224-0255/02 – Environmentální a energetická geotechnika (EEG)
| Garantující katedra | Katedra geotechniky a podzemního stavitelství | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Naďa Rapantová, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Naďa Rapantová, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2018/2019 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FAST | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
• Seznámit studenty s principy environmentální geotechniky a jejím využitím v praxi.
• Vysvětlit energetické aspekty geokonstrukcí a jejich aplikaci v udržitelné výstavbě.
• Naučit studenty pracovat s moderními metodami a nástroji pro analýzu a návrh geotechnických řešení v kontextu zelených budov.
• Poskytnout příklady dobré praxe pro integraci environmentálních a energetických hledisek do stavebního inženýrství.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Předmět Environmentální a energetická geotechnika je na interdisciplinárním základě propojen s environmentální přírodovědnou problematikou a problematikou využití geotermální energie prostřednictvím zemních tepelných výměníků, včetně využití základových konstrukcí. Předmět poskytuje studentům hlubší porozumění inovativních geotechnických postupů s důrazem na trvalou udržitelnost, využití obnovitelných zdrojů energie a ochranu životního prostředí. Součástí předmětu je syntéza poznatků geotechniky ve vazbě na jejich aplikaci v oblasti ochrany a tvorby životního prostředí, včetně specifikace dopadů provádění staveb a postupů pro predikci a omezování vlivu člověka na životní prostředí. Absolvováním předmětu student získá rozšiřující informace z oblastí přírodovědných disciplín (přenos znečištění a tepla v horninovém prostředí) včetně základních nástrojů využívaných v oblasti environmentálního inženýrství.
V oblasti energetické geotechniky budou studenti seznámeni s problematikou technického řešení a dimenzování systémů pro exploataci nízko-potenciální geotermální energie prostřednictvím vrtaných tepelných výměníků a základových a zemních konstrukcí.
Povinná literatura:
Sarsby, Robert W.. (2013). Environmental Geotechnics (2nd Edition). ICE Publishing. Online version available at: https://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpEGE00003/environmental-geotechnics/environmental-geotechnics.
Laloui, L., & Di Donna, A. (Eds.). (2019). Energy Geotechnics: SEG-2018. Springer Series in Geomechanics and Geoengineering.
Laloui, L., & Di Donna, A. (Eds.). (2021). Advances in Energy Geotechnics. Springer Series in Geomechanics and Geoengineering.
Kolo, I., Brown, C. S., Nibbs, W., Cai, W., Falcone, G., Nagel, T., & Chen, C. (2024). A comprehensive review of deep borehole heat exchangers (DBHEs): subsurface modelling studies and applications. Geothermal Energy, 12.
Chen, H., & Tomac, I. (2023). Technical review on coaxial deep borehole heat exchanger. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources.
Doporučená literatura:
Vybrané publikace dostupné online z časopisu Geotechnika ISSN 1211-913X. Dostupné http://geotechnika-casopis.cz/obsah.php
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Zpracování seminární práce - projektu na vybrané téma Environmentální a energetické geotechniky.
Zpracování zadaných výpočetních úloh.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Geotechnika a životní prostředí. Vliv staveb na jednotlivé složky životního prostředí (geosféra, hydrosféra, biosféra atd.).
2. Geotechnické hodnocení rizik, management a udržitelnost. Rizika a jejich hodnocení – druhy rizik, řízení rizik. Bázová („Baseline“) studie. Institut hodnocení dopadů na životní prostředí EIA, Analýza rizik, Studie proveditelnosti.
3. Geohazardy. Typy geohazardů – endogenní a exogenní (např. zemětřesení, svahové nestability, povodně, záplavy, sucho, poklesy terénu). Průzkum, kritické zhodnocení (assessment). Preventivní a reparativní opatření.
4. Kontaminace půd a vod. Zdroje kontaminace, typy kontaminantů. Mobilita kontaminantů, transportní mechanismy.
5. Průzkum kontaminované lokality, vzorkování půd a vod. Sanace – výběr sanační metody (skupiny metod „In-situ“, „Ex situ“, „Containment“ reaktivní bariéry atd.).
6.-7.Konstrukce skládek odpadů (včetně důlních). Druhy odpadů, charakterizace a vlastnosti. Konstrukce inženýrských bariér - covers (překrytí), liners, podzemní nepropustné stěny. Aplikace geosyntetik v geo-environmentálním inženýrství - geotextilie, geokompozity, geomembrány, geosynthetic clay liners. Konstrukční prvky - stabilita geotechnických konstrukcí skládek (úpravy svahů). Environmentální vlivy skládek a jejich eliminace (degazace, uzavření – sanace).
8.-9. Environmentální dopady důlní činnosti – likvidace dolů. Důlní odpady - odvaly, odkaliště (tailings, tailings dams), loužící pole - konstrukce a sanace. Geotechnické problémy důlní činnosti – stabilita lomových stěn – odvodňování („depressurization“). Environmentální dopady likvidace dolů – zatápění, stabilita jam, výstupy plynů.
10. Monitoring starých zátěží z důlní činnosti, potenciální využití starých důlních děl a důlních vod.
11. Energetická geotechnika. Nízko-potenciální (mělké) a vysoko-potenciální (hlubinné) geotermální systémy. Exploatace geotermální energie – systémy otevřené (open-loop) a uzavřené (closed-loop).
12. Uskladňování tepla v horninovém prostředí (BTES, ATES).
13.-14. Možnosti exploatace a ukládání tepla prostřednictvím geotechnických konstrukcí: základové konstrukce (např. energetické piloty), podzemní stavby (např. výměníky tepla v ostění tunelu), zemní konstrukce (horizontální výměníky).
Cvičení:
1.-4.Projekt konstrukce skládky komunálního odpadu.
5.-7. Výpočty transportu kontaminace v podzemních vodách - analytické výpočty, včetně softwaru BIONAPL, BIOPLUME atd.
8.-12. Projektování systému vrtaných tepelných výměníků.
13.-14. Rešeršní zpracování ke zvolenému tématu v oblasti environmentální a energetické geotechniky.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky