Badania

W Zakładzie Hydrologii i Hydrodynamiki prowadzone są prace badawcze w następujących dziedzinach:

Rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń (w tym zanieczyszczeń termicznych) w rzekach
Konstruowane i implementowane są model numeryczne do symulacji transportu masy i ciepła w kanałach otwartych. Między innymi dwu-wymiarowy River Mixing Model. Modele te mogą służyć do symulacji stężenia zanieczyszczeń i ich rozprzestrzeniania się w powierzchniowych wodach płynących. Prowadzone są prace dotyczące oceny zagrożeń związanych z transportem zanieczyszczeń w rzekach, przygotowywane są prognozy rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, wykonywane są ekspertyzy naukowe.

Hydrodynamika ekosystemów wodnych
Prowadzone są badania podstawowe, którą obejmują powiązania między ekologią, biomechaniką, środowiskową mechaniką płynów oraz geofizyką. Badania te zwracają szczególną uwagę na różne, zależne od skali mechanizmy, które pozwalają na poznanie podstawowych własności oddziaływań pomiędzy przepływem wody, transportem sedymentu i występowaniem organizmów żywych. Prowadzone są eksperymenty terenowe, celem określenia dynamiki form dennych, jak również struktury turbulencji w różnych skalach geomorfologicznych. Ponadto, analizowana jest sezonowa zmienność ilości rozpuszczonego tlenu w wodach płynących i zależność jego występowania od warunków hydrologicznych i morfologicznych kort rzek.

Opory przepływu
Rozwijane są metody określania naprężeń stycznych i prędkości dynamicznej w ruchu nieustalonym zmiennym – podczas przejścia fali wezbraniowej. Naprężenia styczne i prędkość dynamiczna są istotnymi zmiennymi w matematycznym opisie transportu masy (rumowiska i zanieczyszczeń). Podczas przejścia fali wezbraniowej ich wartości zmieniają się w czasie i przestrzeni, co utrudnia szacowanie transportu masy. Badania obejmują opracowanie metod uwzględniających zmienne wartości naprężeń stycznych i prędkości dynamicznej w szacowaniu transportu rumowiska i zanieczyszczeń podczas przejścia fali wezbraniowej.

Statystyczne i stochastyczne modelowanie ekstremalnych zjawisk hydrologicznych
Prowadzona jest analiza reżimu powodziowego i jego zmian spowodowanych czynnikami antropogenicznymi oraz zmiennością klimatu. Badania nad doskonaleniem metod ocen prawdopodobnych przepływów maksymalnych w różnych skalach przestrzennych i czasowych w warunkach stacjonarnych i niestacjonarnych  przy wykorzystaniu różnych źródeł informacji. Oceny i analizy dla rzek polskich. Podstawy hydrologiczne wymiarowania i określania ryzyka obiektów narażonych na działanie wielkich wód (np. budowle piętrzące  wały, mosty i przepusty, tereny zalewowe). Modelowanie hydrogramów fal powodziowych w aspekcie retencjonowania wód.  Statystyczna analiza niżówek. Wielowymiarowa analiza hydrologicznych zjawisk ekstremalnych.

Adaptacja strategii przeciwpowodziowej do zmian klimatu
Prowadzona jest analiza aktualnej strategii przeciwpowodziowej w kraju i na świecie. Wyznaczane są mapy ryzyka powodzi w warunkach zmieniającego się klimatu oraz testowane są strategie adaptacji do powodzi dla scenariuszy przyszłych zmian klimatu.

Projekcje zasobów wodnych oraz hydrologicznych w warunkach zmieniającego się klimatu
Prowadzimy oszacowania wpływu zmian klimatu na zasoby wodne oraz hydrologiczne zjawiska ekstremalne (powodzie i susze). W oszacowaniach wykorzystujemy podejście wiązkowe: wiązkę modeli klimatycznych RCM/GCM, wiązkę metod usuwania błędów systematycznych wyników modeli klimatycznych oraz wiązkę modeli typu opad-odpływ. W ocenie wpływu zmian klimatu na zasoby wodne stosujemy również metody uproszczone na przykład z wykorzystaniem indeksu suchości.

Rozwój Algorytmów Ewolucyjnych pod kątem ich wykorzystania do rozwiązywania problemów hydrologicznych
Algorytmy Ewolucyjne należą obecnie do najczęściej wykorzystywanych metod optymalizacji w różnych dziedzinach nauki. W Zakładzie, istniejące już Algorytmy Ewolucyjne testowane i wykorzystywane są do optymalizacji modeli konceptualnych i sztucznych sieci neuronowych stosowanych do prognoz zmiennych hydrologicznych. Ponadto, prowadzone są prace nad rozwojem istniejących oraz opracowaniem nowych wariantów Algorytmów Ewolucyjnych pod kątem ich wykorzystania w hydrologii.

Badania w zakresie hydrodynamiki koryt otwartych
Prowadzone są badania  z wykorzystaniem najnowocześniejszego sprzętu pomiarowego m.in. ADCP (RiverSurveyor S5, SonTek) 10-Hz ADV (SonTek), sondy tlenowe ProODO (YSI) oraz ProPlus (YSI). W szczególności koncentrujemy swoją uwagę na:

  • procesach transportowych w tym: transportu rumowiska i dynamiki form rzecznych;
  • opisie pola prędkości wody w tym: analizy struktury turbulencji;
  • określeniu ilości rozpuszczonego tlenu w wodach płynących;
  • ocenie współoddziaływań: organizmy żywe - przepływ wody - transport sedymentu.

Prowadzone projekty