Projekti / Programi
Hidrotehnika, Hidravlika in Geotehnika
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.20.00 |
Tehnika |
Vodarstvo |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| 2.05.00 |
Tehnika |
Mehanika |
|
| 2.13.00 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T220 |
Tehnološke vede |
Gradbeništvo, hidravlika, priobalna tehnologija, mehanika zemljin |
Ekološko inženirstvo, Fizični in matematični modeli, Geotehnika, Hidravlika, Hidrologija, Hidrotehnika, Informatika, Inženirska in okoljska geologija, Inženirske gradnje, Mehanika tal, Mehanika tekočin, Monitoring, Relacijske baze podatkov, Varstvo okolja, Vodno gospodarstvo, Umetna inteligenca, Zdravstvena hidrotehnika, Zmanjševanje ogroženosti in škod
Raziskovalci (54)
Organizacije (2)
Povzetek
Združeni sta dve raziskovalni skupini. Prva povezuje matematično in fizično modeliranje z orodji umetne inteligence (AI), s podatkovnimi bazami in merilnimi tehnologijami. V drugi Geotehniška znanja dopolnjujejo Hidrologijo za raziskovanje hidroloških in geoloških tveganj. Skupni cilji so zmanjševanje ogroženosti, ranljivosti in škod, razvoj monitoringa, terenskih in laboratorijskih meritev in novih inženirskih orodij. Hidravlične in ekološke modele naravnih in antropogenih procesov podpirajo podatkovni modeli in metode strojnega učenja. Sklop hidrološke in geotehnične povezave okolja in gradenj pa analizira tveganja zaradi naravnih ali antropogenih procesov, ki so podprta s terenskimi in laboratorijskimi meritvami. Dolgoročne cilje določa EU direktiva in vsebine iz mednarodnega prostora, npr. o ravnanju ob nesrečah (npr. FEMA-USA), o gospodarjenju z obalnim območjem (ICAM), ravnanju s sedimenti (ALPINE SPACE), pa tudi slovenske ali regionalne razmere (vodna telesa, plazovi, geotehnične gradnje ipd.). Za Vodno gospodarstvo, Ekološko inženirstvo in Zdravstveno hidrotehniko razviti hidravlično-ekološki modeli povezujejo hidrodinamične in ekološke transportne procese (voda, sedimenti, onesnaženja) za raziskave vodnogospodarskih objektov ter posegov v vode. Pri temeljni Hidravliki so hibridni modeli meritev in matematičnih modelov podprti s podatkovnimi bazami in orodji AI. Modeli nenewtonskih tekočin (npr. drobirski tokovi, snežni plazovi) omogočajo analizo ogroženosti prostora in pričakovanih škod. Integralno gospodarjenje z vodami na povodjih zahteva sintezne raziskave stanja vodnih teles, varnosti in zanesljivosti oskrbe prebivalstva, varovanje habitatov ipd., zato se nadaljujejo raziskave povezanosti voda kopnega in morja (iz 5. OP - Idrijca, Soča in morje). V Inženirski ekologiji se raziskuje zmanjševanje onesnaženj, procese samočiščenja, operativni vidiki (scale-up problemi, varnost, zanesljivost), indikatorji izgrajenosti oz. delovanja infrastrukture in razvoj tehnologij čiščenja pitnih in odpadnih voda z nizkimi stroški. Raziskave fizikalno-bio-geo-kemijskih procesov v vodah vodijo v razvoj konceptualnih in strojno naučenih determinističnih in stohastičnih metod in modelov in izdelavo meta-knjižnice osnovnih gradnikov ekoloških modelov. Infrastrukturno podporo nudijo raziskave o večdimenzijskih analizah podatkovnih okolij in OLAP, kar omogoča tudi tehnično-ekonomsko-pravne analize. Cilji Geotehnike so usmerjeni v varovanje in racionalno rabo prostora, podprtega z raziskavami o plazovih (sprožilni dejavniki plazenja, dejavnosti pri nastanku plazu idr.), ter, zaradi večjega varstva okolja, z raziskavami o možni večji izkoriščenosti podzemnega prostora. Raziskovana bo rehabilitacija degradiranih tal in deponij, razvoj modelov, merilnih metod in presoje vplivov gradnje podzemnih objektov, njihova racionalizacija in vplivi gradnje na obstoječe objekte. Pridobivana bodo znanja o obnašanju materialov iz slovenskega geookolja, o vplivih vlažnosti, prekonsolidacije, zasičenosti in sukcije na stabilnost in trajnost materialov in konstrukcij ter o obnašanju materialov pri zelo majhnih do porušnih deformacij. Hidrologija raziskuje napoved poplav in gibanje podzemnih voda ter vpliv klimatskih sprememb za razvoj vrednotenja ekološke kakovosti vodotokov in vodnih habitatov v Sloveniji, regionalizacijo erozivnosti padavin kot erozijskega dejavnika površinske erozije tal in intenzitete erozijskih pojavov, regionalizacijo odtočnega režima, razvoj hidrološkega monitoringa zemeljskih plazov, ter nadaljevanje hidroloških meritev na povodju Dragonje in Notranjske Reke, oz. nove meritve na Gradaščici, v urbanem prostoru, in razvoj (za Slovenijo) metod določanja ogroženih območij zaradi zemeljskih plazov. Izdelava informacijskega sistema voda v RS na spletnih straneh naj bi služila za spremljanje hidroloških pojavov, za upravljanje voda, za razvoj metod optimalnega upravljanja vodnega režima povodij, za revitalizacije vodotokov ...
Pomen za razvoj znanosti
Opravljene raziskave so v najvišji prioriteti raziskav, ki jih podpirajo EU (npr. preko WFD), in mednarodne komisije po konvencijah na področju voda (Helsinki, Barcelona, Donava itd.), varovanja prostora in okolja. Rezultati so primerjani s tujimi dosežki, kar je doseženo z uspešnim vključevanjem raziskovalcev v vrsto mednarodnih programov, projektov in drugih aktivnosti (izmenjav). V prvem, kratkem obdobju so nekateri rezultati že visoko v svetovnem merilu, saj gre za nadgradnjo oz. posodobitev modelov oz. znanja iz prejšnjih raziskovalnih obdobij - gre npr. za razvoj hidravlično-ekoloških modelov, metode in obdelave terenskih in/ali laboratorijskih meritev, uporabo orodij AI ali pa večparametrske analize z uporabo podatkovnih baz. Raziskave se v takšnih primerih uveljavljajo v svetovnem merilu zaradi prvenstvenega obravnavanja tematike, ali izboljšanega modeliranja novih, kompleksnih pojavov. Drugi, prav tako pomemben sklop raziskovalnih rezultatov se nanaša na skladnost oz. različnost (vodnega) okolja v Sloveniji, kadar gre za primerjalne analize z državami iz sorodnih (eko)regij. Tudi tu se nekatere opravljene raziskave, ki so bile izvirne v RS, prenašajo na območju regije (npr. metodologija pričakovanih poplavnih škod, ki je predstavljena tako v Avstriji, kot Italiji oz. na Hrvaškem), druge so pomembne zaradi analitične obdelave posebnosti slovenskih razmer (ali dogodkov, npr. plaz Mangart), tretje zopet uveljavljajo izvirni prispevek v pristopu h gospodarjenju z vodami (npr. določanje občutljivih območij slovenske obale). Prav tako prinašajo nova znanja v svetovnem merilu naše raziskave, ki uporabljajo metode umetne inteligence za analizo ekoloških podatkov (npr. limnologija jezer) in gradnjo simulacijskih modelov (npr. optimizacija delovanja vodovodnega sistema v primeru požara, optimizacija z vodo povezanih subjektov (npr. HE). Disertacija, ki je v končni fazi, je zastavljena kot sinteza dosedanjih objav v svetovnem merilu, kar pomeni, da so raziskovalni dosežki že širše ovrednoteni. Podlaga za uspešne raziskave so vse pogosteje tudi prostorsko locirani podatki, saj RP obravnava vsebine, ki so vezane na (neenakomerno porazdeljene) naravne danosti. Da bi bili čimbolj uporabni, se raziskuje tudi, na kakšen način naj bodo izdelane njihove logične sheme, da bodo v prihodnje lahko ustrezno urejene navezave na druge (javne) baze podatkov in nato redno vzdrževane. V naši PS razvita metodologija povezovanja podatkov s pomočjo standardiziranih klasifikacij odpira nove pristope, zato nastajajo nove metodologije za analize tehnično-pravno-ekonomskih relacij. S takšnimi orodji je bila izdelana izvirna, jasno določljiva struktura območij (gostote) poselitve, tj. aglomeracij. Z analizami povezljivosti z drugimi prostorskimi oz. sektorskimi potrebami načrtovalcev, pa se je nadgradila in posodobila, saj je z ustrezno logično shemo organizirana tako, da predstavlja izvorno, izhodiščno platformo za vrsto programov razvoja oz. za načrte posegov v prostor. Pomembnost raziskav na fizičnih modelih strmo narašča, saj se pojavlja cela vrsta vse zahtevnejših posegov v vode (npr. HE, pitna voda, ipd.) - najmanj težavne lokacije oz. naravne danosti so že izkoriščene. Zato je raziskovanje usmerjeno tudi v razvoj lastne sodobne strojne in programske opreme, ki ohranja pomembno razvojno možnost, da Inštitut za hidravlične raziskave opravlja raziskave, ki so potrebne za mednarodno priznano hidravlično modeliranje. Hidrološke raziskave, ki so bile prijavljene oz. so v prvem obdobju izvajane so programsko vsklajene z mednarodnim hidrološkim programom Unesca. Uvrščajo se v skupino neposrednih, skupnih svetovnih naporov za zmanjševanje posledic naravnih nesreč (INTERPRAEVENT, UNESCO). Vključitev v druge raziskovalne programe daje tudi dodatne učinke, tudi kot možnost dodatnih raziskav na podlagi terenskim meritev, dolgoročnejših opazovanj in inženirskih kartiranj.
Pomen za razvoj Slovenije
Urejeno, zdravo vodno okolje, varovanje voda in varovanje pred vodami oz. z vodo povezanimi viri nevarnosti (npr. plazovi), zadostne količine vode za smotrno rabo in preprečevanje z vodo povezanih bolezni so osnovni postulati ustreznega gospodarjenja z vodami oz. izhodišča za urejene razmere oz. za razvoj družbe. Če sta voda in gozd največji slovenski primerjalni prednosti, sodijo področja raziskav tega RP med najvišje slovenske prioritete. Ker pa so hkrati naravne in antropogene značilnosti v Sloveniji precej enkratne in raznolike, so tudi z vodo povezane raziskave nekoliko specifične za Slovenijo. Kaj je javni interes (npr. na področju voda) že določa tudi stopnjo prioritete posameznega sklopa raziskav. Znanstvena spoznanja (splošna ali slovensko specifična) bodo v pomoč pri izdelavi strokovnih podlag za odločanje o trajnostni rabi, varovanju in razvojnih možnostih, ki jih vodno okolje RS omogoča. RP prinaša pomembne temeljne vsebine in znanja, ki bodo lahko uporabljena za izdelavo strokovnih podlag. Le-teh pa ni mogoče ne pripraviti, ne ocenjevati, če ni ne znanja ne orodij za ustrezno obravnavo ogroženosti družbe, izraženi v obliki omejitev razvoja in antropogenih dejavnosti, analiziranju izpostavljenosti in ovrednotene (pričakovane) škode ter drugih stroškov infrastrukturne opremljenosti družbe oz. okoljskih stroškov (ugotovljenih npr. z ekološkimi modeli ipd.). Raziskave, ki so se izvajale, so zato zelo pomembne za razvoj Slovenije, saj so usmerjene tudi v podporo tako sektorskih kot integralnih oblik načrtovanja razvoja - npr. obalnega območja, kmetijstva (program voda za hrano), pa tudi urejanja in varovanje že uveljavljenih zavarovanih območij (npr. Škocjanski zatok itd.) oz. za aktivnosti za varovanja prostora (pred plazovi, ipd.). Evidenca pojavov, brez poznavanja procesov in gonilnih sil ne zadošča. Zato RP prispeva k razvoju metod za razumevanje procesov in za ovrednotenje antropogenih možnosti za posege vanje. Za razvoj v RS bodo še predvsem pomembni tudi robni pogoji, tj. danosti oz. omejitve, ki bodo sprejete v okviru načrtovanja na povodjih in porečjih. Raziskovalni program s svojimi rezultati prinaša podporo izdelavam različnih nacionalnih programov dejavnosti, ki segajo v vodno okolje oz. v ogrožene predele slovenskega prostora. Pozamezni večji posegi v slovenski prostor, kot so npr. program gradnje (avto)cest, izgradnje vodnih elektrarn na Spodnji Savi, nacionalni program namakanja, nacionalni program odvodnje in obdelave odpadnih voda, zasnove protipoplavnih ukrepov, analize za programe sanacij posledic naravnih in drugih nesreč, za urejanje različnih odlagališč (komunalnih) odpadkov oz. deponij in druge posege v prostor potrebujejo znanja in orodja v ključnih fazah, kot je npr. izbor variant. Kasnejše raziskave so praviloma aplikativne, za prve, ključne analize pa ravno RP omogoča presoje in ovrednotenja možnih posegov. Ker je tudi ohranjanje poseljenosti celotnega teritorija RS eden od javnih interesov, se del rezultatov neposredno navezuje na ugotavljanje pogojev, potrebnih za ohranjanje kulturne krajine. Znano je, da bodo za izdelavo celostnih načrtov urejanja povodij, kjer bo obravnavana tudi razpoložljiva voda oz. urejeno vodno okolje kot primerjalna prednost, rezultati opravljenih raziskav iz tega RP potrebni.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
