Οικολογικά Μοντέλα Επιφανειακών Υδάτων

Απαιτούμενες Γνώσεις

Συνιστάται στους φοιτητές να έχουν τις βασικές γνώσεις Μηχανικής Ρευστών, Εφαρμοσμένης Υδραυλικής, Οικολογίας και Περιβαλλοντικής Τεχνολογίας.

Κεφάλαια Μαθήματος

#	Τίτλος	Διδακτέα Ύλη	Ώρες
1	Εισαγωγή	Εισαγωγή στην σημασία της ποιοτικής κατάστασης των υδάτων στην διαχείριση των υδατικών πόρων. Βασικοί ορισμοί. Πρακτική σημασία των οικολογικών μοντέλων στο πλαίσιο της Οδηγίας 2000/60 για τα ύδατα με έμφαση στα 3 σημαντικότερα οικολογικά προβλήματα των επιφανειακών νερών που είναι ο ευτροφισμός, η οργανική ρύπανση και οι υδρο-μορφολογικές αλλαγές. Κύρια φυσικοχημικά, βιολογικά και υδρομορφολογικά ποιοτικά στοιχεία. Αρχές ταξινόμησης της οικολογικής και χημικής κατάστασης επιφανειακών υδάτινων σωμάτων.	1Χ4=4
2	Δόμηση και εφαρμογές οικολογικών μοντέλων	Βασικά είδη οικολογικών μοντέλων και ενδεικτικές εφαρμογές. Μαθηματική περιγραφή των βασικών φυσικών, χημικών, βιολογικών και οικολογικών διεργασιών σε ένα επιφανειακό υδάτινο σώμα. Τα κύρια βήματα της δόμησης και εφαρμογής ενός μαθηματικού μοντέλου. Ανθρωπογεννείς πιέσεις. Ποσοτικοποίηση σημειακών και μη σημειακών πηγών ρύπανσης.	2Χ4=8
3	Μοντέλα αποξυγόνωσης ποταμών	Σκοπός προσομοίωσης. Μαθηματική περιγραφή των διεργασιών οργανικής ρύπανσης σε ποταμούς, και δόμηση-εφαρμογή ενός απλού, μονοδιάστατου μοντέλου αποξυγόνωσης.	3Χ4=12
4	Μοντέλα ευτροφισμού λιμνών και ταμιευτήρων	Σκοπός προσομοίωσης. Μαθηματική περιγραφή των διεργασιών που καθορίζουν την τροφική κατάσταση μιας λίμνης ή ενός ταμιευτήρα και δόμηση-εφαρμογή ενός μοντέλου ευτροφισμού.	3Χ4=12
5	Μοντέλα υδραυλικής συμπεριφοράς – ενδιαιτήματος σε ποταμούς	Παρουσίαση των βασικών χαρακτηριστικών των μοντέλων υδραυλικής συμπεριφοράς – ενδιαιτήματος, των πρακτικών στόχων των προσομοίωσης με μια απλή εφαρμογή στην περίπτωση απόληψης ύδατος από ποταμό.	3Χ4=12
6	Περιπτώσεις εφαρμογής οικολογικών μοντέλων	Παρουσίαση ομαδικών θεμάτων ανά ομάδα εργασίας.	1Χ4=4

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

1. γνωρίζουν τις κύριες κατηγορίες και χαρακτηριστικά των οικολογικών μοντέλων,
2. συνειδητοποιούν τη δυνατότητα των οικολογικών μοντέλων ως εργαλείων διαχείρισης των υδατικών πόρων,
3. κατανοούν τη χρησιμότητα των οικολογικών μοντέλων στη διαχείριση προβλημάτων ρύπανσης και άλλων ανθρωπογενών πιέσεων στο πλαίσιο της εφαρμογής της Οδηγίας 2000/60 πλαίσιο για τα ύδατα,
4. δομούν και εφαρμόζουν απλά οικολογικά μοντέλα και
5. υπολογίζουν με χρήση των σχετικών κωδίκων οικολογικών μοντέλων τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις για τους σημαντικότερους τρόπους διάθεσης των ρύπων στο υδάτινο περιβάλλον
6. συμμετέχουν σε έργα διαχείρισης υδατικών πόρων..

Μέθοδοι και Μέσα Διδασκαλίας και Μάθησης

Μέθοδοι Διδασκαλίας	Διαλέξεις στην τάξη. Επίλυση απλών παραδειγμάτων και προβλημάτων στην τάξη. Συζήτηση περιπτώσεων εφαρμογής (case studies) στην τάξη.
Μέσα διδασκαλίας	Παρουσιάσεις στον Πίνακα. Διαφάνειες Power Point. Υπολογισμοί σε ΗΥ με Excel και υπολογιστικούς κώδικες.
Χρήση ΗΥ και προγραμμάτων	Οι φοιτητές επιλύουν στην τάξη με τη βοήθεια των διδασκόντων απλές ασκήσεις σε ΗΥ.
Ασκήσεις - Εφαρμογές	Ναι
Θέματα (εργασίες και τεχνικές εκθέσεις)	Οι φοιτητές ξεκινούν στην τάξη την επεξεργασία 3 ομαδικών θεμάτων σε ομάδες των 2-4 ατόμων. Για κάθε θέμα συγγράφουν Τεχνική Έκθεση, η οποία διορθώνεται από τους διδάσκοντες και επιστρέφεται. Στο τελευταίο μάθημα οι φοιτητές παρουσιάζουν τα αποτελέσματα
Παρουσιάσεις φοιτητών	Ναι

Αξιολόγηση Επίδοσης

• Τελική γραπτή εξέταση: 50%
• Θέματα (εργασίες και τεχνικές εκθέσεις): 30%
• Παρουσιάσεις φοιτητών: 20%

Συγγράμματα - Βιβλιογραφία

1. Fath, B. and Jorgensen, S. E. (2011). Fundamentals of Ecological Modelling, Volume 23, Fourth Edition: Applications in Environmental Management and Research (Developments in Environmental Modelling), Elsevier; http://www.ebooks-share.net/fundamentals-of-ecological-modelling-volume-23-fourth-edition-applications-in-environmental-management-and-research-developments-in-environmental/.
2. European Commission European Commission (2012). Indicators and Methods for the Ecological Status Assessment: Linkages between Chemical and Biological Quality of Surface Waters, Joint research Centre.
3. Socolofsky, A. and Jirka, G. (2002). Environmental Fluid Mechanics, Part I: Mass Transfer and Diffusion, Lectures, Institute for Hydromechanics, KIT; http://www.ifh.uni-karlsruhe.de/lehre/envflu_I/Course_script/course_script.htm.
4. Chapra S.C., “Surface Water Quality Modelling”, McGraw Hill, 1997.
5. Διαφάνειες και σημειώσεις μαθήματος.