zmiany wybranych parametrów modelu na wyniki symulacji.
Liczba godzin zajęć w sali: 45
System zajęć: 7,5 zajęć (7,5 × 2 h) oraz 15 zajęć (15 × 2 h)
Forma zajęć: wykład – 15 h (N), ćwiczenia kameralne w pracowni komputerowej – 30 h (N)
Czas potrzebny na samodzielne przygotowanie studenta do zajęć:
zaliczenie wykładu - 15 h (S), ćwiczenia (przygotowanie projektu) - 45 h (S), konsultacje projektu - 10 h (N), konsultacje - 10 h (N).
Razem: około 125 h
METODY NAUCZANIA:
1. Metody podające: wykład informacyjny.
2. Metody praktyczne: ćwiczenia przedmiotowe w pracowni komputerowej z wykorzystaniem oprogramowania GIS oraz modeli hydrologicznych, metoda projektów.
W cyklu 2024Z:
Patrz podstawowe informacje o przedmiocie |
W cyklu 2025Z:
Patrz podstawowe informacje o przedmiocie |
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Kierunek podstawowy MISMaP
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia
Efekty kształcenia
Kierunkowe efekty uczenia (kody): K_W05, K_W08, K_W09, K_W10 / K_U01, K_U02, K_U03, K_U04, K_U05, K_U10 / K_K01, K_K05;
Specjalnościowe efekty uczenia (kody): S4_W12 / S4_U01, S4_U09, S4_U12 / S4_K08.
Po zaliczeniu przedmiotu:
WIEDZA
- absolwent zna i rozumie :
1. koncepcje geograficzne wyjaśniające zróżnicowanie zjawisk i procesów hydrologicznych na powierzchni Ziemi oraz najważniejsze związki i sprzężenia zwrotne między poszczególnymi podsystemami zlewni, podstawy opisu procesów, podstawy pomiarów hydrologicznych oraz zasady interpretacji wyników na potrzeby modelowania hydrologicznego;
2. podstawy teorii systemów hydrologicznych i modelowania procesów
hydrologicznych oraz zna główne pola zastosowania modelowania matematycznego w badaniach hydrologicznych;
3. podstawowe zagadnienia z zakresu teorii informacji geograficznej, które przekładają się na opis obiegu wody w przyrodzie;
4. podstawy działania infrastruktur informacji przestrzennej, zastosowania narzędzi geoinformatycznych do pozyskiwania danych hydrologicznych i meteorologicznych, metody przetwarzania danych przestrzennych w Systemach Informacji Geograficznej (GIS) oraz służące temu narzędzia w pakietach oprogramowania ArcGIS Pro i QGIS oraz pola ich zastosowania w badaniach hydrologicznych i klimatologicznych;
5. statystykę opisową i matematyczną, metody analizy przestrzennej oraz jakościowe metody badań, które mają zastosowanie na różnych etapach tworzenia hydrologicznego modelu matematycznego;
UMIEJĘTNOŚCI
- absolwent potrafi :
1. wykorzystać wiedzę teoretyczną do doboru odpowiedniego opisu matematycznego i do rozwiązania problemu badawczego w zakresie obiegu wody w przyrodzie;
2. wybrać i zastosować optymalne metody pozyskiwania, analizy i prezentacji danych przestrzennych na potrzeby modelu hydrologicznego, w tym opracować procedury, dobrać metody analizy do stawianych mu problemów i zinterpretować wyniki;
3. poprawnie zastosować metody statystyczne i kartograficzne na etapach identyfikacji oraz weryfikacji modelu hydrologicznego;
4. wykonać prezentację kartograficzną i wizualizację danych (w tym przestrzennych) będących wynikiem modelowania hydrologicznego;
5. opracować diagnozę stanu komponentów środowiska oraz oceniać skutki oddziaływań na środowisko stosując metody modelowania hydrologicznego, a także prawidłowo interpretować i wyjaśniać wzajemne relacje między zjawiskami i procesami społecznymi i przyrodniczymi opisywane przez model matematyczny;
6. zaplanować i przeprowadzić, zarówno indywidualnie jak i zespołowo, procedurę modelowania hydrologicznego, zaprezentować wyniki oraz podjąć ich dyskusję;
KOMPETENCJE SPOŁECZNE
- absolwent jest gotów do (K_K01, K_K05, S4_K08):
1. poszerzania kompetencji zawodowych i aktualizacji wiedzy geograficznej, szczególnie w zakresie hydrologii i klimatologii, wzbogaconej o wymiar interdyscyplinarny oraz ich krytycznej oceny;
2. działania z poczuciem odpowiedzialności za stan ekosystemów i zasobów Ziemi, które przejawia się w dogłębnym badaniu procesów obiegu wody w przyrodzie;
3. Krytycznej oceny wyników modelowania środowiska
Kryteria oceniania
Wykład – obecność i aktywność oraz końcowy egzamin pisemny w formie testu, złożonego z ok. 20 pytań (zamkniętych i otwartych), w tym wymagających obliczeń i rysowania wykresów; warunek zaliczenia testu to uzyskanie co najmniej 51% punktów. Obecność na wykładzie będzie brana pod uwagę w ocenie końcowej. Do egzaminu dopuszczone zostaną osoby, które zaliczą pozytywnie ćwiczenia. Dopuszczalne jest przeprowadzenie egzaminu w terminie "0" przed rozpoczęciem sesji. Zdający w tym terminie mogą powtórnie zdawać egzamin w przypadku uzyskania oceny niedostatecznej lub dostatecznej. Prowadzący może uzależnić możliwość poprawy oceny pozytywnej od liczby nieusprawiedliwionych nieobecności studenta na wykładzie.
Ćwiczenia – projekt zaliczeniowy, polegający na specyfikacji, identyfikacji i weryfikacji prostego modelu integralnego zlewni. Dopuszcza się dwie nieusprawiedliwione nieobecności na ćwiczeniach. Dopuszczalna całkowita liczba nieobecności na zajęciach (usprawiedliwionych i nieusprawiedliwionych) wynosi 7, niemniej student zobowiązany jest uzupełnić zaległości powstałe w wyniku nieobecności (bez względu na jej przyczynę) w ciągu dwóch tygodni od jej zakończenia.
Ocena końcowa: wykład - 30%, ćwiczenia - 70%
Szczegółowe warunki zaliczenia zostaną podane na pierwszych zajęciach.
Praktyki zawodowe
Brak
Literatura
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).
W cyklu 2024Z:
Patrz podstawowe informacje o przedmiocie |
W cyklu 2025Z:
Patrz podstawowe informacje o przedmiocie |
Uwagi
W cyklu 2024Z:
Zajęcia będą prowadzone stacjonarnie. W celu przygotowania się do zajęć, nadrobienia zaległości wywołanych nieobecnością na ćwiczeniach lub koniecznością przejścia w zdalny tryb nauczania rekomenduje się studentom posiadanie komputera osobistego z zainstalowanym i działającym oprogramowaniem ArcGIS Desktop (wersja 10.5 lub wyższa) lub ArcGIS Pro oraz pakietami modeli hydrologicznych HEC-HMS i HEC-RAS (ostatnie stabilne wersje). Bezpłatna studencka, roczna licencja oprogramowania ArcGIS jest zapewniana przez Uniwersytet Warszawski. Bezpłatne oprogramowanie HEC należy pobrać ze strony twórcy tzn. USACE. |
W cyklu 2025Z:
Zajęcia będą prowadzone stacjonarnie. W celu przygotowania się do zajęć, nadrobienia zaległości wywołanych nieobecnością na ćwiczeniach lub koniecznością przejścia w zdalny tryb nauczania rekomenduje się studentom posiadanie komputera osobistego z zainstalowanym i działającym oprogramowaniem ArcGIS Pro (w miarę najwyższa dostępna wersja) lub/i QGIS oraz pakietami modeli hydrologicznych HEC-HMS i HEC-RAS (ostatnie stabilne wersje). Bezpłatna studencka, roczna licencja oprogramowania ArcGIS Pro jest zapewniana przez Uniwersytet Warszawski. Bezpłatne oprogramowanie HEC należy pobrać ze strony twórcy tzn. USACE. |
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: