Vatten (9 hp) Kursprogram

Transkript

1 LTH/Lund University January 4, 2017 Vatten (9 hp) Kursprogram Undervisningstid: Föreläsningar Seminarium Övningar Duggor/tenta 50 timmar 4 timmar 38 timmar 5 timmar Lärare: Prof. Magnus Persson (MP), Teknisk vattenresurslära, tel , Epost: Magnus.Persson@tvrl.lth.se (kursansvarig) Rolf Larsson, (RL), Teknisk vattenresurslära, tel , Epost: Rolf.Larsson@tvrl.lth.se Studentinflytande: En kurskommitté, bestående av kursansvariga under läsperioden samt fyra studentrepresentanter träffas en gång i veckan för att diskutera kurserna. Givetvis är dock alla studenter välkomna att lämna synpunkter och diskutera kursen med kursansvariga. Målsättning för kursen: Syftet med kursen Vatten är att studenterna skall få insikt om de grundläggande kunskaper som erfordras för analys och problemlösning inom några viktigare områden med vattenanknytning som en väg- och vattenbyggare kan komma i kontakt med. Vidare skall studenten i viss utsträckning kunna tillämpa kunskaperna på problem inom vattenbyggnad, stadsbyggnad och vattenförsörjning. Kort översikt av kursinnehåll: Deskriptiv och kvantitativ hydrologi: Grundläggande begrepp; vattenbalans, avrinningsområde, mark- och grundvatten. Hydrologiska processer; nederbörd, avdunstning, transpiration, infiltration, avrinning. Dimensionerande flöde, frekvensanalys. Urban hydrologi. Strömningslära: Hydrostatik. Fundamentala begrepp, kontinuitetsekvationen, energiekvationen, rörelsemängdsekvationen. Mätning av tryck, hastighet och flöde. Applikationer: Rörströmning, urban hydrologi. Hemsida: På hemsidan kan du hitta kursprogram, övningsuppgifter, extentor mm.

2 Examination: Skriftliga prov: Två alternativ finns i kursen i samband med ordinarie examination, 1) två duggor eller 2) skriftlig tentamen. Tillåtna hjälpmedel vid prov eller tentamen: Lärobok samt utdelat material och föreläsningsanteckningar. Lösta övningsexempel är ej tillåtna. TIPS: blanda inte föreläsningsanteckningar och övningsexempel i era anteckningsblock! Exempel som löses på föreläsningarna är en del av föreläsningsanteckningarna och är därmed tillåtna. 1) Duggorna ger var och en maximalt 60 poäng. Dugga 1 omfattar materialet i föreläsning 1-13, dugga 2 omfattar materialet i föreläsning För att kunna tillgodoräkna sig resultatet från en dugga måste man ha minst 20 p. 2) Om man valt att inte göra dugga 1, eller inte är nöjd med resultatet på den, kan man göra en skriftlig tentamen. Denna äger rum samtidigt som Dugga 2, men tiden är den dubbla (fem timmar) jämfört med en dugga. Tentamen omfattar allt material som behandlats under kursen. Tentamen kan liksom de två duggorna ge maximalt 120 poäng. Inlämningsuppgifter: Vid sidan av de två skriftiga duggorna består även examinationen i kursen av två obligatoriska inlämningsuppgifter. Varje inlämningsuppgift består av tio deluppgifter. På varje deluppgift kan man få 2, 4, 5 eller 6 poäng. Om man få 2 poäng på någon av deluppgifterna måste denna muntligen diskuteras med den lärare som rättat den uppgiften innan inlämningsuppgiften blir godkänd. Poängantalet för alla deluppgifter (totalt 2*10) summeras och divideras med 10 och läggs sedan till duggaresultaten, se vidare nedan. Mer information om inlämningsuppgifterna delas ut i separat häfte. Seminarium: För att ge feedback på inlämningsuppgifterna kommer två seminarium att hållas. På dessa går vi igenom lösningarna på uppgifterna och diskuterar vanliga fel. Man får tillbaka sin rättade inlämning och kan ställa frågor angående rättningen. Dessa seminarier är inte obligatoriska. Betyg: För att bli godkänd på kursen krävs att man skrivit två duggor (alternativt en tenta) samt blivit godkänd på båda inlämningsuppgifterna. Betyget på kursen erhålls genom att dugga/tentaresultaten och inlämningsuppgifterna summeras. Betygsgränser är 66 p för 3, 88 p för 4 och 110 p för 5. Om man blivit underkänd vid ordinarie examination ges omtentamen tidigast efter sommaren. Litteratur: 1. Hamill L Understanding hydraulics, 3 nd ed., Palgrave. 2. Persson, M., Larsson R., Malm, J. Examples vvr145 (finns även på kurshemsidan) 3. Persson, M., Larsson R., Zhang, L. Inlämningsuppgifter, finns på kurshemsidan. 4. Visst kompletterande material, finns på kurshemsidan. 2

3 Kursinnehåll, föreläsningar: Föreläsning nr., Titel, (motsvarande kapitel i Hamill) Innehåll - föreläsning. Övningstal hänför sig till exempelsamlingen. OBS!! Mindre ändringar kan förekomma i programmet under kursens gång. 1. Introduktion. Vätskors egenskaper (1.1, 4.1, 2.8, föreläsningsanteckningar) praktiska frågor översikt över kursen och ämnet vätska som kontinuerligt medium densitet, kompressibilitet viskositet ytspänning, kapillaritet Övningstal: B1-B9 2. Hydrostatik I ( ) vätsketryck, tryck-densitet-höjd tryck mot plana ytor Övningstal: H10-H14 3. Hydrostatik II ( ) tryck mot buktiga ytor flytkraft / Archimedes Övningstal: H15-H18 4. Hydrostatik III (1.8, ) hydrostatiska jämviktsekvationen tryckmätning, manometri Övningstal: H1-H9 5. Vattenbalans (12.1, 12.2) vattnets kretslopp avrinningsområde vattenbalans (kontinuitetsekvationen) hydrologiska mätningar hydrologi precision och tillgång på data Övningstal: A1-A6 6. Nederbörd (P) (12.3 samt kompletterande material) P betydelse i hydrologin rumsliga variationer / areell nederbörd med olika metoder variationer i tiden / idf-kurvor snö mätningar Övningstal: C1-C5 7. Avdunstning (E) (12.4 samt kompletterande material) E betydelse i hydrologin fysikalisk bakgrund potentiell och verklig avdunstning modeller / Penman mätningar Övningstal: C6-C11 8. Markvatten och infiltration (kap. 12.5) betydelse inom hydrologin grundläggande begrepp ytspänning, kappillaritet Hortonsk infiltration, Φ-index metoden Övningstal: D1-D10 9. Grundvatten brunnshydraulik (12.5, samt kompletterande material) bakgrund, praktiska aspekter Darcys lag brunnshydraulik sluten/öppen akvifär Övningstal: E1-E7 10. Avrinning och hydrografteori (12.6, 13.1) Q dess betydelse i hydrologin fysikaliska aspekter / förklaringjlodeller separering av basflöde mätmetoder Övningstal: F1, F3-F5 11. Koppling nederbörd-avrinning (13.2) enhetshydrografen rainfall / runoff modellering olika angreppssätt Övningstal: F2, F6-F Frekvensanalys (13.3, 13.4) dimensionerande flöde en bakgrund frekvensanalys principer- metodik andra metoder för att bestämma dimensionerande flöde Övningstal: G1-G4 3

4 13. Dammdimensionering (13.4 samt kompletterande material) Dammar dammdimensionering klimatföränding repetition inför dugga Grundläggande ekvationer I ( ) stationär och icke-stationär strömning, strömlinjer, strömtuber en-, två- och tre-dimensionell strömning laminär och turbulent strömning Reynolds tal flödesnät, gränsskikt, separation system- och kontrollvolym kontinuitetsekvationen Övningstal: I1-I8 15. Grundläggande ekvationer II ( ) Eulers ekvation, Bernoullis ekvation kinetisk energi, potentiell energi och tryck i strömmande fluid energinivå, trycknivå Bernoullis ekvation, applikationer Övningstal: I9-I Grundläggande ekvationer III ( ) Pitotrör, ångtryck, kavitation energiekvationen pumpar och turbiner strömning med energiförluster energi- och trycklinjer Bernoullis ekvation, applikationer Övningstal: I18-I22, I24-I27, I Rörströmning I ( , 6.6) energiförluster vid rörströmning lokala energiförluster serie- och parallellkopplade rörledningar Övningstal: J10-J15, J Rörströmning III (6.5) turbulenjlodeller turbulent rörströmning friktionskoefficient, Moody diagrammet icke-cirkulära rör Övningstal: J6-J9, J16-J Rörströmning IV ( ) pumptyper pumpsystem serie- och parallellkopplade pumpar Övningstal: J27-J Urban hydrologi I (13.5) Stadens påverkan Stadens vattenbalans ledningssystem för dricks- och avloppsvatten dimensionerande regn Rationella metoden Övningstal: K1-K3 22. Urban Hydrologi II (13.5) Tid area metoden Dagvattenmodellering Öpnna dagvattensystem Övningstal: K4-K5 23. Rörelsemängdslagen I (4.5, 4.6) rörelsemängdsekvationen applikationer energiekvationen och rörelsemängdsekvationen Övningstal: I23, I28, I30-I Rörelsemängdslagen II (4.5, 4.6) applikationer - rörelsemängdsekvationen Övningstal: I37-I Kurssammanfattning kurssammanfattning repetition inför dugga Rörströmning II (6.4, ) trereservoirproblemet kvasistationär rörströmning laminär rörströmning Övningstal: J1-2, J19-J23, J25 2

5 LTH/Lund University January 4, 2017 SCHEMA Vatten, Lp3 Övningsuppgifter A-K hänvisar till övningshäftet. Uppgifter 1.1, 2.1 osv. hänvisar till inlämningsuppgifter där första siffran står för vilken inlämning som avses. Uppgifter i parantes innebär att de i princip är väldigt lika någon annan uppgift. Man kan alltså klara sig på de andra uppgifterna och spara dessa tills det är dags att repetera inför duggan. Vecka Datum Tid Sal Lärare Mom. Innehåll 1 Mån 16 jan V:C MP Fö1 Introduktion, Vätskors egenskaper Ons 18 jan V:C MP Fö2 Hydrostatik I Ons 18 jan V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö1 H10-H14, B1-B9 (B4,B6,B9), 1.1 Fre 20 jan V:C MP Fö3 Hydrostatik II Fre 20 jan V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö2 H15-H18 (H17,H18) Mån 23 jan V:C MP Fö4 Hydrostatik III Ons 25 jan V:C MP Fö5 Vattenbalans Ons 25 jan V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö3 A1-A6 (A4,A5), H1-H9 (H5,H7, H9), 1.3, 1.4a Fre 27 jan V:C MP Fö6 Nederbörd Fre 27 jan V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö4 C1-C5 (C5), 1.4b 3 Mån 30 jan V:C MP Fö7 Avdunstning Ons 1 feb V:C MP Fö8 Markvatten och infiltration Ons 1 feb V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö5 C6-C12, D1-D10 (C6,C9,C12, D4, D7, D8) 1.5, 1.6 Fre 3 feb V:C MP Fö9 Grundvatten brunnshydraulik Fre 3 feb V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö6 E1-E8 (E2, E4, E7), Mån 6 feb V:C MP Fö10 Avrinning hydrografteori Ons 8 feb V:C MP Fö11 Koppling nederbörd-avrinning Ons 8 feb V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö7 F1-F10 (F7, F9, F10), 1.8 Fre 10 feb V:C MP Fö12 Frekvensanalys Fre 10 feb V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö8 G1-G4 (G4), Mån 13 feb MA02 MP Fö13 Dammdimensionering Ons 15 feb V:O2, P1, P2 MP,LZ,JL Ö Mån 27 feb V:C MP S1 Seminarium, inlämning 1 Fre 3 mar MA9a-d DUGGA1

6 SCHEMA Vatten, Lp4 Vecka Datum Tid Sal Lärare Mom. Innehåll 1 Mån 20 mar V:C RL Fö14 Grundläggande ekvationer I Ons 22 mar 8-10 V:C RL Fö15 Grundläggande ekvationer II Ons 23 mar V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö10 I1-I8 (I3,I7), 2.1 I9-I17 (I10,I12,I15), Mån 27 mar V:C RL Fö16 Grundläggande ekvationer III Ons 29 mar 8-10 V:C RL Fö17 Rörströmning I Ons 29 mar V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö11 I18-I22, I24-I27, I29 (I19,I21, I25, I27), 2.3 J10-J15 (J11,J13,J15), 2.4 Fre 31 mar 8-10 V:C RL Fö18 Rörströmning II Fre 31 mar V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö12 J1-J2, J19-J26 (J19,J20, J25), Ons 5 apr 8-10 V:C RL Fö19 Rörströmning III Ons 5 apr V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö13 J6-J9, J16-17 (J7,J8), 2.6 Fre 7 apr 8-10 V:C RL Fö20 Rörströmning IV Fre 7 apr V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö14 J27-J32 (J28, J31) Ons 26 apr 8-10 V:C MP Fö21 Urban Hydrologi I Ons 26 apr V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö15 K1-K3 (K1), 2.8a Fre 28 apr 8-10 V:C MP Fö22 Urban Hydrologi II Fre 28 apr V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö16 K4-K5, 2.8b 5 Ons 3 maj 8-10 V:C RL Fö23 Rörelsemängdslagen I Ons 3 maj V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö17 I23, I28, I30-I36 (I33, I35), 2.9 Fre 5 maj 8-10 V:C RL Fö24 Rörelsemängdslagen II Fre 5 maj V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö18 I37-I42 (I39-40), Ons 10 maj 8-10 V:C MP,RL Fö25 Kussammanfattning, repetition Ons 10 maj V:R1, R2, S1 MP, LZ,JL Ö19 Extentor 7 Fre 19 maj 8-10 V:C MP,RL S2 Seminarium, inlämning 2 8 Ons 24 maj Gasquesalen DUGGA 2 alt. Tenta MP Magnus Persson RL Rolf Larsson LZ Linus Zhang JL Jing Li 2