Μαθήματα 1ου εξαμήνου

 

Περιβαλλοντικός Έλεγχος στην Παραγωγή Ενέργειας. Αέρια Ρύπανση

Ενέργεια και περιβάλλον, εκπομπές ρύπων θερμικών σταθμών (σωματίδια, ενώσεις θείου, ενώσεις αζώτου, CO2, CO, HCs, ιχνοστοιχεία, κ.λπ.), επιπτώσεις της ρύπανσης του αέρα στο περιβάλλον (ανθρώπινη υγεία, πανίδα, χλωρίδα, κλίμα), τεχνικές μέτρησης ρύπων, τεχνολογίες ελέγχου πριν και κατά τη διάρκεια της ενεργειακής αξιοποίησης των πρώτων υλών (εμπλουτισμός, σύγχρονα αντιρρυπαντικά ενεργειακά συστήματα, επιτόπιες τεχνικές ελέγχου αερίων ρύπων, χρήση ανανεώσιμων πηγών), τεχνολογίες καθαρισμού στερεών σωματιδίων από τα απαέρια, τεχνολογίες καθαρισμού οξειδίων θείου και αζώτου από τα απαέρια, τεχνολογίες καθαρισμού διαφόρων άλλων ρυπαντών από τα απαέρια, τεχνολογίες μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα.

 

Ειδικά Κεφάλαια Περιβαλλοντικής Γεωλογίας

Είδη Πηγών: Γεωλογία, Τεκτονική, εισαγωγή στο κάρστ, είδη πηγών, καρστικές, επαφής, θερμές, θερμομεταλλικές, ιαματικές, απόθεση τραβερτίνη, κλπ. Δειγματοληψία νερού από πηγές: Βασικές αρχές δειγματοληψίας, εξοπλισμός. Επιτόπιες μετρήσεις φυσικοχημικών χαρακτηριστικών. Ιόντα στο νερό: Κύρια, δευτερεύοντα και ιχνοστοιχεία. Προέλευση ιόντων. Υδροχημικά διαγράμματα-ερμηνεία. Εισαγωγή στο λογισμικό AQUACHEM. Ποιότητα νερού. Ιοντικοί λόγοι, διαγράμματα Wilcox κλπ. Θερμοδυναμική. Βασικές έννοιες: Ενθαλπία, Εσωτερική ενέργεια, Εντροπία. Σταθερά ισορροπίας, γινόμενο διαλυτότητας, δείκτης κορεσμού.  Ο ρόλος της θερμοκρασίας. Μοντελοποίηση μέσω του PHREEQC (USGS). Υδατικά είδη. Καρστικά νερά. Μίξη νερού με τη θάλασσα. Διάλυση χαλαζία, χαλκηδόνιου,  ασβεστίτη, γύψου, ανυδρίτη. Πολυφασικά. Κινητική αντιδράσεων. Γεωθερμομετρία: Βασικές αρχές, προϋποθέσεις: Εφαρμογή σε πηγές. Οφέλη χρήσης θερμομεταλλικών ιαματικών υδάτων: Ο ρόλος των ιόντων στον οργανισμό.

 

Ειδικά Κεφάλαια Βιομηχανικής Οικολογίας

Εμβάθυνση στις έννοιες της βιομηχανικής οικολογίας, εμβάθυνση στην κατανόηση της βελτιστοποίησης βασικών διεργασιών και βέλτιστων πρακτικών διαχείρισης αποβλήτων, εμβάθυνση στις έννοιες της βιώσιμης ανάπτυξης, κυκλικής οικονομίας, ελαχιστοποίησης περιβαλλοντικού αποτυπώματος διεργασιών, ανάλυση διεργασιών μείωσης παραγωγής αποβλήτων και εκπομπών (στερεών, υγρών, αερίων), εκτίμηση περιβαλλοντικού αποτυπώματος διεργασιών, περιγραφή πλαισίου Ανάλυσης Κύκλου Ζωής Διεργασιών, ανάλυση της έννοιας “Κοινωνικής Αδείας” στη Βιομηχανία, ανάλυση της Περιβαλλοντικής Νομοθεσίας. Κατανόηση όλων των παραπάνω στόχων μέσω μελετών περιπτώσεων και υλοποίησης ενός project.

 

Πολιτική Οικονομία του Περιβάλλοντος και των Φυσικών Πόρων

Σύντομη εισαγωγή/ανασκόπηση βασικών οικονομικών εννοιών και συγκριτική αξιολόγηση εναλλακτικών μεθοδολογικών προσεγγίσεων. Κοινωνικο-φιλοσοφική προσέγγιση της σχέσης ανθρώπου – φύσης και τεχνολογίας. Κριτική ανάλυση των μεθόδων αξιολόγησης επενδύσεων και της προσέγγισης κόστους – οφέλους. Συγκριτική παρουσίαση της αξιοποίησης των φυσικών πόρων και της διαχείρισης του περιβάλλοντος κάτω από διαφορετικές κοινωνικο-οργανωτικές συνθήκες. Εξέταση των οικονομικών και οικολογικών επιπτώσεων από την εξόρυξη και αξιοποίηση φυσικών πόρων σε ορισμένες χαρακτηριστικές περιπτώσεις. Ανάλυση των συνθηκών υποκατάστασης εναλλακτικών πηγών ενέργειας, καθώς και των κοινωνικο-οικονομικών και περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την χρήση των εναλλακτικών αυτών πηγών. Κριτική θεώρηση του ενεργειακού ζητήματος σε συνάρτηση με το πρόβλημα της κλιματικής αλλαγής.

 

Ασφάλεια βιομηχανικών συστημάτων και διαχείριση του κινδύνου

Βασικές έννοιες και ορισμοί, θεωρίες ερμηνείας ατυχημάτων, κόστος ατυχημάτων, αρχές διαχείρισης της ασφάλειας, ανάλυση του εργασιακού κινδύνου (πίνακες ελέγχου, ανάλυση εργασιακής δραστηριότητας JSA και εργασιακού χώρου WRAC, δενδρικές μέθοδοι ανάλυσης γεγονότων ETA και σφαλμάτων FTA, μέθοδος HAZOP, FMEA, FMECA κ.ά.), μέθοδοι εκτίμησης του κινδύνου (ποιοτικές, ποσοτικές και στοχαστικές), ανθρώπινος παράγοντας, έλεγχοι ασφαλείας, πρότυπα εφαρμογής, επίβλεψη-εκπαίδευση για την υγεία και ασφάλεια.

 

Μικροσκοπία Μεταλλικών Ορυκτών

Βασικές αρχές ανακλαστικής μικροσκοπίας. Οπτικές ιδιότητες των μεταλλικών ορυκτών. Ταυτοποίηση μεταλλικών ορυκτών με ποιοτικές μεθόδους (ελαιοκατάδυση). Ποσοτική ανακλαστική μικροσκοπία. Τεχνικές παρασκευής στιλπνών τομών και μικροφωτογράφισης στο ανακλώμενο φως. Ανάλυση εικόνας. Μελέτη δομών των μεταλλικών ορυκτών.

 

Σχεδιασμός Μεταλλευτικών Έργων και Σηράγγων

Γεωλογικοί και γεωτεχνικοί παράγοντες σχεδιασμού μεταλλευτικών έργων, μεταλλευτική έρευνα κοιτασμάτων, υπολογισμός αποθεμάτων ορυκτών πόρων (γεωστατιστικές μέθοδοι Kriging, Simulation), μέθοδοι υπαιθρίων και υπογείων εκμεταλλεύσεων – παραγωγικότητα μεθόδων – οικονομικότητα μεθόδων, κριτήρια σχεδιασμού μεταλλευτικών μεθόδων, γεωμηχανικά συστήματα ταξινόμησης των πετρωμάτων, μέθοδοι υποστύλωσης υπαιθρίων και υπογείων έργων, υπολογισμός μεταλλευτικών αποθεμάτων, μηχανολογικός εξοπλισμός εξόρυξης-φόρτωσης-μεταφοράς, διάτρηση-ανατίναξη, λειτουργική ανάλυση διάτρησης-φόρτωσης-μεταφοράς, μοναδιαίο κόστος εκμετάλλευσης, ειδικές μέθοδοι εκμετάλλευσης κοιτασμάτων, επιλογή μεθόδου διάνοιξης σηράγγων (NATM, TBM), μέτρα προσωρινής υποστύλωσης, μέθοδος εκτόνωσης-σύγκλισης, σχεδιασμός TBM, πρόβλεψη του ρυθμού προχώρησης, άντληση υδάτων-φωτισμός-αερισμός υπογείων.

 

Ειδικά Κεφάλαια Γεωστατιστικής

Σύγχρονα θέματα γεωστατιστικής μεθοδολογίας και εφαρμογής της στην ανάλυση χωρικών και χωροχρονικών δεδομένων κατ' επιλογήν του διδάσκοντα.

 

Ανάλυση Χρονοσειρών

Χαρακτηριστικά χρονοσειρών, μέτρα εξάρτησης και συσχέτισης, πιθανότητες, και στοχαστικές ανελίξεις. Λευκός Θόρυβος – ιδιότητες. Γκαουσσιανές στοχαστικές διαδικασίες. Διερευνητική ανάλυση χρονοσειρών. Ανάλυση σήματος σε τάση, περιοδικές μεταβολές και διακυμάνσεις. Μετασχηματισμοί και απαλοιφή τάση, περιοδικότητας, εποχικότητας. Εξομάλυνση χρονοσειρών. Μοντέλα αυτοπλαινδρούμενων διαδικασιών (AR). Μοντέλα κινούμενου μέσου όρου (ΜΑ). Μοντέλα ARIMA (εκτίμηση, πρόγνωση, μέγιστη πιθανοφάνεια). Διαδικασία Box-Jenkins. Φασματικές μέθοδοι. Προχωρημένα Θέματα.

 

Επεξεργασία Σεισμικoύ Σήματος

Σειρές και μετασχηματισμός Fourier (FT), Διακριτός μετασχηματισμός Fourier (DFT), Γρήγορος μετασχηματισμός Fourier (FFT). Μοντέλα MA, AR και ARMA. Εκτιμητές φάσματος. Συνελικτικό μοντέλο στην σεισμική ανάκλαση, Φίλτρα Wiener, Αποσυνέλιξη. Μέθοδοι υπολογισμού της σεισμικής ταχύτητας. Δυναμική διόρθωση (ΝΜΟ), Στατική διόρθωση, Σεισμική υπέρθεση. Σεισμική χωροθέτηση, Kirchhoff, Gazdag. Ανάλυση του πλάτους των ανακλώμενων σεισμικών κυμάτων συναρτήσει της γωνίας πρόσπτωσης.

 

Μαθήματα 2ου εξαμήνου

 

Βιομάζα, Βιοενέργεια και Περιβάλλον

Κατανάλωση ενέργειας, εξάντληση αποθεμάτων και περιβαλλοντικά θέματα. Η βιομάζα ως πηγή ενέργειας, φωτοσύνθεση, τύποι βιομάζας, μέθοδοι μετατροπής. Φυσικο-χημικές και θερμικές ιδιότητες, διεργασίες και τεχνολογίες πυρόλυσης-υγροποίησης, καύσης και αεριοποίησης. Εφαρμογές συμπαραγωγής. Περιβαλλοντικές και κοινωνικο-οικονομικές επιπτώσεις παραγωγής και χρήσης βιομάζας.

 

Τεχνολογίες Απορρύπανσης Εδαφών, Στερεών και Υγρών Αποβλήτων

Εμβάθυνση στις τεχνολογίες απορρύπανσης εδαφών, στερεών και υγρών αποβλήτων, ανάλυση των νέων ερευνητικών τάσεων, σχεδιασμός και οικονομική ανάλυση διεργασιών, εμβάθυνση στην οικονομική αξιοποίηση των αποβλήτων μέσω της παραγωγής νέων προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας, ανάλυση της σχετικής περιβαλλοντικής νομοθεσίας. Κατανόηση όλων των παραπάνω στόχων μέσω μελετών περιπτώσεων και υλοποίησης ενός project.

 

Εφαρμοσμένη Γεωχημεία

Βασικές έννοιες και ορισμοί αναλυτικής χημείας, γεωχημείας. Κατηγορίες γεωχημικών διασκοπήσεων. Πρωτογενές και Δευτερογενές περιβάλλον. Γεωχημικές κοινωνίες, ιχνηλάτες. Ανθρωπογενείς επιδράσεις. Στάδια της αναλυτικής διαδικασίας. Αναλυτικές τεχνικές. Φασματομετρικές μέθοδοι. Τεχνικές δειγματοληψίας επεξεργασίας/προετοιμασίας/συντήρησης δείγματος. Αξιολόγηση αποτελεσμάτων. Κριτήρια απόδοσης. Επεξεργασία δεδομένων. Επιλογή μεθόδου. Μελέτη παραδειγμάτων εφαρμοσμένης γεωχημικής έρευνας.

 

Ειδικά Κεφάλαια Γεωμηχανικής

Περιγραφή των ασυνεχειών των πετρωμάτων, διατμητική αντοχή των ασυνεχειών, ροή ρευστών εντός πορωδών-ασυνεχών μέσων, πειραματικές μέθοδοι μηχανικής των πετρωμάτων, εμπειρικά μοντέλα παραμόρφωσης και αντοχής των πετρωμάτων, τάσεις γύρω από υπόγεια ανοίγματα και ρωγμές, ελαστικότητα και αντοχή υλικών με ρωγμές, διάδοση αρμονικών κυμάτων σε ασυνεχή μέσα, υδραυλική θραύση των πετρωμάτων, υπολογισμός των επί τόπου τάσεων, βαθιές εκμεταλλεύσεις μεταλλείων, ευστάθεια βαθιών γεωτρήσεων, Πορο-ελαστικότητα, δομή καταστατικών μοντέλων πετρωμάτων που έχουν ελαστικότητα, φθορά, πλαστικότητα και ερπυσμό, υπολογιστικές μέθοδοι επίλυσης πεπλεγμένων εξισώσεων διάχυσης ρευστού και θερμοκρασίας και ισορροπίας των τάσεων σε πορώδη και ασυνεχή πετρώματα.

 

Ειδικά Κεφάλαια Εφαρμοσμένης Γεωλογίας

Ανάλυση του σκοπού και της έκτασης της γεωτεχνικής έρευνας. Διερεύνηση του υπεδάφους. Προσδιορισμός γεωτεχνικών παραμέτρων με κλασσικές και σύγχρονες μεθόδους. Όργανα πεδίου και μετρήσεις για την γεωτεχνική έρευνα. Αξιολόγηση των γεωτεχνικών πληροφοριών. Επιλογή χαρακτηριστικών τιμών (γεωτεχνικές παράμετροι) για το σχεδιασμό του έργου. Υπολογισμοί υποχωρήσεων και ευστάθειας.

 

Εισαγωγή στα Σπαρτιάτικα Τυχαία Πεδία και Εφαρμογές

Βασικές έννοιες τυχαίων πεδίων. Συναρτήσεις συνδιασποράς και βαριογράμματος. Στασιμότητα, ισοτροπία, ανισοτροπία, εργοδικότητα. Χωρική συνέχεια και διαφορισιμότητα. Τυχαία πεδία Boltzmann-Gibbs. Σπαρτιάτικα τυχαία πεδία και συναρτήσεις συνδιασποράς. Φασματική πυκνότητα – θεώρημα Bochner. Χαρακτηριστικά μήκη πεδίων. Σύνδεση με εξισώσεις Langevin. Μέθοδοι εκτίμησης παραμέτρων χωρικού μοντέλου. Βέλτιστη γραμμική εκτίμηση του πεδίου (χωρική παρεμβολή). Εκτίμηση αβεβαιότητας. Στοχαστικό μοντέλο τοπικών αλληλεπιδράσεων (ΣΤΑ). Τυχαία πεδία Gauss-Markov. Σχέσεις μεταξύ Gauss-Markov και ΣΤΑ.

 

Γεωστατιστικές Μέθοδοι Προσομοίωσης

Τυχαίοι αριθμοί. Βασικές αρχές μεθόδων Monte Carlo. Αντιδιαστολή χωρικής παρεμβολής και προσομοίωσης. Αδέσμευτες και δεσμευμένες (υπό συνθήκες) προσομοιώσεις. Μέθοδος ανάλυσης πίνακα συνδιασποράς. Φασματικές μέθοδοι. Μέθοδος τυχαίας φασματικής δειγματοληψίας. Μέθοδοι φασματικής δειγματοληψίας. Μέθοδοι βασισμένοι σε ημι-τυχαίους αριθμούς (ακολουθίες χαμηλής διαφοροποίησης). Μέθοδος δεσμευμένης προσομοίωσης με kriging. Μέθοδος δεσμευμένης προσομοίωσης με ανάλυση πίνακα συνδιασποράς. Μέθοδοι Monte Carlo βασισμένες σε Μαρκοφιανές αλυσίδες. Μέθοδοι Gibbs – Metropolis – Hastings. Σειριακή προσομοίωση. Προσομοιωμένη ανόπτηση (simulated annealing). Διορθογώνιο Ανάπτυγμα Karhunen-Loeve.

 

Προχωρημένα Θέματα Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής

Μέθοδοι σεισμικής ανάκλασης και γεωραντάρ, σχεδιασμός πειράματος και συλλογή δεδομένων. Διάδοση σεισμικών κυμάτων στο υπέδαφος- Δημιουργία μοντέλου ταχυτήτων. -Χρονοσειρές, στοιχεία ανάλυσης Fourier, συνελικτικό μοντέλο, φίλτρα Wiener. Αποσυνέλιξη αιτιοκρατική και στοχαστική, ελάχιστα τετράγωνα, συντελεστές ασυμμετρίας και κύρτωσης. Ταξινόμηση καταγραφών κοινού ενδιάμεσου σημείου, κανονική διόρθωση, υπέρθεση. Ανάλυση ταχύτητας. Σεισμική χωροθέτηση πριν και μετά την υπέρθεση. Εφαρμογή σε περιβαλλοντικά και γεωτεχνικά προβλήματα.

 

Διαστημικές Τεχνολογίες και μη Επανδρωμένα Συστήματα

Δορυφορικά συστήματα παρακολούθησης της Γης και εντοπισμού. Υπηρεσίες θέσης και εφαρμογές απομακρυσμένου ελέγχου. Εφαρμογές στο χερσαίο, υδάτινο, δασικό, αστικό γεωργικό, εργασιακό περιβάλλον, μέτρηση ρύπων και ποιότητας αέρα. Έξυπνες πόλεις, πληθοπορισμός, επιστήμη του Πολίτη στη συλλογή και επεξεργασία χωρικών δεδομένων και σύνδεσή τους με δορυφορικά συστήματα. Χρήση των τεχνολογιών στις υπαίθριες εκμεταλλεύσεις.

Μη επανδρωμένες υποθαλάσσιες-χερσαίες-ιπτάμενες πλατφόρμες και συνεργατικά σενάρια. Εφαρμογές χαρτογράφησης, τρισδιάστατης απεικόνισης, φωτογραμμετρίας, αναγνώρισης προτύπων, οπτικοποίησης, επικοινωνίας. Συστήματα πραγματικού χρόνου, επεξεργασία επί της πτήσης, αυτόνομη συμπεριφορά, συστήματα σμήνους, αυτόματη προσγείωση - χαρτογράφηση - πλοήγηση. Σύνδεση με συστήματα εικονικής πραγματικότητας. Αισθητήρες απεικόνισης – συλλογής δεδομένων, lidar. Ανοικτά δεδομένα και λογισμικά.

 

Χωρικά Πληροφοριακά Συστήματα

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται σημαντική αύξηση των τεχνολογιών συλλογής δεδομένων που απαιτούν αποθήκευση, διαχείριση, αναπαράσταση, ανάλυση και εξερεύνηση. Ο τρισδιάστατος χώρος και η χωρική τοπολογία αποτελούν καθοριστικό παράγοντα για το περιβάλλον και τις αποφάσεις μας. Η Γεωπληροφορική και τα Γεωγραφικά και Χωρικά Πληροφοριακά Συστήματα (ΓΠΣ), Spatial Information Systems (GIS), παρέχουν την τεχνογνωσία επεξεργασίας, ενίσχυσης, ανάλυσης, οπτικοποίησης και εξαγωγής χρήσιμης πληροφορίας από δεδομένα σχετιζόμενα με τον χώρο. Οι διάφορες μεθοδολογίες προσαρμόζονται ανάλογα με τη φύση της συγκεκριμένης εφαρμογής, όπως περιβαλλοντική παρακολούθηση, φυσικές καταστροφές, γεωργία, διαχείριση πόρων, πολεοδομία, κ.λπ. Στα πλαίσια του μαθήματος διδάσκονται στοιχεία σχετικά με τα συστήματα αναφοράς, τη χαρτογράφηση, την απεικόνιση χωρικών δεδομένων, παρουσίαση εργαλείων και μεθόδων χωρικής ανάλυσης, γεωγραφικών βάσεων δεδομένων, διανυσματικής και πινακοποιημένης άλγεβρας, γενίκευσης, παρεμβολής, διαχείρισης χωρικών δεδομένων, τρισδιάστατων χώρων, ανάλυσης δικτύων, πληθοπορισμού, υπηρεσιών θέσης και διαδικτυακών ΓΠΣ - Web-GIS.

 

Ειδικά Κεφάλαια Μηχανικής Πετρελαίου

Εισαγωγή στην Μηχανική Πετρελαίου: Αποθέματα Υδρογονανθράκων, Ερμηνεία δεδομένων πίεσης ρευστών με το βάθος, συστάσεις πετρελαϊκών φάσεων. Ισορροπία φάσεων πετρελαϊκών ρευστών: Θερμοδυναμικά διαγράμματα, φάκελοι φάσεων, καταστατική εξίσωση αερίων, ογκομετρικός συντελεστής σχηματισμού αερίων, ιδιότητες αερίων φάσεων, ιδιότητες πετρελαϊκών φάσεων, ογκομετρικός συντελεστής σχηματισμού πετρελαίου, συντελεστής ισοθερμοκρασιακής συμπιεστότητας, ογκομετρικός συντελεστής σχηματισμού. Ιδιότητες πορώδους μέσου: Πορώδες, διαπερατότητα, κορεσμοί ρευστών, διαβρεχτότητα, επιφανειακή τάση, τριχοειδείς πιέσεις, σχετικές διαπερατότητες, υπολογισμός αποθεμάτων. Ροή ρευστών σε πορώδες μέσο: Ροή ρευστών σε πορώδες μέσο σε συνθήκες σταθερής κατάστασης, νόμος του Darcy για τη ροή ρευστών σε πορώδες μέσο, οριζόντια και κεκλιμμένη ροή, δυναμικό ροής, ροή ελαφρώς συμπιέσιμης φάσης, ακτινωτή ροή, ροή συμπιέσιμου ρευστού, είδη ροής ως προς το χρόνο, η βασική διαφορική εξίσωση ακτινωτής ροής ρευστών σε πορώδες μέσο, η εξίσωση συνέχειας, ροή μεταβατικής κατάστασης, ροή ύστερης μεταβατικής κατάστασης, σταθεροποιημένη ροή και μεταβαλλόμενη ροή, εξισώσεις ακτινωτής σταθεροποιημένης και μεταβαλλόμενης ροής. Απόδοση γεώτρησης: Βλάβη γεώτρησης, επιδερμικός συντελεστής, δείκτης παραγωγικότητας γεώτρησης, απόδοση εισροής στη γεώτρηση, διαγράμματα απόδοσης γεώτρησης, βελτίωση απόδοσης γεώτρησης, αποθηκευτικότητα γεώτρησης.

© Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων 2013
--