Projekti / Programi
Vodarstvo in geotehnika: orodja in metode za analize in simulacije procesov ter razvoj tehnologij.
01. januar 2017
- 31. december 2021
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.20.00 |
Tehnika |
Vodarstvo |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T220 |
Tehnološke vede |
Gradbeništvo, hidravlika, priobalna tehnologija, mehanika zemljin |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.07 |
Tehniške in tehnološke vede |
Okoljsko inženirstvo |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
hidravlika, hidrologija, hidrotehnika, geotehnika, laboratorijske raziskave, okoljska geologija, okoljsko inženirstvo, pregradno inženirstvo, matematično modeliranje, numerično modeliranje, simulacije, terenske raziskave, upravljanje tveganj, vodarstvo, zdravstvena hidrotehnika
Raziskovalci (46)
Organizacije (2)
Povzetek
Predlagani raziskovalni program (RP) bo izvajala programska skupina (PS) raziskovalcev z dveh institucij: UL FGG in IHR; instituciji sta tesno povezani, partnersko sodelujeta v tem ARRS RP od leta 2004 kot tudi v drugih dvostranskih in večstranskih raziskovalnih projektih. Partnerja sta kompatibilna glede laboratorijske in terenske opreme in strokovnega področja, kar zagotavlja učinkovito izvajanje RP.
Predlagani RP je strukturiran v 16 dobro opredeljenih in povezanih orodij/metod/tehnologij in sinergijskih raziskovalnih podskupin, od katerih vsako podskupino osebno vodi priznani raziskovalec. V vsaki raziskovalni podskupini bo sodelovalo več raziskovalcev z jasnim končnim ciljem: razvoj novega orodja, metod ali tehnologij, ki jih lahko uporabimo na področju vodarstva in geotehnike. Predlagani RP bodo podpirali dodatni viri, kot so mladi raziskovalci ter nacionalni in mednarodni raziskovalni in razvojni projekti.
Predlagani RP se bo usmeril na razvoj, potrjevanje in preizkušanje (v realnem okolju) izbranih orodij/metod/tehnologij na področju vodarstva in geotehnike z jasnim ciljem izboljšanja našega razumevanja naravnih okolij in kulturnih krajin ter tehnoloških/infrastrukturnih sistemov za boljše vodenje in upravljanje. Predlagane cilje povzemamo v nadaljevanju:
Analize in simulacije relevantnih parametrov, ki vplivajo na nesreče in nevarnosti, povezane z vodami, in geotehnična tveganja.
Razvoj terenskih meritev in modelnih orodij za raziskave interakcij med hidrološkim krogom in biogeokemijskim kroženjem snovi.
Modeliranje in analiza hidrometeoroloških dogodkov in njihovih posledic s poudarkom na ekstremnih dogodkih v spreminjajočem se okolju.
Razvoj inovativnih orodij in tehnik za monitoring najpomembnejših parametrov v tekočih in stoječih vodah.
Razvoj geomorfometričnih metod za izboljšano modeliranje nevarnih procesov na zemeljskem površju.
Razvoj naprednih tehnologij čiščenja odpadnih voda.
Nadgradnja in izboljšava naprednih modelnih orodij PCFLOW2D za simuliranje povprečne globine površinskega vodnega toka.
Uvedba inovativne opreme in tehnik za spremljanje dinamičnega odziva masivnih betonskih pregrad.
Razvoj naprednih modelnih orodij za oceno specifičnih hidravličnih, ekohidravličnih in geomorfoloških pojavov v vodotokih in morskem okolju.
Krožno gospodarstvo v vodarstvu za zapiranje zanke med potrebami po vodi, rabo vode in vodnimi viri.
Vzdolžna prehodnost in povezljivost rečnih habitatov.
Hidravlične modelne raziskave hidroenergetskih objektov.
Brezdotično merjenje plitvih tokov.
Uporaba osmotske sukcije za hitro in zanesljivo prepoznavanje soli v porni vodi slabo prepustnih zemljin.
Raziskave likvifakcije tal.
Razvoj naprednih tehnik modeliranja in spremljanja za oceno nevarnosti in tveganj zaradi zemeljskih plazov ter ublažitev njihovih posledic.
Pomen za razvoj znanosti
V zadnjih desetletjih po svetu in tudi v Evropi pri različnih vremenskih dogodkih opažamo spremenjene vzorce podnebne spremenljivosti. Ob tem so človekove dejavnosti pogosto negativno vplivale na naravne hidrološke režime in ekološke procese. Družbeni in okoljski izzivi v povezavi s problemi, povezanimi z vodami, so pogosto osupljivi. Občutno se povečuje zlasti število smrtnih žrtev in ekonomska škoda, ki jo povzročajo nesreče, povezane z vodo, kot so poplave, suša, zemeljski plazovi, pogrezanje tal, predvsem kot posledica naraščanja prebivalstva na ranljivih območjih, dovzetnih za nesreče, povezane z vodo. Med ključnimi dejavniki, ki bodo v bližnji prihodnosti bistveno povečali nevarnosti, povezane z vodo, sta rast prebivalstva in njegova družbena in časovna dinamika. Drugi dejavniki, kot so spremembe rabe tal, urbanizacija, migracijski vzorci, energetika in proizvodnja živil, izhajajo iz demografskih sprememb in gospodarskega razvoja. Številne izmed teh vzorcev opažamo tudi v Evropi, kjer se srečujemo s čedalje bolj pogostimi poplavami in sušami, pomanjkanjem pitne vode, vprašanji kakovosti vode in vse intenzivnejšimi geomorfološkimi procesi različnega izvora in trajanja, ki povzročajo vse večjo gospodarsko škodo. Podnebna spremenljivost in trendi gibanja prebivalstva zahtevajo prilagoditve in spremembe trenutnih pristopov k upravljanju vodnih virov in v geotehniki. Te spremembe zahtevajo celovito razumevanje spreminjajočega se okolja, to pa lahko dosežemo le sistematskim raziskovalnim delom, ki zajema terenske meritve in raziskave, podprte z laboratorijskimi meritvami in raziskavami ter ne nazadnje z modeliranjem in simulacijami, ki temeljijo na pridobljenih terenskih in laboratorijskih podatkih.
Glavni moto raziskovalnega programa (RP) se, v skladu z novim desetletjem znanosti 2013–2022 Mednarodnega združenja hidroloških znanosti (IAHS), glasi »panta rhei – vse teče«. Namen »panta rhei« je izboljšati poznavanje procesov vodnega kroga, s poudarkom na njihovi spreminjajoči se dinamiki v povezavi s hitro spreminjajočimi se človeškimi sistemi.
Veliki izziv znanstvene skupnosti na področjih hidrologije, hidravlike, kakovosti vode in geotehnike je prepoznati ustrezne in pravočasne ukrepe prilagajanja v nenehno spreminjajočem se okolju. Ugotavljamo, da so poglavitne znanstvene vrzeli naslednje: i) nepopolno razumevanje naravnih procesov in povezav z atmosfero/biosfero/človeško družbo; ii) ustrezne metode povezovanja in/ali vključevanja podatkov, iii) vprašanja nivoja in heterogenosti; iv) zmožnosti napovedovanja naravnih procesov in vzajemnega delovanja in povratnih učinkov z družbeno-ekološkimi sistemi; v) energetsko učinkovite tehnologije (odpadnih) voda z obnovo virov (vode, hranil) in izboljšanje zmožnosti čiščenja vode (npr. odstranjevanje novih onesnaževal); vi) ocena negotovosti, sporočanje in vključevanje v sprejemanje odločitev v zvezi s prilagodljivim upravljanjem virov. Ne nazadnje prepoznavamo potrebo po aktivnejšem prenosa znanja v ustrezne politike.
Praktični cilj predlaganega RP je izboljšati zmožnosti napovedovanja dinamike vodnih virov in prispevati k razvoju naprednih tehnologij čiščenja vode z obnovo virov (vode, hranil in energije) in izboljšanju čiščenja vode, za spodbujanje trajnostnega družbenega razvoja v spreminjajočem se okolju. Ta koncept poudarja hidrološke sisteme kot spreminjajoče se vmesnike med okoljem in družbo, katerih dinamika je ključna za določanje zanesljive preskrbe z vodo in hrano, človekove varnosti in razvoja ter določanja prednostnih ciljev trajnostnega upravljanja okolja. Predlagani RP obravnava in je v celoti v skladu s prednostnimi cilji evropskih partnerstev za inovacije v zvezi z vodo – EIP Water: 1) ponovna uporaba in recikliranje vode; 2) obnova virov; 3) vodno in energetsko povezovanje, in prednostnimi cilji direktive Sveta 96/61/ES z dne 24. septembra 1996 o naprednih, sodobnih in celovitih tehnologijah čiščenja. Okrepili bomo prizadevanja po večji interdisciplinarnosti za prem
Pomen za razvoj Slovenije
21. stoletje je stoletje vode. Pričakovati je, da spori v tem stoletju ne bodo potekali zaradi (surove) nafte, temveč zaradi vode. Nekatere države so pravico do vode vključile v svojo ustavo. Rešitve problemov, povezanih s porajajočimi podnebnimi spremembami, bo treba reševati tudi na področju vodarstva, vodne tehnologije in geotehnike. V geotehniki je veliko problemov povezanih z vodo (podtalnica, pronicanje, vsebnost vode, tlak itn.), zato so za njihovo reševanje in doseganje okolju bolj prijaznih rešitev potrebna skupna prizadevanja. Zaradi podnebnih sprememb se bo pojavilo veliko novih težav, zato je treba izboljšati razumevanje celotnega vodnega kroga (nad in pod zemeljskim površjem) – zgolj zagotavljanje varstva vodnih virov in oskrbe s pitno vodo ne zadošča več. Izboljšati moramo rabo naravnih virov, tudi vode in tal, če se želimo usmeriti v zelena mesta, spodbujati »krožno gospodarstvo« in varnejše geookolje za človeštvo s skupnimi prizadevanji za zmanjševanje tveganj ob vodnih ujmah in geotehničnih tveganj, in tako povečati odpornost družbe in gospodarstva. UNESCO Katedra za zmanjševanje tveganj ob vodnih ujmah (WRDRR) na UL FGG in Svetovni forum o zemeljskih plazovih (WLF) bosta pomagala pri širjenju in preverjanju rezultatov po svetu.
Škoda zaradi vodnih ujm se povsod po svetu povečuje (npr. zaradi poplav, zemeljskih plazov), razpoložljivi vodni viri pa so vse redkejši (npr. zaradi suš) kot posledica vse večjega onesnaževanja voda zaradi naraščanja prebivalstva in urbanizacije. Vse večje povpraševanje po hrani vodi v povečanje potreb po npr. fosfornih gnojilih. Zaradi vse večjih svetovnih izzivov, povezanih s pomanjkanjem fosforja, kar ima resna posledice za prihodnjo zanesljivo preskrbo s hrano, je treba spodbuditi vračanje in ponovno uporabo fosforja kot gnojila v proizvodnji živil kot nadomestek vse redkejšega in dražjega naravnega fosfata. Raziskave RP bodo pomembno prispevale k skupnim svetovnim naporom za ublažitev posledic naravnih nesreč (INTERPRAEVENT, UNESCO IHP in WLF). Vključitev UNESCO katedre WRDRR v RP bo pomagala širiti in vključevati rezultate naših raziskav po celem svetu. Raziskave na eksperimentalnih porečjih so sestavni del raziskav, ki jih izvaja regionalna skupina AMHY v okviru projekta FRIEND Unesco in združenja Experimental and Representative Basins (ERB). Eksperimentalna porečja bomo uporabljali za opazovanja in raziskave skupaj z raziskovalci iz drugih držav v okviru progama HELP Unesco in ERB. Raziskovalni projekti, ki se ukvarjajo s problematiko vodnih okolij in njihovega upravljanja, so med prednostnimi nalogami EU. Predlagani PR utira pot visoki ravni vodne in energetske učinkovitosti čiščenja odpadnih voda z oblikovanjem inovativnih rešitev, ki jih bodo lahko replicirali upravljavci komunalnih podjetij in v vodno intenzivnih industrijah. To bo bistveno spremenilo komunalno in industrijsko čiščenje odpadnih voda, s tem pa bomo premagali stigmo o stroškovno in energetsko potratnih postopkih ter proizvodnji CO2 in odpadnega blata. RP bo pripomogla, da bodo industrije za predelavo manj odvisne od vode in obenem zagotavljale učinkovito upravljanje drugih virov (npr. surovin in energije). Družbeni cilj predlaganega RP je tudi pridobivanje sladke vode, primerne za človekove dejavnosti; to bo omogočalo trajnosti razvoj človekovih dejavnosti brez nepopravljivih vplivov na naravne vire.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
