Υδραυλική και Υδραυλικά Έργα

Απαιτούμενες Γνώσεις

Μηχανική Ρευστών, Τεχνική Υδρολογία

Κεφάλαια Μαθήματος

#	Τίτλος	Διδακτέα Ύλη	Ώρες
1	Εισαγωγή	Υδραυλική και υδραυλικά έργα: ορισμοί, ιστορική εξέλιξη, σημασία.	5
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.	5
3	Ειδικά θέματα ροής υπό πίεση	Συγκλίνουσα και αποκλίνουσα ροή. Τοπικές απώλειες. Δικλίδες. Υδροδυναμικές μηχανές.	3
4	Αρχές σχεδιασμού έργων μεταφοράς νερού υπό πίεση	Γενικές διατάξεις υδραγωγείων. Χάραξη σε οριζοντιογραφία και μηκοτομή. Σίφωνες. Προβλήματα υποπιέσεων. Τυπικές διατομές.	3
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.	3
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.	3
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.	2
8	Δεξαμενές	Τύποι δεξαμενών. Υδραυλικός σχεδιασμός. Καμπύλες εισροών-εκροών. Εκτίμηση ρυθμιστικού όγκου & όγκου ασφαλείας.	3
9	Δίκτυα διανομής	Τυπικές διάμετροι. Χάραξη σε οριζοντιογραφία. Πιεζομετρικές ζώνες. Τοποθέτηση πυροσβεστικών κρουνών & ειδικών συσκευών. Υδραυλικά απομονωμένες ζώνες. Μειωτές πίεσης. Διαρροές.	3
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.	4
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.	4
12	Ομοιόμορφη ροή	Εξίσωση Manning. Υπολογισμοί σε πρισματικούς αγωγούς. Σύνθετες διατομές. Υδραυλικά βέλτιστες διατομές. Αρχές σχεδιασμού επενδεδυμένων και μη επενδεδυμένων διωρύγων.	3
13	Κρίσιμο βάθος και ανομοιόμορφη ροή	Υποκρίσιμη και υπερκρίσιμη ροή. Καμπύλες μεταβολής της ελεύθερης επιφάνειας. Υδραυλικό άλμα. Τυπικά προβλήματα.	6
14	Υδραυλική των υπονόμων	Συνθήκες ροής. Υδραυλικοί υπολογισμοί μόνιμης ομοιόμορφης ροής σε κυκλικούς αγωγούς. Μεταβλητός συντελεστής τραχύτητας.	4
15	Αποχετευτικά έργα	Γενική διάταξη αποχετευτικών έργων. Παντορροϊκά και χωριστικά δίκτυα. Εγκαταστάσεις επεξεργασίας και διάθεσης λυμάτων.	2
16	Εκτίμηση παροχών ακαθάρτων	Περίοδος σχεδιασμού, καταναλώσεις και παροχές ακαθάρτων, διακύμανση παροχών ακαθάρτων, παρασιτικές εισροές.	2
17	Αρχές σχεδιασμού δικτύων ακαθάρτων	Προδιαγραφές και περιορισμοί. Όρια ταχυτήτων. Ελάχιστες κλίσεις. Συναρμογές. Τοπικές απώλειες. Προβλήματα μεγάλων και μικρών ταχυτήτων.	4
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.	2
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).	3
20	Αρχές σχεδιασμού δικτύων συλλογής ομβρίων	Μεθοδολογία χάραξης και υπολογισμού δικτύων ομβρίων σε οριζοντιογραφία και μηκοτομή. Υδραυλικοί έλεγχοι. Κατασκευαστικοί και υδρολογικοί περιορισμοί.	3

Μαθησιακοί Στόχοι

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

• κατανοούν τις βασικές έννοιες και εφαρμόζουν τις τυπικές υπολογιστικές τεχνικές υδραυλικής αγωγών υπό πίεση και με ελεύθερη επιφάνεια·
• σχεδιάζουν τυπικά έργα μεταφοράς νερού (αγωγούς υπό πίεση, αντλιοστάσια, διώρυγες)·
• σχεδιάζουν τυπικά έργα υδροδότησης (εξωτερικά υδραγωγεία, δεξαμενές, δίκτυα διανομής) και χειρίζονται (με χρήση του ελεύθερου λογισμικού ΕΡΑΝΕΤ) μοντέλα υδραυλικής ανάλυσης δικτύων·
• σχεδιάζουν δίκτυα αποχέτευσης ακαθάρτων και έργων αποχέτευσης ομβρίων σε αστικό περιβάλλον·
• εκπονούν στοιχειώδη τεχνικο-οικονομική βελτιστοποίηση στη φάση του αρχικού σχεδιασμού·
• αναγνωρίζουν τα απαραίτητα στοιχεία στη σύνταξη σχετικών μελετών (τεχνική έκθεση, γενική διάταξη έργων σε οριζοντιογραφία, μηκοτομές αγωγών)·
• συνεργάζονται για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων σχεδιασμού.

Μέθοδοι και Μέσα Διδασκαλίας και Μάθησης

Μέθοδοι Διδασκαλίας	Συνεχής ροή της ύλης, με φυσική αλληλουχία θεωρίας και ασκήσεων
Μέσα διδασκαλίας	Χρήση πίνακα καθώς και διαφανειών και άλλων εποπτικών μέσων
Χρήση ΗΥ και προγραμμάτων	Χρήση λογιστικών φύλλων και ελεύθερου λογισμικό ΕΡΑΝΕΤ (υδραυλική ανάλυση δικτύων διανομής)
Ασκήσεις - Εφαρμογές	Δίνονται 10-12 ασκήσεις, που συζητούνται και επιλύονται στην τάξη
Θέματα (εργασίες και τεχνικές εκθέσεις)	Εκπόνηση τεχνικής μελέτης τεσσάρων τύπων αστικών υδραυλικών έργων, σε ομάδες των δύο ή τριών ατόμων (προαιρετικές ασκήσεις, που καλύπτουν τα αντίστοιχα γνωστικά αντικείμενα του μαθήματος) 1. Σχεδιασμός, υπολογισμός και οικονομική ανάλυση σύνθετου εξωτερικού υδραγωγείου 2. Σχηματοποίηση και επίλυση δικτύου διανομής 3. Υπολογισμός και σχεδίαση μηκοτομής συλλεκτήρα ακαθάρτων 4. Υδρολογική-υδραυλική μελέτη τμήματος δικτύου ομβρίων
Άλλο	Διήμερη επίσκεψη σε τμήματα του υδροδοτικού συστήματος της Αθήνας (φράγμα Μόρνου, σίφωνας Άμφισσας, ΕΚΕ Γκιώνας) ή μονοήμερη επίσκεψη στην εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων της Ψυττάλειας

Αξιολόγηση Επίδοσης

• Τελική γραπτή εξέταση: 70%
• Ενδιάμεση πρόοδος: 30%
• Θέματα (εργασίες και τεχνικές εκθέσεις): +1 μονάδα (μπόνους)

Συγγράμματα - Βιβλιογραφία

1. Στάμου, Α., Εφαρμοσμένη υδραυλική – Ροή υπό πίεση και με ελεύθερη επιφάνεια, 3η έκδοση, Παπασωτηρίου, Αθήνα, 2016
2. Κουτσογιάννης, Δ., και Α. Ευστρατιάδης, Σημειώσεις Αστικών Υδραυλικών Έργων – Υδρευτικά Έργα, 83 σελίδες, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 2015
3. Κουτσογιάννης, Δ., Σχεδιασμός Αστικών Δικτύων Αποχέτευσης, Έκδοση 4, 180 σελίδες, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 2011.