ΣΠΟΥΔΕΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ Α: ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

Α ‘ ΕΞΑΜΗΝΟ


 

Α1.1 Διαχείριση Υδατικών Πόρων.
Υδρολογικός Σχεδιασμός. Εισαγωγικές Έννοιες σχετικά με τη Διαχείριση Υδατικών Πόρων Υδρολογικός Σχεδιασμός – Διαστασιολόγηση ταμιευτήρα (Συμβατικές, μή συμβατικές μέθοδοι. Υδρολογικός Σχεδιασμός κατασκευών ασφαλείας (έργων εκτροπής, υπερχειλιστή). Σχεδιασμός υδροηλεκτρικής παραγωγής – Ανάλυση διακινδύνευσης παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας. Στοχαστική μαθηματική προσομοίωση λειτουργίας ταμιευτήρα. Εντοπικά μοντέλα – Εκτίμηση καμπυλών διάρκειας – παροχής. Συστήματα Υδατικών Πόρων, Διαχείριση και Βελτιστοποίηση. 2. Εισαγωγή στη Διαχείριση – Τα βασικά προβλήματα και τα αντιστοιχα εργαλεία. Άσκηση Πλαστήρα: Διαχείριση ταμιευτήρα πολλαπλών στόχων – μοντέλο, βελτιστοποίηση, μέτρα επίδοσης, pareto. Διαχείριση Πολλαπλών Ταμιευτήρων Πολλαπλού Σκοπού Ανάλυσης Αβεβαιότητας και Ευαισθησίας. Θεωρία Παιγνίων. Βελτιστοποίηση: Συμβατικές Μέθοδοι: Βελτιστοποίηση: Εξελικτικές Μέθοδοι . Τα οικονομικά της Διαχείρισης Υδατικών Πόρων.

 

A1.2   Υδρομετεωρολογία.
Εισαγωγή: ορισμοί, ιστορικό, μετεωρολογικές μετρήσεις, υδρολογικός κύκλος. Γενικά χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας: προέλευση, σύνθεση, κατακόρυφη δομή. Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας: θερμοδυναμικοί νόμοι, νόμοι των τέλειων αερίων, υδρατμοί στην ατμόσφαιρα, μεταβολές φάσης, μεταβολές κατάστασης. Η ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα – Ενεργειακό ισοζύγιο. Ατμοσφαιρική κυκλοφορία: ατμοσφαιρική πίεση και άνεμοι, τοπικά και παγκόσμια μετεωρολογικά συστήματα, αέριες μάζες, μέτωπα, κυκλώνες. Αιολική ενέργεια. Διεργασίες μεταφοράς μεταξύ ατμόσφαιρας και εδάφους-φυτοκάλυψης-υδάτινων επιφανειών. Εξάτμιση και διαπνοή: ενεργειακή θεώρηση, αεροδυναμική θεώρηση, συνδυασμένη θεώρηση. Κατακρημνίσεις: φυσικό πλαίσιο, μετεωρολογικό πλαίσιο. Πιθανή μέγιστη κατακρήμνιση: έννοια και μεθοδολογίες εκτίμησης. Τηλεμετρικές μέθοδοι μέτρησης κατακρημνισμάτων: δορυφορικές μετρήσεις, μετρήσεις με ραντάρ καιρού. Υδρομετεωρολογικά μοντέλα πρόγνωσης κατακρημνίσεων. Εισαγωγή στην κλιματολογία. Κλιματική μεταβλητότητα και αλλαγή.

 

Α1.3    Υδρογεωλογία.
Yδρογεωλογικά συστήματα (υδροφορείς πρωτογενούς και δευτερογενούς πορώδους) και γεωλογικές εξαρτήσεις των. Εφαρμοσμένες υδρογεωλογικές μελέτες (σκοπός, στάδια, μεθοδολογία κ.τ.λ.). Υδραυλικά χαρακτηριστικά υπόγειων υδροφορέων. Κίνηση νερού σε υπόγειους υδροφορείς, πιεζομετρικοί χάρτες. Καρστική υδρογεωλογία: καρστικές μορφές και τύποι κάρστ, βάθος καρστικοποίησης και παράμετροι διαμόρφωσης, παράκτιο κάρστ, καρστικές πηγές, υπόγεια υδραυλική, μεθοδολογία έρευνας, αξιοποίηση καρστικών νερών. Υπερεκμετάλλευση υπόγειων νερών και περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Υπόγεια νερά σε αστικό περιβάλλον (αστική υδρογεωλογία) και επιπτώσεις από ανύψωση ή ταπείνωση της πιεζομετρικής επιφάνειας. Αλληλεπίδραση υπόγειων νερών και τεχνικών έργων. Διαχείριση τεχνητού εμπλουτισμού υδροφορέων (πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα, μέθοδοι, εφαρμογές). Τεχνολογία γεωθερμικών πεδιών: γεωθερμικά ρευστά, θερμομεταλλικές πηγές, έρευνες γεωθερμικών πεδίων. Τεχνολογία υδρογεωτρήσεων: μέθοδοι διατήρησης (περιστροφική και κρουστική διατήρηση), γεωτρύπανα, πολτοί κυκλοφορίας, τσιμέντωση, απομόνωση υδροφόρων οριζόντων, σωλήνωση, επιλογή φίλτρων, σχεδίαση χαλικόφιλτρου, πιεζομετρικοί σωλήνες, ανάπτυξη υδρογεωτρήσεων, δοκιμαστικές αντλήσεις. Προσομοίωση ροής υπόγειων νερών με ελεύθερο λογισμικό ανοιχτού κώδικα (MODFLOW-2005 σε περιβάλλον Q-GIS), ανάλυση ευαισθησίας σε μοντέλα ροής υπόγειων νερών (UCODE_2014, PEST).

 

Α1.4    Στοχαστικά Μοντέλα Υδατικών Πόρων.
Γενικές έννοιες, αβεβαιότητα και ποσοτικοποίησή της, χρησιμότητα, τύποι προβλημάτων. Η έννοια της προσομοίωσης, κατηγορίες προσομοίωσης, χρήσεις της στοχαστικής προσομοίωσης, μοντέλα προσομοίωσης, τυχαίοι αριθμοί.  Απλές εφαρμογές προσομοίωσης στην επίλυση προβλημάτων στατιστικής επαγωγής, ολοκλήρωσης Monte Carlo και στοχαστικής βελτιστοποίησης. Τυχαίες μεταβλητές, Γενικές έννοιες, τυχαίες μεταβλητές, στατιστικές παράμετροι, στατιστική εκτίμηση, πιθανοτικές κατανομές και προσαρμογή τους. Η έννοια της εντροπίας και μεγιστοποίησή της. Εφαρμογή στη στατιστική ανάλυση γεωφυσικών χρονοσειρών. Στοχαστικές ανελίξεις, στασιμότητα, εργοδικότητα. Αυτοσυσχέτιση, ετεροσυσχέτιση, κλιμακόγραμμα. Ανελίξεις  συνεχούς και διακριτού χρόνου. Δειγματοληψία και χρονοσειρές. Λευκός θόρυβος. Ο μετασχηματισμός Fourier και η χρησιμότητά του στην επίλυση ολοκληρωτικών εξισώσεων. Συνέλιξη. Ο μετασχηματισμός Fourier της αυτοσυνδιασποράς και το φάσμα ισχύος. Εκτίμηση του φάσματος ισχύος από χρονοσειρές. Υπολογιστικά θέματα του φάσματος ισχύος. Γενικές έννοιες, η εξίσωση Langevin και η εφαρμογή της στην εκροή από γραμμικό ταμιευτήρα με εισροή λευκό θόρυβο. Η εξίσωση Fokker–Planck. Ανελίξεις Μαρκόφ – η ανέλιξη Ornstein–Uhlenbeck. Μοντέλα διακριτού χρόνου. Τα μοντέλα AR(1), AR(2), ARMA(1,1), και γενικεύσεις τους. Η γενική μέθοδος προσομοίωσης οποιασδήποτε ανέλιξης με τη μέθοδο SΜΑ. Προσαρμογή στοχαστικών μοντέλων σε ιστορικές χρονοσειρές και παραγωγή συνθετικών χρονοσειρών. Εμπειρική τεκμηρίωση της ύπαρξης μακροπρόθεσμης εμμονής. Θεωρητική τεκμηρίωση με βάση την μεγιστοποίηση παραγωγής εντροπίας. Η ανέλιξη Hurst-Kolmogorov και απλοί τρόποι προσομοίωσής της. Ανάλυση της επίδρασης της μακροπρόθεσμης εμμονής στην διαθεσιμότητα των υδατικών πόρων και στον σχεδιασμό έργων αξιοποίησής τους. Εισαγωγή στα κυκλοστάσιμα μοντέλα. Τα μοντέλα PAR και PARSMA. Εφαρμογή στον σχεδιασμό ταμιευτήρα και τη στοχαστική ανάλυση αξιοπιστίας. Υπενθύμιση εννοιών γραμμικής άλγεβρας. Διανυσματικές τυχαίες μεταβλητές και χειρισμός τους. Μητρώα συνδιασποράς. Το πολυμεταβλητό κυκλοστάσιμο μοντέλο PAR. Εισαγωγή στα μοντέλα επιμερισμού. Εφαρμογή στη διαχείριση συστήματος ταμιευτήρων. Προσομοίωση στοχαστικών ανελίξεων με μεθόδους σημειακής διακριτοποίησης και τοπικού μέσου όρου. Μέθοδος φασματικής απεικόνισης, αναπτύγματα Karhunen–Loève. Προσομοίωση ομογενών στοχαστικών ανελίξεων. Προσομοίωση μη ομογενών στοχαστικών πεδίων και εκτίμηση εξελικτικών φασμάτων ισχύος από δεδομένα. Παραγωγή συνθετικών σεισμικών εδαφικών κινήσεων – επιταχύνσεων. Εισαγωγή στη στοχαστική αρχή δυνατών έργων. Επίλυση του στοχαστικού στατικού προβλήματος με αναλυτικές λύσεις και προσεγγιστικές μεθόδους προσομοίωσης Monte Carlo.  Εκτίμηση πιθανοτικών χαρακτηριστικών της απόκρισης.

 

Α1.5    Υδραυλική Ποταμών και Προσομοίωση.
Μη μόνιμη ροή σε ποταμούς και αγωγούς – Διόδευση κύματος. Εξισώσεις μη μόνιμης ροής (Saint Venant) και μαθηματική προσομοίωση. Υπολογιστικοί κώδικες (TELEMAC, HECRAS κα) και εφαρμογές στη διόδευση πλημμυρών. 2. Μεταφορά φερτών υλών. Εξισώσεις μεταφοράς φερτών υλών και μαθηματική προσομοίωση. Υπολογιστικοί κώδικες και εφαρμογές.

 

 

Β ‘ ΕΞΑΜΗΝΟ


 

Α2.1    Προχωρημένη Υδρολογία και Προσομοίωση.
Εισαγωγή. Εμβάθυνση στις υδρολογικές διεργασίες (χωρική ολοκλήρωση της βροχόπτωσης, συσσώρευση και τήξη χιονιού, φυσική και εννοιολογική προσέγγιση συνιστωσών απορροής). Εμβάθυνση στην πιθανοτική προσέγγιση εξαιρετικών υδρολογικών γεγονότων (γενική κατανομή ακροτάτων και εφαρμογές της, σύγχρονες μέθοδοι εκτίμησης παραμέτρων, παραμετρικά μοντέλα). Υπόγεια νερά, φυσικές ιδιότητες υπογείων υδροφορέων, προσδιορισμός παραμέτρων υπογείων υδροφορέων, φυσικά και αναλυτικά ομοιώματα υπόγειου υδροφορέα. Υδρολογική προσομοίωση και πρόγνωση, μοντέλα λεκάνης απορροής (πολυμεταβλητή στοχαστική προσομοίωση υδρολογικών διεργασιών, γραμμικά και μη γραμμικά μοντέλα βροχής – απορροής, μοντέλα υδατικού ισοζυγίου, μοντέλα πρόγνωσης). Μαθηματικά μοντέλα SWAT και RIBASIM. Υδρολογικές μέθοδοι χωροχρονικής διόδευσης πλημμυρικού κύματος. Υδρολογικός σχεδιασμός (διακινδύνευση, κριτήρια σχεδιασμού, εφαρμογή σε έργα χρονικής ρύθμισης ροής, αντιπλημμυρικά έργα, άλλα έργα πολιτικού μηχανικού). Ειδικές εφαρμογές. Μελέτες περιπτώσεων.

 

Α2.2    Βελτιστοποίηση Συστημάτων Υδατικών Πόρων – Υδροπληροφορική.
Σύγχρονες τεχνικές ανάλυσης συστημάτων, προσομοίωσης και βελτιστοποίησης, γραμμικής και μη γραμμικής, με έμφαση σε προβλήματα υδατικών πόρων, τόσο σε αστική κλίμακα, όσο και σε κλίμακα λεκάνης απορροής. Πλαίσιο χειρισμού προβλημάτων βαθμονόμησης και εκτίμησης της αβεβαιότητας συστημάτων υδατικών πόρων. Τεχνικές αιχμής υδροπληροφορικής (νευρωνικά δίκτυα, ασαφής λογική, ευφυείς πράκτορες, υποκατάστατα μοντέλα, εξόρυξη δεδομένων κτλ.). Βασικές αρχές προγραμματισμού. Εφαρμογές των παραπάνω προβλημάτων σε προγραμματιστικό περιβάλλον.

 

Α2.3    Πλημμύρες & Αντιπλημμυρικά Έργα.
Στοιχεία υδρολογίας πλημμυρών: εισαγωγή, φυσικές διεργασίες πλημμυρογένεσης. Πλημμυρική επικινδυνότητα -Υδρολογική διακινδύνευση από πλημμύρες. Κατανομές πιθανοτήτων πλημμυρών. Αντιπλημμυρικά έργα: Διατάξεις και σχεδιασμός έργων ορεινής υδρονομίας, ταμιευτήρων-υπερχειλιστών-εκτροπών, έργων διευθέτησης υδατορευμάτων σε αστικές και μη αστικές περιοχές, αναχωμάτων, ειδικών κατασκευών κ.α. Μη κατασκευαστικά μέτρα αντιπλημμυρικής προστασίας: Πρόγνωση πλημμυρών, επιχειρησιακά συστήματα παρακολούθησης, πρόγνωσης και προειδοποίησης πλημμυρών. Διαχείριση πλημμυρών.

 

Α2.4    Προχωρημένη Διαχείριση Υδατικών Πόρων.
Διαχείριση Υδατικών Πόρων: Βασικές έννοιες και τελευταίες επιστημονικές και τεχνολογικές εξελίξεις, Νέο υπόδειγμα: Ισορροπημένη, προσαρμοστική και ολοκληρωμένη ΔΥΠ, Σύγχρονες μέθοδοι βελτιστοποίησης στη ΔΥΠ, Πολυκριτηριακή Λήψη Αποφάσεων, Ανίχνευση Αλλαγών στα Υδατικά Συστήματα και τις Φυσικές Διεργασίες, Κλιματική Αλλαγή στη ΔΥΠ, Διαχείριση Αποθεμάτων Επιφανειακού Νερού, Διαχείριση Αποθεμάτων Υπόγειου Νερού, Πλέγμα σχέσεων Νερού- Ενέργειας και Τροφίμων, Διαχείριση Αστικών Υδατικών Συστημάτων, Ανάλυση ξηρασιών και Προληπτικός σχεδιασμός, Υδατικό αποτύπωμα προϊόντων και δραστηριοτήτων – Εμπόριο νερού, Υπηρεσίες οικοσυστημάτων.

 

Α2.5   Υδροηλεκτρικά Έργα και Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας.
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), με έμφαση στην υδροηλεκτρική ενέργεια. Ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας (συνιστώσες, χρονική κατανομή). Υδροενεργειακή τεχνολογία – προκαταρκτικός σχεδιασμός. Μεγάλα υδροηλεκτρικά έργα: γενική διάταξη, τεχνικά μεγέθη, περιβαλλοντικά θέματα, λειτουργία ταμιευτήρων, προσομοίωση και βελτιστοποίηση. Μικρά υδροηλεκτρικά έργα: τεχνολογία, σχεδιασμός, περιβαλλοντικά θέματα. Ηλιακή και αιολική ενέργεια: εκτίμηση δυναμικού, σχεδιασμός έργων, χωροθέτηση, νομοθεσία. Υβριδικά συστήματα – αντλησιοταμίευση. Οικονομικά της ενέργειας. Νερό και ενέργεια.

 

 

 

 

Πίσω στα Μαθήματα και τις Ειδικεύσεις