THT300 Planlegging og design av urbane vannsystemer
Studiepoeng:15
Ansvarlig fakultet:Fakultet for realfag og teknologi
Emneansvarlig:Kim Aleksander Haukeland Paus
Campus / nettbasert:Undervises campus Ås
Undervisningens språk:Norsk
Frekvens:Årlig
Forventet arbeidsmengde:For et kurs på 15 studiepoeng må det normalt påregnes ca. 375 timers arbeid totalt.
Undervisnings- og vurderingsperiode:Emnet starter i høstparallellen. Emnet har undervisning/vurdering i høstparallellen.
Om dette emnet
Emnet omfatter metoder for analyse, planlegging, dimensjonering og utforming av urbane systemer for vann, avløp, overvann og vassdrag. Emnet er delt inn i fire bolker:
A. Vann og avløp transportsystemer: Ledningshydraulikk, vannkvalitetsendringer i ledningsnettet, planlegging, design og modellering av drikkevannsnett. Relevante analyseverktøy: EPANET.
B. Modeller for vannføring: Nedbør-avløpsmodeller, nedbørstatistikk, frekvensanalyser, klimaendringer, terrenganalyser, infiltrasjon og øvrige feltprosesser, flomvurderinger, kalibrering og validering av modeller. Relevante analyseverktøy og metoder: SCALGO Live, SWMM, SWMMR, DDDUrban, NEVINA og PQRUT.
C. Urban overvannshåndtering og avløpsanlegg: Tre-trinnsstrategien, lover, forskrifter, plan- og byggesak, mengderegulering og fordrøyning, enkelttiltak og sammensatte systemer, naturbaserte løsninger, tilførsel, spredning og rensing av forurensning, klimatilpasning, samfunnsøkonomi, blågrønn faktor og bærekraft. Relevante analyseverktøy: SWMM og SWMMR.
D. Kanalstrømning: Strømningssituasjoner, vannlinjeberegninger, 2D overflatestrømning, design av kanaler og flomveier, vurdering av risikoakspetnivå for urbanflom, vurdering av erosjonsfare og stabil steinstørrelse, gjenåpning av lukkede vassdrag og kulverthydraulikk. Analyseverktøy: HEC-RAS 1D, HEC-RAS 2D, HY-8
Obligatoriske oppgaver tilknyttet emnet vil gi studentene god innføring i nevnte analyseverktøy samt anvendelse av maskinlæring i slike analyser (optimalisering via differensiell evolusjon, multiobjektiv optimalisering via nsga-ii, kunstige nevrale nettverk etc.).
Dette lærer du
1. Modeller for vannføring
Kandidaten:
- Har en god forståelse av nedbør-avløpsmodellering og feltprosesser.
- Kan behandle datasett for observasjoner og kjenner til prinsipper for frekvensanalyser.
- Kan beregne vannføring ved bruk av flere modeller og vurdere resultater opp mot nødvendige datagrunnlag, antakelser, gyldighetsområdet og usikkerhet.
- Kjenner til prinsipper for hvordan modeller kan kalibreres og valideres.
2. Urban overvannshåndtering og avløpsanlegg
Kandidaten:
- Kan identifisere krav i lovverk, plan- og byggesak og forslå, vurdere og designe løsninger som ivaretar krav.
- Kan dimensjonere enkelttiltak og sammensatte overvannssystemer for ulike trinn i tre-trinnsstrategien og identifisere flaskehalser og svakheter i slike systemer.
- Har en forståelse av hvordan kost-nytte-vurdering kan gjennomføres og hvordan bærekraft kan fremmes i prosjekter.
- Har kunnskap om vannkvalitet i overvann og kan redegjøre for kilder, spredning og rensing av forurensning.
3. Kanalstrømning
Kandidaten:
- Har god forståelse av begreper innen kanalstrømning.
- Kan benytte manuelle metoder og analyseverktøy til å beregne vannlinjer ved både rask og gradvis varierende strømning, kjenner til gyldighetsområdet for slike metoder og kan bruke kunnskapen til å vurdere og designe kanaler.
- Kjenner til ulike metoder for å beregne sikker steinstørrelse og kan bruke disse til å vurdere faren for erosjon.
- Har kunnskap om strømningstyper i kulverter og kan benytte analyseverktøy til å vurdere hydraulisk kapasitet og kulvertdesign.
4. Vannforsyning
Kandidaten:
- Har god forståelse av ledningshydraulikk og kan beregne hydraulikk i ikke-sirkulære tverrsnitt, seriekoblede ledninger, parallell-koblede ledninger og friksjonstap ved bruk av ulike metoder.
- Har kunnskap om strømning i drikkevannsnettet og kan gjennomføre manuelle beregninger og analyser for enkle nett.
- Kjenner til hovedprinsippene for nettmodellering og kan benytte analyseverktøy til å vurdere og dimensjonere kompliserte ledningsnett basert på funksjonskrav.
- Har kunnskap om vannkvalitetsendringer i drikkevannsnettet.
- (1) Korte videoer av aktuelle tema, (2) problembasert oppgaveløsning og diskusjoner i plenum, (3) regneoppgaver og opplæring i analyseverktøy i plenum, (4) øvingstimer, (5) obligatoriske innleveringsoppgave knyttet til hver bolk i emnet, (6) feltundersøkelser lokalt, (7) befaring i Oslo, (8) seminar hos Norges Vassdrags- og Energidirektorat (NVE).
- Det settes av tid til veiledning for de obligatoriske oppgavene i noen av forelesningene.
Hovedpensum (utvalgte kapitler): Chin, David (2013): Water-Resources Engineering, 3rd edition (International Edition).
Deler av NVE (1998), Vassdragshåndboka, 1. utgave (tilgjengelig på nett)
Øvrig pensumlitteratur (rapporter/artikler) gjøres tilgjengelig i Canvas.
- Det forutsettes kunnskaper i fluidmekanikk/hydraulikk tilsvarende emnepakken TPS200 og TPS210. Det forutsettes kunnskaper innen VA-teknikk tilsvarende THT261. Det forutsettes også grunnleggende kunnskaper i hydrologi tilsvarende VANN200.
- Ferdigheter i ingeniørmatematikk og statistikk. Kjennskap til Microsoft Excel, R eller tilsvarende er en fordel.
Samlet vurdering:
- Obligatoriske innleveringsoppgaver (49 %) underveis i semesteret
- Skriftlig eksamen (51 %) som kan inkludere både flervalgsspørsmål (MCQ) og indiduelle spørsmål i eksamensperioden.
Karakterskala: A-F
- Ekstern sensor deltar sammen med intern sensor ved utformingen av eksamensoppgavene og sensorveiledningen. Ekstern sensor kontrollerer intern sensors vurdering av et tilfeldig utvalg kandidater som en kalibrering med visse mellomrom i henhold til fakultetets retningslinjer for sensur.
- Fire obligatoriske (og karaktergivende) innleveringsoppgaver tilknyttet de fire bolkene i kurset.
- Ca. 80 timer forelesning med innslag av regneøving. En dags utferd til NVE og en dags befaring i felt. Ca. 20 - 30 timer regneøving hvis øvingslærer er tilgjengelig.
- Realfag