Projekti / Programi
Vodarstvo in geotehnika: orodja in metode za analize in simulacije procesov ter razvoj tehnologij
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.20.00 |
Tehnika |
Vodarstvo |
|
| 2.01.00 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.07 |
Tehniške in tehnološke vede |
Okoljsko inženirstvo |
| 2.01 |
Tehniške in tehnološke vede |
Gradbeništvo |
hidravlika, hidrologija, hidrotehnika, geotehnika, laboratorijske raziskave, okoljska geologija, okoljsko inženirstvo, pregradno inženirstvo, matematično modeliranje, numerično modeliranje, simulacije, terenske raziskave, upravljanje tveganj, vodarstvo, zdravstvena hidrotehnika
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
25. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
472 |
26.945 |
25.699 |
54,45 |
| Scopus |
589 |
29.515 |
27.915 |
47,39 |
Raziskovalci (44)
Organizacije (2)
Povzetek
Predlagani raziskovalni program (RP) bo izvajala programska skupina raziskovalcev z dveh ustanov: Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani in Inštituta za hidravlične raziskave iz Ljubljane; njuni raziskovalci so tesno povezani, saj so partnerji tako v tem RP od leta 2004 kot tudi tudi v dvostranskih in večstranskih raziskovalnih projektih. Partnerja sta združljiva glede na laboratorijsko in terensko opremo ter strokovna področja delovanja, kar zagotavlja učinkovito izvajanje RP. Predlagani RP je razdeljen na devet natančno opredeljenih in med seboj povezanih orodij in/ali metod v sinergijskih raziskovalnih skupinah, ki jih vodi znani višji raziskovalec. V vsaki raziskovalni skupini bo več raziskovalcev sodelovalo z jasnim končnim ciljem: razvojem novega orodja, metode ali tehnologije, ki se lahko uporablja na področju vodarstva in geotehnike. Predlagani RP bo podprt z dodatnimi viri, kot so mladi raziskovalci, nacionalne in mednarodne raziskave ter razvojni projekti. Predlagani RP bo osredotočen na razvoj, validacijo in preizkušanje izbranih orodij / metod / tehnologij v realnih okoljih na področju vodarstva in geotehnike z jasnim ciljem, da izboljša naše razumevanje naravnih in umetnih okolij in tehnoloških / infrastrukturnih sistemov za njihovo boljše upravljanje in naše boljše ravnanje z njimi. Raziskovalne skupine se bodo ukvarjale z naslednjimi izzivi: o Analize in modeliranje hidrometeoroloških dogodkov ter prepoznavanje njihovih sprememb zaradi podnebne spremenljivosti. o Inovativne tehnologije in metode za zmanjšanje tveganja vodnih ujm. o Razvoj konceptov, tehnologij, infrastrukture in orodij za krožno upravljanje voda in zaščito vodnih virov. o Analiza in modeliranje interakcij med hidrološkimi procesi, premeščanjem sedimentov in biogeokemičnim kroženjem. o Uporaba naprednih merilnih metod za ocenjevanje kompleksnih lastnosti večfaznega toka in spremljajočih procesov. o Trajnostne rešitve upravljanja voda (v površinskih vodah, vključno s hidroenergijo), ki temeljijo na hidravličnem modeliranju. o Napredni modeli za ocenjevanje zapletenih vodnih in večfaznih pretokov, transporta, razpršitve in vremenskih vplivov onesnaževal. o Razvoj novih metodologij za nadzor strukturnega stanja jezov in drugih hidravličnih objektov. o Zagotavljanje kakovostnih, sledljivih in dostopnih geopodatkov v inženirskih geotehničnih aplikacijah. Cilji RP so v skladu z mednarodnimi dokumenti in pobudami: Zelenim dogovorom EU, Novo urbano agendo, Sendajskim okvirom za zmanjšanje tveganja nesreč 2015-2030, cilji OZN za trajnostni razvoj (6, 7, 11, 13, 14, 17) in Akcijskim načrtom za krožno gospodarstvo. Moto tega RP je izboljšati razlago procesov, ki so del vodnega kroga, s poudarkom na njihovi spreminjajoči se dinamiki v povezavi s hitro spreminjajočimi se človeškimi sistemi - v skladu z znanstvenim desetletjem IAHS "Panta rhei - vse teče".
Pomen za razvoj znanosti
V zadnjih desetletjih je mogoče ob vremenskih dogodkih po svetu, tudi v Evropi, opaziti drugačne vzorce spremenljivosti podnebja (tj. daljša obdobja suše, krajša obdobja močnih padavin itd.). Do danes so človekove dejavnosti posegle v naravne hidrološke režime in ekološke procese. Dejansko so družbeni in okoljski izzivi, povezani z vodo, pogosto osupljivi, kar poudarjajo tudi cilji trajnostnega razvoja ZN. Število smrtnih žrtev in gospodarske škode, ki jo povzročijo z vodo povezane nesreče, kot so poplave in suše, ter zemeljski plazovi, se po vsem svetu močno povečujejo - predvsem zaradi večjega števila prebivalstva, ki živi na območjih delovanja vodnih ujm in tudi zaradi spremenjenega podnebja. Ena najpomembnejših svetovnih gonilnih sil, ki bo v bližnji prihodnosti znatno povečala z vodami povezana tveganja, je rast prebivalstva ter njegova prostorska in časovna dinamika. Drugi dejavniki, kot so spremembe rabe zemljišč, urbanizacija, migracijski vzorci, energetska vprašanja, proizvodnja hrane, izhajajo iz večanja števila prebivalstva in hitrega gospodarskega razvoja. Mnogo teh vzorcev je mogoče opaziti tudi v Evropi, kjer se soočamo z vse pogostejšimi poplavami in sušnimi dogodki, pomanjkanjem pitne vode, težavami s kakovostjo vode in bolj intenzivnimi geomorfološkimi procesi različnega izvora in trajanja, ki povzročajo vse večjo gospodarsko škodo. Podnebna spremenljivost in naraščanje prebivalstva zahtevata prilagajanje in spreminjanje sedanjih pristopov pri upravljanju vodnih virov in na področju geotehnike. Te spremembe zahtevajo celovito razumevanje spreminjajočega se okolja, kar je mogoče doseči izključno s sistematičnim raziskovalnim delom, ki obsega terenske meritve in terenske študije, podprte z laboratorijskimi meritvami in laboratorijskimi študijami ter na koncu z modeliranjem in simulacijami na podlagi pridobljenih terenskih in laboratorijskih podatkov. Cilj raziskovalnega programa (RP) je izboljšati razlago procesov, ki poganjajo vodni krog, s poudarkom na njihovi spreminjajoči se dinamiki, v povezavi s hitro spreminjajočimi se človeškimi sistemi, kar je v skladu z znanstvenim desetletjem 2013-2022 Mednarodnega združenja za hidrološke znanosti (IAHS) z naslovom "Panta rhei - vse teče". Poleg tega obravnavajo cilji RP tudi več nerešenih hidroloških problemov, na primer: "Ali se hidrološki krog ob podnebnih in okoljskih spremembah regionalno pospešuje ali upočasnjuje ter ali obstajajo prelomne točke (nepovratne spremembe)?" in "Kako lahko (ne)gotovost v hidroloških napovedih posredujemo odločevalcem in širši javnosti?" Velik izziv za znanstveno skupnost na področju hidrologije, hidravlike, kakovosti voda in geotehnike je opredeliti ustrezne in pravočasne prilagoditvene ukrepe v nenehno spreminjajočem se okolju. V ta namen so glavne znanstvene vrzeli naslednje: i) nepopolno razumevanje naravnih procesov in povezav z ozračjem / biosfero / človeško družbo; ii) ustrezne tehnike za integracijo in / ali asimilacijo podatkov, iii) vprašanja skaliranja in heterogenosti; iv) zmožnosti napovedovanje naravnih procesov in njihove interakcije ter povratne informacije z družbeno-ekološkimi sistemi; v) energetsko učinkovite (čistilne) tehnologije za čiščenje voda z izkoriščanjem virov (voda, hranila) in izboljšano zmogljivostjo čiščenja voda (npr. odstranjevanje nastajajočih onesnaževal); vi) ocena negotovosti, komunikacija in vključitev v odločanje o prilagodljivem upravljanju virov. Praktični cilj predlaganega RP je izboljšati našo sposobnost napovedovanja dinamike vodnih virov in prispevati k razvoju naprednih tehnologij čiščenja vode z izkoriščanjem virov (voda, hranila in energija) in izboljšanim čiščenjem vode, da bi podprli trajnostni družbeni razvoj v spreminjajočem se okolju. Koncept se osredotoča na hidrološke sisteme kot spreminjajoči se vmesnik med okoljem in družbo, katerih dinamika je bistvenega pomena za določanje varnosti vode, varnosti preskrbe s hrano, varnosti ljudi in družbenega razvoja ter za določanje prioritet za trajnostno upravljanje okolja. Predlagani RP obravnava in je v celoti skladen s prednostnimi nalogami evropskih partnerstev za inovacije - EIP Water: 1) ponovna uporaba in recikliranje vode; 2) obnavljanje virov; 3) integracija vode in energije, ter prednostne naloge Direktive Sveta o uveljavljanju naprednih, sodobnih, integriranih tehnologij zdravljenja. Interdisciplinarnost bomo zagotavljali s povečanimi prizadevanji za povezovanje družbeno-ekonomskih in okoljskih ved ter s poudarjanjem pomena monitoringa, tehnik analize podatkov, laboratorijskega dela in uporabe orodij za modeliranje. Izvirnost rezultatov bo potrjena s prijavo patentov na področju naprednih tehnik spremljanja, z izboljšanjem obstoječih orodij, metod in tehnologij, da bi povečali njihovo stroškovno učinkovitost, prijaznost do uporabnika in uporabnost v praksi s strani različnih zainteresiranih strani (uporabniki vode, oblikovalci politik, lokalne in državne oblasti itd.) s prenosom inovativnih rešitev za zahtevne probleme v vodarstvu in geotehniki v resnično inženirsko dnevno prakso, z vrhunskimi objavami v revijah in s širjenjem rezultatov raziskav na doktorske in magistrske študente.
Pomen za razvoj Slovenije
21. stoletje je stoletje voda. Številni konflikti v tem stoletju bodo nastajali zaradi voda in ne več samo zaradi nafte. Nekatere države so že v svoje ustave zapisale pravico do vode. Na nova vprašanja, povezana s podnebnimi spremembami, je treba odgovoriti na področju hidroloških znanosti in geotehnike. Številni problemi v geotehniki so povezani z vodo (podtalnica, izcejanje voda, vsebnost vode, porni tlaki itd.) in za okolju prijaznejše rešitve so potrebna skupna prizadevanja različnih strokovnjakov. Zaradi sprememb, povezanih s podnebjem, se bo pojavilo veliko novih težav, zato je pomembno, da izboljšamo razumevanje celotnega vodnega kroga (tako na površini Zemlje kot pod njo) - zgolj zaščita vodnih virov in zagotavljanje pitne vode več ne zadostujeta. Potrebna je izboljšana raba naravnih virov, vključno z vodami in tlemi, pri tem pa se moramo usmerjati na zelena mesta, krožno gospodarstvo pa tudi skrb za varnejše okolje za človeštvo s skupnimi prizadevanji za zmanjšanje tveganja geološko in hidrološko pogojenih nesreč, v prizadevanjih za izgradnjo odpornejše družbe in gospodarstva. Unescova katedra (https://www.unesco-floods.eu/) na Univerzi v Ljubljani za zmanjšanje tveganja ob vodnih ujmah bo omogočala ob sodelovanju z Mednarodnim raziskovalnim združenjem za varstvo pred naravnimi tveganji v gorskem okokje INTERPRAEVENT in Mednarodnim konzorcijem za zemeljske plazove razširjati in preverjati naše raziskovalne rezultate po vsem svetu. Škode zaradi vodnih ujm se še naprej povečujejo po vsem svetu (poplave, plazovi), medtem ko so razpoložljivi vodni viri vse bolj redki (suše), tudi zaradi povečanega onesnaženja vode zaradi rasti prebivalstva in urbanizacije. Povečana proizvodnja hrane veča zahteve za vodo in za fosfatna gnojila. Zaradi naraščajočega globalnega izziva pomanjkanja fosforja, kar ima resne posledice za prihodnjo varnost preskrbe s hrano, je treba uporabljeni fosfor predelati za ponovno uporabo kot gnojilo v proizvodnji hrane, da nadomestimo vse redkejše in dražje fosfatne kamnine. Raziskave v eksperimentalnih porečjih so sestavni del študij, ki jih je izvedla regionalna skupina AMHY Unescovega projekta FRIEND in združenje ERB (eksperimentalna porečja). V okviru programa HELP UNESCO in ERB bomo vzdrževali eksperimentalne porečja za terenska opazovanja in raziskave skupaj z raziskovalci iz drugih držav. Raziskovalni projekti na področju vodnega okolja in njihovo upravljanje so med prednostnimi nalogami EU. Predlagani RP utira pot do visoke ravni hidravlične in energetske učinkovitosti v čistilnih napravah z ustvarjanjem inovativnih rešitev, ki jih bodo lahko ponovili komunalni upravljavci na čistilnih napravah in široka paleta vodno intenzivnih industrij. S premagovanjem stigme stroškovno in energetsko intenzivnih postopkov pridobivanja CO2 in blata se bo bistveno spremenil komunalni in industrijski vodni vod. RP bo prispeval k temu, da bodo predelovalne industrije postale manj odvisne od vode, hkrati pa bo zagotovila učinkovito upravljanje drugih virov (npr. surovin in energije). Družbeni cilj predlaganega RP je tudi pridobiti sladko vodo in jo narediti primerno za človeške dejavnosti, da se omogoči trajnostni razvoj človeških dejavnosti brez nepopravljivih vplivov na naravne vire. Poleg tega bo RP prispeval tudi k doseganju več ciljev trajnostnega razvoja (SDG) ali globalnih ciljev, kot so SDG6 Čista voda in sanitarije, SDG7 Ugodna in čista energija, SDG11 Trajnostna mesta in skupnosti, SDG13 Podnebni ukrepi, SDG14 Življenje pod vodo, SDG15 Življenje na deželi, SDG17 Partnerstvo za cilje. Ti cilji so pomembni tako s svetovne perspektive kot tudi z vidika Slovenije (tj. lokalno), saj je Slovenija prepoznala pomen trajnostnega razvoja. Nekateri od prej naštetih ciljev trajnostnega razvoja so tudi prednostne naloge Slovenije v prehodu na nizkoogljično in krožno gospodarstvo (SDG 8, 9, 12, 13) za ukrepe trajnostnega razvoja (Vlada Slovenije, 2017; 2020). Poleg tega so prednostna področja Slovenije pri ciljih trajnostnega razvoja z okoljsko razsežnostjo cilji trajnostnega razvoja 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 in 15. Tako bo RP z dobro povezavo z industrijskim sektorjem, javnimi zavodi, nacionalnimi in javnimi inštituti, izobraževanjem praktičnih inženirjev itd. pomagala doseči navedene cilje.
