Εφαρμοσμένη και Υπόγεια Υδραυλική

Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων: 

Το μάθημα στοχεύει να παρέχει τις παρακάτω γνωστικές ικανότητες και δεξιότητες:
Α) ΓΝΩΣΤΙΚΕΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ 
Το μάθημα θα παράσχει στους φοιτητές τις αρχές της Εφαρμοσμένης και της Υπόγειας Υδραυλικής. Ορισμένα αναμενόμενα μαθησιακά αποτελέσματα παρουσιάζονται πιο αναλυτικά παρακάτω:

• Κατανόηση των βασικών αρχών της υδραυλικής των ανοικτών και κλειστών αγωγών.
• Κατανόηση της χρήσης της εξίσωσης Bernoulli για επίλυση προβλήματα εφαρμοσμένης υδραυλικής.
• Κατανόηση των βασικών εξισώσεων της Υπόγειας Υδραυλικής και του πλαισίου χρησιμοποίησης τους.
• Κατανόηση των μεθόδων επίλυσης των εξισώσεων της Υπόγειας Υδραυλικής.
• Κατανόηση των μηχανισμών μεταφοράς ρύπων στο υπέδαφος.

Β) ΔΕΞΙΟΤΗΤΕΣ

• Διαστασιολόγηση αγωγών υπό πίεση.
• Διαστασιολόγηση αντλιών.
• Διαστασιολόγηση ανοικτών αγωγών.
• Ικανότητα διαστασιολόγησης απλών υδραυλικών έργων.
• Διαστασιολόγηση αντλιών για άντληση υπόγειου νερού.

Περιεχόμενο Μαθήματος: 
1η ενότητα: Εισαγωγή :Εφαρμογές της Υδραυλικής στην Επιστήμη του Μηχανικού Περιβάλλοντος. Γραμμικές απώλειες σε κλειστούς αγωγούς. Το διάγραμμα του Moody.
2η ενότητα: Υπολογισμός παροχής μεταξύ δύο δεξαμενών με αμελητέες τοπικές απώλειες. Τύποι τοπικών απωλειών σε αγωγούς και εκτίμηση τους. Υδραυλική συμπεριφορά συστήματος δύο δεξαμενών με τοπικές απώλειες. Περίπτωση γνωστής διαφοράς στάθμης. Περίπτωση γνωστής παροχής.
3η ενότητα: Ρύθμιση παροχής με χρήση βάνας. Σύστημα τριών δεξαμενών.
4η ενότητα: Υδραυλική αντλιών. Υπολογισμός μανομετρικού αντλίας. Υπολογισμός σημείου λειτουργίας αντλίας. Ύψος αναρρόφησης αντλίας. Στοιχεία σχεδιαμού και αντλιοστασίων αποχέτευσης και αντλιοστασίων ύδρευσης .
5η ενότητα: Ροή σε ανοικτούς αγωγούς (εισαγωγή): Μορφή της εξίσωσης Bernoulli για ροή σε ανοικτούς αγωγούς (υπόθεση της υδροστατικής κατανομής των πιέσεων). Εξίσωση Gaukler-Manning-Strikler (απώλειες). Υποκρίσιμη και υπερκρίσιμη ροή. Υπολογισμός βάθους ροής με αμελητέες απώλειες α)Περίπτωση σταθερού υψομέτρου πυθμένα και μεταβλητού πλάτους διατομής. β)Περίπτωση μεταβλητού υψομέτρου πυθμένα και σταθερού πλάτους διατομής.
6η ενότητα :Ομοιόμορφη ροή Υπολογισμός ομoιόμορφου βάθους ροής σε αγωγό τραπεζοειδούς διατομής. Υπολογισμός ομοιόμορφου βάθους ροής σε αγωγό ορθογωνικής διατομής με τη μέθοδο Newton-Raphson. Υπολογισμός ομοιόμορφου βάθους ροής σε αγωγό ορθογωνικής διατομής με την υπόθεση της αβαθούς ροής.
7η ενότητα: Ροές με βαθμιαία μεταβαλλόμενο βάθος. Καμπύλες ροών. Υπολογισμός βάθους ροής σε αγωγό με οριζόντιο πυθμένα. Νομογράμματα για υπολογισμό βαθμιαία μεταβαλλόμενου βάθους ροής σε αγωγούς με κεκλιμένο πυθμένα. Σημεία ελέγχου ροής.
8 η ενότητα: Υδραυλικό άλμα Σημείο δημιουργίας υδραυλικού άλματος. Τύποι υδραυλικού άλματος. Συζυγή βάθη ροής. Απώλειες ενέργειας λόγω υδραυλικού άλματος. Παρουσίαση νομογραμμάτων. Εφαρμογές.
9η ενότητα: Υδραυλική Υπερχειλιστών Η περίπτωση της ελεύθερης υπερχείλισης. Η περίπτωση της βυθισμένης υπερχείλισης. Εφαρμογές. Στοιχεία σχεδιαμού μεριστών σε ΕΕΛ Υδραυλικός υπολογισμός ΕΕΛ Υδραυλική συμπεριφορά δεξαμενών καθίζησης. Υπολογισμός τμήματος υδραυλικής μηκοτομής ΕΕΛ.
10η ενότητα: Σημασία των υπόγειων υδατικών πόρων. Προσέγγιση ισοδύναμου συνεχούς μέσου.. Εξίσωση Darcy. Προσομοίωση ροής σε ρωγματωμένους υδροφορείς: Εξίσωση πολλαπλού πορώδους. Διακριτή προσομοίωση υπόγειων υδροφορέων. Εξίσωση Forchheimer.
11η ενότητα: Θεωρητικός προσδιορισμός της εξίσωσης της συνέχειας για υδροφορείς υπό πίεση και φρεάτιους υδροφορείς σε μία και δύο διαστάσεις. Γραμμική και μη γραμμική εξίσωση θερμότητας. Μονοδιάστατη μη μόνιμη ροή σε υπόγειους υδροφορείς. Αναλυτικές λύσεις για υδροφορείς «ημιάπειρης» και πεπερασμένης έκτασης . Εφαρμογές στην αλληλεπίδραση μεταξύ υδάτινων σωμάτων και υδροφορέων.
11η ενότητα: Δισδιάστατη μη μόνιμη ροή προερχόμενη από άντληση φρέατος. Η λύση του Theis, Το αντίστροφο πρόβλημα της Υπόγειας Υδραυλικής.Εφαρμμογές. Μόνιμη ροή φρεάτων. Η έννοια της ακτίνας επιρροής. Αναλυτικές λύσεις για την περίπτωση ενός ή περισσοτέρων φρεάτων. Η μέθοδος των εικόνων. Μελέτη της ροής η οποία προκύπτει από άντληση σε υδοφορέα με προϋπάρχουσα ομοιόμορφη ροή.
13η ενότητα: Μεταφορά μάζας στους υπόγειους υδροφορείς: Εξίσωση συναγωγής-διασποράς Μηχανισμοί διασποράς σε πορώδη μέσα. Προσομοίωση των χημικών αντιδράσεων σε πορώδη μέσα και υδροφορείς. Μεταφορά θερμότητας, πρακτική σημασία, προσομοίωση του φαινομένου. Εφαρμογές στην αξιοποίηση του γεωθερμικού δυναμικού.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία:

• Τερζίδη Γ.«Εφαρμοσμένη Υδραυλική. » Εκδόσεις Ζήτη.
• Τσακογιάννης Ι. «Υδραυλική» Εκδόσεις Επίκεντρο.
• Bear J., (1986) «Groundwater Hydraulics», McGraw Hill.
• Polubarinova-Kochina, P.Y.-A.: (1962) «Theory of Groundwater Movement». pp. 613 Princeton University Press.
• Καραμούζης Δ. (2014) «Υδραυλική και διαχείριση υπόγειων υδάτων», Εκδόσεις Γράφημα . Μουτσόπουλος Κ., (2014) «Υπόγεια Υδραυλική», Εκδόσεις: ΔΠΘ.