Inleiding. Prof. dr. ir. Erik TOORMAN. Fluïdummechanica / vloeistofmechanica. toepasbaar op vloeistoffen én gassen

Transcriptie

1 Hydraulica Inleiding Prof. dr. ir. Erik TOORMAN Hydraulica? Fluïdummechanica / vloeistofmechanica toepasbaar op vloeistoffen én gassen Hydraulica = civiel-technische toepassing van vloeistoffenmechanica op stilstaand water (hydrostatica), of bewegend water (hydrodynamica). Aerodynamica = toepassingen op lucht > vooral werktuigkunde, maar ook bouwkundige toepassingen 1

2 Hydraulica & Bouwkunde? Water als topprioriteit 98% van al het water op aarde = zout Van de resterende 2% zoetwater bevindt zich 85% in ijs (poolijs, gletchers, etc) 14% in grondwater 0.55% in meren en reservoirs 0.29% in bodemvocht 0.05% in atmosferische waterdamp 0.004% in rivieren 2

3 Hydraulica & Bouwkunde Hydrostatica = wateropslag Hydrodynamica = waterbeweging Sanitaire Hydraulica Urbane Hydraulica Rivierhydraulica Estuariene & Kusthydraulica Sedimenttransport Grondwaterhydrologie Windbelasting op structuren Klimaatbeheer in gebouwen (H V AC) Waterdistributie 3

4 Sanitaire Hydraulica Water aan- en afvoer in gebouwen Aanvoer: waterleidingen, centrale verwarming Afvoer: afvoerleidingen Opslag: reservoirs (emmer, boiler, toilet, regenwatertank, ) Cursus: Hydraulica Hydrostatica Hydrodynamica Turbulentie Stroming (onder druk) in leidingen Waterdistributie 4

5 Wateropslag Urbane Hydraulica Water in de anthropogene omgeving Aanvoer: drinkwaterleidingen, irrigatie, Opslag: (wacht)bekkens, reservoirs, stuwmeren, watertorens, overstromingsgebieden, Afvoer: rioleringen, kanalen, drainage, Grondwaterhydrologie Bronbemaling Cursussen: Hydraulica (Hydrostatica & Stroming in leidingen) Open-Channel Flow (1ste Master) Prof. E. Toorman inclusief Intoduction to Sediment Mechanics Rioleringen (1ste Master) Prof. P. Willems P&O Waterwinning & Waterdistributie (1ste Master) Prof. E. Toorman 5

6 Bronbemaling Rivierhydraulica Water in natuurlijke waterlopen Hydrologie: afvoer, regen & klimaat Morfologie (sedimentmechanica) Hydraulische (controle)structuren Scheepvaart Hydrometrie: meettechnieken Rekenmethodes: conceptuele en 1D (soms 2D) modellen Cursussen Open-Channel Flow (1ste Master) Prof. E. Toorman inclusief Basis Sedimentmechanica Waterloopkunde (1ste Master) Prof. P. Willems Waterbouwkunde (2de Master) Prof. J. Monbaliu 6

7 Integrale modellering regenafvoer rioleringsnetwerken & rivieren overstromingsrisico s Bridge over tributary (culvert + weir) TRIBUTARY Left floodplain Right floodplain MAIN RIVER Spills Calculation nodes numerical scheme Waterbuffering 7

8 Estuariene & Kusthydraulica Water in estuaria, kusten en continentale zeeën Stromingen & Golven Sedimenttransport (morfologie, baggerproblematiek, ) Interactie/koppeling van stroming, golven & sedimenten Structuren (harde of zachte verdediging (dijken,..), havens, ) Rekenmethodes: 2D en 3D numerieke modellen Cursussen: Open-Channel Flow (1ste Master) Prof. E. Toorman inclusief Basis Sedimentmechanica Kustwaterbouwkunde (2de Master) Prof. J. Monbaliu Golven, getijden, klimaatseffecten, morfologie, P&O Flexibele Constructie (2de Master) Prof. J. Monbaliu Keuzevak Baggeren (docenten van DEME & Jan De Nul) 8

9 9

10 Strandafslag door storm Strand van Oostende na Sinterklaasstorm SPH validation: Zeebrugge 10

11 SPH: waves + landslide KU Leuven Télémac Scheldemodel 11

12 Sedimentmechanica = multi-schaal probleem 2-phase VOF 12

13 Simulated mud transport in the Scheldt KU Leuven Open-Télémac Scheldt & Belgian Coast model Sedimenttransport kust van Suriname Terra/MODIS image by NASA 13

14 Kustmodel Suriname (Télémac 2D) Erosie-sedimentatie van modderbanken na 3 maanden (Hermans & Kroeders, MSc thesis, KULeuven, 2012) Uitdagingen Klimaatverandering zeespiegelstijging bedreigde kustgebieden meer extreme regenbuien toename overstromingen (riool & rivier) meer extreme droogtes (hittegolven) watertekorten Socio-economische groei: toename infrastructuur toename baggerwerken bedreiging waterkwaliteit 14

15 Tewerkstelling* Overheid & Beheer MOW Waterbouwkunidg Laboratorium (Borgerhout) MOW Afdeling Maritieme Toegang MOW Afdeling Kust Vlaamse Milieumaatschappij (VMM) Aquafin Havenbedrijven (Antwerpen, Gent, Zeebrugge, ) NV Zeekanaal Waterbouwkundige studiebureaus (SB) Antea, IMDC, Hydroscan, buitenlandse SBs in BE, Industrie Baggeren (DEME, Jan de Nul) Offshore Academisch onderzoek & adviesverlening * onvolledig Coastal & Ocean Basin (Oostende) under construction Tsunami Wave Basin Oregon State University 15

16 Niet alleen water Tacoma Bridge 16

17 Tacoma Bridge Windbelasting op Structuren Winddruk Excitatie van trillingen t.g.v. turbulentie Wandelcomfort (urbane aërodynamica) Regenslag Cursussen: Grenslaagtheorie (deze cursus) Dynamica van constructies (2de Master) Prof. G. Lombaert Stedenbouwkundige fysica (keuzevak) Prof. B. Blocken 17

18 Windbelasting op gebouwen Wandelcomfort tussen gebouwen 18

19 Bouwfysica Klimaatbeheersing Ventilatie Verwarming Warmtepompen Cursussen Bouwfysica (Bach) Energie, binnenklimaat & installaties in gebouwen (Master) Verder specialiseren? Master thesis (eventueel Erasmus) Doctoraat bij één van de drie onderzoeksgroepen: Urbane & Rivierhydraulica Prof. P. Willems Estuariene & Kusthydraulica Prof. J. Monbaliu Sedimentmechanica Prof. E. Toorman zie de website: 19

20 VRAGEN? Infodagen MAART Faculteit Geneeskunde Faculteit Bewegings- en Revalidatiewetenschappen Faculteit Ingenieurswetenschappen 25 MAART Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Faculteit Wetenschappen Faculteit Psychologie en Pedagogische Wetenschappen Faculteit Sociale Wetenschappen Faculteit Theologie een Religiewetenschappen Faculteit Farmaceutische Wetenschappen 22 APRIL Faculteit Industriële Ingenieurswetenschappen Faculteit Rechtsgeleerdheid Faculteit Economie en Bedrijfswetenschappen Faculteit Letteren Hoger Instituut voor Wijsbegeerte 20