Υδραυλική και Υδραυλικά Έργα

Περιγραφή:

Βασικές αρχές και υπολογιστικές μέθοδοι εφαρμοσμένης υδραυλικής (αγωγοί υπό πίεση, αγωγοί με ελεύθερη επιφάνεια). Σχεδιασμός βασικών υδραυλικών έργων και συναφών συστημάτων (υδραγωγεία, καταθλιπτικοί αγωγοί και αντλιοστάσια, υδροδοτικά έργα, δεξαμενές, δίκτυα διανομής, διώρυγες, έργα αποχέτευσης ακαθάρτων και ομβρίων, αντιπλημμυρικά έργα).

Εξάμηνο 5
Ώρες διδασκαλίας : 5
Ιστοσελίδα : http://itia.ntua.gr/dk/courses/yye/
Διδάσκοντες : Δημήτρης Κουτσογιάννης (Συντονιστής) ● Χρήστος Μακρόπουλος ● Αναστάσιος Στάμου

Απαιτούμενες Γνώσεις: Μηχανική Ρευστών, Τεχνική Υδρολογία

Ύλη:

Κεφάλαια Μαθήματος

1 Εισαγωγή Υδραυλική και υδραυλικά έργα: ορισμοί, ιστορική εξέλιξη, σημασία.

2 Υδραυλική κυκλικών αγωγών υπό πίεση
Διατμητική τάση ορίου. Αριθμός Reynolds. Στρωτή και τυρβώδης ροή. Υδραυλική ακτίνα. Γραμμή ενέργειας. Πιεζομετρική γραμμή. Υπολογισμός γραμμικών ενεργειακών απωλειών. Ισοδύναμη τραχύτητα. Συντελεστές τραχύτητας. Αγωγοί εμπορίου.

3 Ειδικά θέματα ροής υπό πίεση
Συγκλίνουσα και αποκλίνουσα ροή. Τοπικές απώλειες. Δικλίδες. Υδροδυναμικές μηχανές.

4 Αρχές σχεδιασμού έργων μεταφοράς νερού υπό πίεση
Γενικές διατάξεις υδραγωγείων. Χάραξη σε οριζοντιογραφία και μηκοτομή. Σίφωνες. Προβλήματα υποπιέσεων. Τυπικές διατομές.

5 Aντλιοστάσια και καταθλιπτικοί αγωγοί Βασικές έννοιες (ισχύς και ενέργεια, μανομετρικό ύψος, σημείο λειτουργίας, βαθμός απόδοσης). Σπηλαίωση – υδραυλικό πλήγμα. Τεχνικο-οικονομική βελτιστοποίηση συστήματος αντλιοστασίου-καταθλιπτικού αγωγού.

6 Αρχές σχεδιασμού υδροδοτικών έργων
Προδιαγραφές σχεδιασμού και λειτουργίας υδροδοτικών έργων. Έργα υδροληψίας από υπόγεια και επιφανειακά νερά. Γενική διάταξη έργων μεταφοράς, αντλιοστασίων, δεξαμενών, δικτύων διανομής. Υλικά σωληνώσεων και υδραγωγείων.

7 Παροχές σχεδιασμού υδροδοτικών έργων
Αστικές χρήσεις νερού. Ζήτηση και παράγοντες που την επηρεάζουν. Πληθυσμός σχεδιασμού. Χρονική διακύμανση κατανάλωσης. Τυπικοί συντελεστές αιχμής ανά χρήση. Απώλειες νερού. Παροχές έκτακτης λειτουργίας.

8 Δεξαμενές Τύποι δεξαμενών. Υδραυλικός σχεδιασμός. Καμπύλες εισροών-εκροών. Εκτίμηση ρυθμιστικού όγκου & όγκου ασφαλείας.

9 Δίκτυα διανομής
Τυπικές διάμετροι. Χάραξη σε οριζοντιογραφία. Πιεζομετρικές ζώνες. Τοποθέτηση πυροσβεστικών κρουνών & ειδικών συσκευών. Υδραυλικά απομονωμένες ζώνες. Μειωτές πίεσης. Διαρροές.

10 Υδραυλική ανάλυση δικτύων διανομής
Σχηματοποίηση μοντέλου δικτύου. Εκτίμηση παροχών εξόδου. Διαμόρφωση σεναρίων κανονικής και έκτακτης λειτουργίας. Αριθμητικές τεχνικές επίλυσης. Διαστασιολόγηση αγωγών και 31σχετικοί έλεγχοι. Εφαρμογές σε περιβάλλον Η/Υ.

11 Βασικές αρχές ροής με ελεύθερη επιφάνεια
Τύποι ροής με ελεύθερη επιφάνεια (μόνιμη – μη μόνιμη, ομοιόμορφη – ανομοιόμορφη). Ταχύτητα μετάδοσης κύματος. Αριθμός Froude. Ειδική ενέργεια. Ειδική δύναμη. Κρίσιμο βάθος.

12 Ομοιόμορφη ροή
Εξίσωση Manning. Υπολογισμοί σε πρισματικούς αγωγούς. Σύνθετες διατομές. Υδραυλικά βέλτιστες διατομές. Αρχές σχεδιασμού επενδεδυμένων και μη επενδεδυμένων διωρύγων.

13 Κρίσιμο βάθος και ανομοιόμορφη ροή
Υποκρίσιμη και υπερκρίσιμη ροή. Καμπύλες μεταβολής της ελεύθερης επιφάνειας. Υδραυλικό άλμα. Τυπικά προβλήματα.

14 Υδραυλική των υπονόμων
Συνθήκες ροής. Υδραυλικοί υπολογισμοί μόνιμης ομοιόμορφης ροής σε κυκλικούς αγωγούς. Μεταβλητός συντελεστής τραχύτητας.

15 Αποχετευτικά έργα
Γενική διάταξη αποχετευτικών έργων. Παντορροϊκά και χωριστικά δίκτυα. Εγκαταστάσεις επεξεργασίας και διάθεσης λυμάτων.

16 Εκτίμηση παροχών ακαθάρτων
Περίοδος σχεδιασμού, καταναλώσεις και παροχές ακαθάρτων, διακύμανση παροχών ακαθάρτων, παρασιτικές εισροές.

17 Αρχές σχεδιασμού δικτύων ακαθάρτων
Προδιαγραφές και περιορισμοί. Όρια ταχυτήτων. Ελάχιστες κλίσεις. Συναρμογές. Τοπικές απώλειες. Προβλήματα μεγάλων και μικρών ταχυτήτων.

18 Ποιοτικά και τεχνολογικά θέματα αγωγών αποχέτευσης
Σύσταση οικιακών λυμάτων. Αερισμός αγωγών. Παραγωγή υδροθείου και ποσοτικοποίησή της. Προκατασκευασμένοι σωλήνες, αγωγοί χυτοί επί τόπου, διάβρωση και αντιδιαβρωτική προστασία αγωγών. Τυπικά φρεάτια δικτύων αποχέτευσης.

19 Αστικές πλημμύρες και εκτιμήση παροχών ομβρίων
Γενικές αρχές σχεδιασμού. Αστικές και εξωαστικές λεκάνες απορροής. Περίοδοι επαναφοράς. Χάραξη υδροκρίτη σε αστικές περιοχές. Ορθολογική μέθοδος. Εκτίμηση χαρακτηριστικών μεγεθών σχεδιασμού (χρόνος συγκέντρωσης, κρίσιμη ένταση βροχής, συντελεστής απορροής).

20 Αρχές σχεδιασμού δικτύων συλλογής ομβρίων
Μεθοδολογία χάραξης και υπολογισμού δικτύων ομβρίων σε οριζοντιογραφία και μηκοτομή. Υδραυλικοί έλεγχοι. Κατασκευαστικοί και υδρολογικοί περιορισμοί.