Name | Herr Prof. Dr. Peter Molnar |
Adresse | Institut für Umweltingenieurwiss. ETH Zürich, HIF D 20.1 Laura-Hezner-Weg 7 8093 Zürich SWITZERLAND |
Telefon | +41 44 633 29 58 |
peter.molnar@ifu.baug.ethz.ch | |
Departement | Bau, Umwelt und Geomatik |
Beziehung | Titularprofessor |
Nummer | Titel | ECTS | Umfang | Dozierende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
102-0004-00L | Einführung Umweltingenieurwissenschaften ![]() | 3 KP | 2G | P. Molnar, R. Boes, P. Burlando, I. Hajnsek, S. Hellweg, M. Maurer, E. Morgenroth, R. Stocker, J. Wang | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | In dieser Lehrveranstaltung wird den Studierenden vorgestellt, wie Umweltprobleme in den Bereichen Wasserquantität und -qualität, Abfallerzeugung und -recycling, Luftreinhaltung formuliert und mit ingenieurwissenschaftlichen Methoden gelöst werden. Der Kurs stellt in sechs thematischen Bereichen eine Verbindung zwischen der theoretischen Bachelor-Grundlagenfächer und praktischen Themen der Umwelti | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Nach Abschluss dieses Kurses ist der/die Student/in in der Lage: - zentrale globale Umweltprobleme zu formulieren - eine Systemperspektive und Problemlösungen entwickeln (kritisches Denken) - einfache numerische Probleme in den Domänenbereichen erkennen und lösen - verstehen warum/wie Daten/Modelle in der Umweltingenieurwissenschaften benutzt verwenden - eigenes Interesse an den Domänenbereichen entwickeln und Karrieremöglichkeiten erkennen | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | Themenbereiche: 0. Einführung – Beschreibung des Erdsystems, Hauptstressoren, globale Erwärmung, Einführung in die Methoden und Ziele der Umweltingenieurwissenschaften. 1. Hydrologie und Wasserwirthschaft – Definition des globalen Wasserkreislaufs und des hydrologischen Regimes, Oberflächen- und Grundwasserströmungsgleichungen (Advektion, Diffusion), Wasserressourcenmanagement, Klimawandel. 2. Ressourcenmanagement und -rückgewinnung – Abfallmanagement, Recycling, Ressourcenrückgewinnung, Ökobilanz, Wasser- und Kohlendioxid-Fussabdruck. 3. Städtische Wassertechnologie – Wasserqualitätsparameter, kommunale Wasser- und Abwasserbehandlungsprozesse und -technologien, städtische Wassersysteme (Infrastruktur). 4. Fluss- und Wasserbau – Nutzwasserbau (Wasserkraftproduktion), Schutzwasserbau (Hochwasserschutz), Gewässerschutz (Flussrevitalisierungen, Sanierung Wasserkraft). 5. Luftqualität – Luftqualitätsparameter, Schadstoffe, Luftqualität in Städten/Innenräumen, Emissionskontrolle, Ausbreitungrechnungsmodelle. 6. Erdbeobachtung – Satellitenbeobachtung des Erdsystems aus dem Weltraum, Methoden, Umweltanwendungen (Gletscher, Wald, Landoberflächenveränderung). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | Der Kurs findet in Englisch und Deutsch (zweisprachig) statt. Das englische Lehrbuch von Masters und Ela (siehe unten) wird durch Dozentenmaterialien zu den einzelnen Themengebieten ergänzt. Vorlesungspräsentationen werden das Hauptstudienmaterial sein. Es gibt kein formelles Skript. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | - Masters, G.M., & Ela, W.P. (2014). Introduction to Environmental Engineering and Science, Third Edition, Prentice Hall, 692 pp, https://ebookcentral.proquest.com/lib/ethz/reader.action?docID=5831826 - Vortragspräsentationen und ausgewählte wissenschafltiche Arbeiten | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kompetenzen![]() |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
102-0287-00L | River Basin Erosion ![]() | 3 KP | 2G | P. Molnar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | The course presents a view of the catchment processes of sediment production and transport that shape the landscape. Focus is on sediment fluxes from sources on hillslopes to the river network. Students learn about how a fluvial system functions, how to identify sediment sources and sinks, how to make predictions with numerical models, develop sediment budgets, and quantify geomorphic change. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | The course has two fundamental aims: (1) The first aim is to provide environmental engineers with the physical process basis needed to understand fluvial system change, using the right language and terminology to describe landforms. We will cover the main geomorphic concepts of landscape change, e.g. thresholds, equilibrium, criticality, to describe change. Students will learn about the importance of the concepts of connectivity and timescales of change. (2) The second aim is to provide quantitative skills in making simple and more complex predictions of change and the data and models required. We will learn about typical landscape evolution models, and about hillslope erosion model concepts like RUSLE. We will learn how to identify sediment sources and sinks, and develop simple sediment budgets with the right data needed for this purpose. Finally we will learn about methods to describe the topology of river networks as conduits of sediment through the fluvial system. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | The course consists of four sections: (1) Introduction to fluvial forms and processes and geomorphic concepts of landscape change, including climatic and human activities acting on the system. Concepts like thresholds, equilibrium, self-organised criticality, etc. are presented. (2) Landscape evolution modelling as a tool for describing the shape of the land surface. Soil formation and sediment production at long timescales. (3) The processes of sediment production, upland sheet-rill-gully erosion, basin sediment yield, rainfall-triggered landsliding, sediment budgets, and the modelling of the individual processes involved. Here we combine model concepts with field observations and look at many examples. (4) Processes in the river, floodplain and riparian zone, including river network topology, channel geometry, aquatic habitat, role of riparian vegetation, including basics of fluvial system management. The main focus of the course is on the hydrology-sediment connections at the field and catchment scale. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | There is no script. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | The course materials consist of a series of 13 lecture presentations and notes to each lecture. The lectures were developed from textbooks, professional papers, and ongoing research activities of the instructor. All material is on the course webpage. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Voraussetzungen / Besonderes | Prerequisites: Basic Hydrology and Watershed Modelling (or contact instructor). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
102-0293-AAL | Hydrology Belegung ist NUR erlaubt für MSc Studierende, die diese Lerneinheit als Auflagenfach verfügt haben. Alle andere Studierenden (u.a. auch Mobilitätsstudierende, Doktorierende) können diese Lerneinheit NICHT belegen. | 3 KP | 6R | P. Molnar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Diese Lehrveranstaltung führt in die Ingenieur-Hydrologie ein. Zuerst werden Grundlagen zur Beschreibung und Messung hydrologischer Vorgänge (Niederschlag, Rückhalt, Verdunstung, Abfluss, Erosion, Schnee) vermittelt, anschliessend wird in grundlegende mathematische Modelle zur Modellierung einzelner Prozesse und der Niederschlag-Abfluss-Relation eingeführt, inkl. Hochwasser-Analyse. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Kenntnis der Grundzüge der Hydrologie. Kennenlernen von Methoden, zur Abschätzung hydrologischer Grössen, die zur Dimensionierung von Wasserbauwerken und für die Nutzung von Wasserresourcen relevant sind. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | Der hydrologische Kreislauf: globale Wasserressourcen, Wasserbilanz, räumliche und zeitliche Dimension der hydrologischen Prozesse. Niederschlag: Niederschlagsmechanismen, Regenmessung, räumliche/zeitliche Verteilung des Regens, Niederschlagsregime, Punktniederschlag/Gebietsniederschlag, Isohyeten, Thiessenpolygon, Extremniederschlag, Dimensionierungsniederschlag. Interzeption: Messung und Schätzung. Evaporation und Evapotranspiration: Prozesse, Messung und Schätzung, potentielle und effektive Evapotranspiration, Energiebilanzmethode, empirische Methode. Infiltration: Messung, Horton-Gleichung, empirische und konzeptionelle Methoden, F-index und Prozentuale Methode, SCS-CN Methode. Einzugsgebietscharakteristik: Morphologie der Einzugsgebiets, topografische und unterirdische Wasserscheide, hypsometrische Kurve, Gefälle, Dichte des Entwässerungsnetzes. Oberflächlicher und oberflächennaher Abfluss: Hortonischer Oberflächenabfluss, gesättigter Oberflächenabfluss, Abflussmessung, hydrologische Regimes, Jahresganglinien, Abflussganglinie von Extremereignissen, Abtrennung des Basisabflusses, Direktabfluss, Schneeschmelze, Abflussregimes, Abflussdauerkurve. Stoffabtrag und Stofftransport: Erosion im Einzugsgebiet, Bodenerosion durch Wasser, Berechnung der Bodenerosion, Grundlagen des Sedimenttransports. Schnee und Eis: Scnheeeigenschaften und -messungen Schätzung des Scnheeschmelzprozesses durch die Energiebilanzmethode, Abfluss aus Schneeschmelze, Temperatur-Index- und Grad-Tag-Verfahren. Niederschlag-Abfluss-Modelle (N-A): Grundlagen der N-A Modelle, Lineare Modelle und das Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) Konzept, linearer Speicher, Nash Modell. Hochwasserabschätzung: empirische Formeln, Hochwasserfrequenzanalyse, Regionalisierungtechniken, indirekte Hochwasserabschätzung mit N-A Modellen, Rational Method. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | Ein internes Skript ist zur Verfügung (kostenpflichtig, nur Herstellungskosten) Die Kopie der Folien zur Vorlesung können auf den Webseiten der Professur für Hydrologie und Wasserwirtschaft herunterladen werden | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | Chow, V.T., D.R. Maidment und L.W. Mays (1988) Applied Hydrology, New York u.a., McGraw-Hill. Dingman, S.L., (1994) Physical Hydrology, 2nd ed., Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall Dyck, S. und G. Peschke (1995) Grundlagen der Hydrologie, 3. Aufl., Berlin, Verlag für Bauwesen. Maniak, U. (1997) Hydrologie und Wasserwirtschaft, eine Einführung für Ingenieure, Springer, Berlin. Manning, J.C. (1997) Applied Principles of Hydrology, 3. Aufl., Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Voraussetzungen / Besonderes | Vorbereitend zu Hydrologie I sind die Vorlesungen in Statistik. Der Inhalt, der um ein Teil der Übungen zu behandeln und um ein Teil der Vorlesungen zu verstehen notwendig ist, kann zusammengefasst werden, wie hintereinander es beschrieben wird: Elementare Datenverarbeitung: Hydrologische Messungen und Daten, Datenreduzierung (grafische Darstellungen und numerische Kenngrössen). Frequenzanalyse: Hydrologische Daten als Zufallsvariabeln, Wiederkehrperiode, Frequenzfaktor, Wahrscheinlichkeitspapier, Anpassen von Wahrscheinlichkeitsverteilungen, parametrische und nicht-parametrische Tests, Parameterschätzung. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
102-0293-00L | Hydrology ![]() | 3 KP | 2G | P. Molnar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Diese Lehrveranstaltung führt in die Ingenieur-Hydrologie ein. Zuerst werden Grundlagen zur Beschreibung und Messung hydrologischer Vorgänge (Niederschlag, Rückhalt, Verdunstung, Abfluss, Erosion, Schnee) vermittelt, anschliessend wird in grundlegende mathematische Modelle zur Modellierung einzelner Prozesse und der Niederschlag-Abfluss-Relation eingeführt, inkl. Hochwasser-Analyse. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Kenntnis der Grundzüge der Hydrologie. Kennenlernen von Methoden, zur Abschätzung hydrologischer Grössen, die zur Dimensionierung von Wasserbauwerken und für die Nutzung von Wasserresourcen relevant sind. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | Der hydrologische Kreislauf: globale Wasserressourcen, Wasserbilanz, räumliche und zeitliche Dimension der hydrologischen Prozesse. Niederschlag: Niederschlagsmechanismen, Regenmessung, räumliche/zeitliche Verteilung des Regens, Niederschlagsregime, Punktniederschlag/Gebietsniederschlag, Isohyeten, Thiessenpolygon, Extremniederschlag, Dimensionierungsniederschlag. Interzeption: Messung und Schätzung. Evaporation und Evapotranspiration: Prozesse, Messung und Schätzung, potentielle und effektive Evapotranspiration, Energiebilanzmethode, empirische Methode. Infiltration: Messung, Horton-Gleichung, empirische und konzeptionelle Methoden, Phi-index und Prozentuale Methode, SCS-CN Methode. Oberflächlicher und oberflächennaher Abfluss: Hortonischer Oberflächenabfluss, gesättigter Oberflächenabfluss, Abflussmessung, hydrologische Regimes, Jahresganglinien, Abflussganglinie von Extremereignissen, Abtrennung des Basisabflusses, Direktabfluss, Schneeschmelze, Abflussregimes, Abflussdauerkurve. Einzugsgebietscharakteristik: Morphologie der Einzugsgebiets, topografische und unterirdische Wasserscheide, hypsometrische Kurve, Gefälle, Dichte des Entwässerungsnetzes. Niederschlag-Abfluss-Modelle (N-A): Grundlagen der N-A Modelle, Lineare Modelle und das Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) Konzept, linearer Speicher, Nash Modell. Hochwasserabschätzung: empirische Formeln, Hochwasserfrequenzanalyse, Regionalisierungtechniken, indirekte Hochwasserabschätzung mit N-A Modellen, Rational Method. Stoffabtrag und Stofftransport: Erosion im Einzugsgebiet, Bodenerosion durch Wasser, Berechnung der Bodenerosion, Grundlagen des Sedimenttransports. Schnee und Eis: Scnheeeigenschaften und -messungen, Schätzung des Scnheeschmelzprozesses durch die Energiebilanzmethode, Abfluss aus Schneeschmelze, Temperatur-Index- und Grad-Tag-Verfahren. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | Die Kopie der Folien zur Vorlesung können auf den Webseiten der Professur für Hydrologie und Wasserwirtschaft herunterladen werden. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | Chow, V.T., Maidment, D.R. und Mays, L.W. (1988). Applied Hydrology, New York u.a., McGraw-Hill. Dingman, S.L. (2002). Physical Hydrology, 2nd ed., Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall. Dyck, S. und Peschke, G. (1995). Grundlagen der Hydrologie, 3. Aufl., Berlin, Verlag für Bauwesen. Maidment, D.R. (1993). Handbook of Hydrology, New York, McGraw-Hill. Maniak, U. (1997). Hydrologie und Wasserwirtschaft, eine Einführung für Ingenieure, Springer, Berlin. Manning, J.C. (1997). Applied Principles of Hydrology, 3. Aufl., Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Voraussetzungen / Besonderes | Vorbereitende zu Hydrologie I sind die Vorlesungen in Statistik. Der Inhalt, der um ein Teil der Übungen zu behandeln und um ein Teil der Vorlesungen zu verstehen notwendig ist, kann zusammengefasst werden, wie hintereinander es bescrieben wird: Elementare Datenverarbeitung: Hydrologische Messungen und Daten, Datenreduzierung (grafische Darstellungen und numerische Kenngrössen). Frequenzanalyse: Hydrologische Daten als Zufallsvariabeln, Wiederkehrperiode, Frequenzfaktor, Wahrscheinlichkeitspapier, Anpassen von Wahrscheinlichkeitsverteilungen, parametrische und nicht-parametrische Tests, Parameterschätzung. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
102-0468-10L | Watershed Modelling ![]() | 6 KP | 4G | P. Molnar, A. Costa, S. Sinclair | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Watershed Modelling is a practical course on numerical water balance models for a range of catchment-scale water resource applications. The course covers GIS use in watershed analysis, models types from conceptual to physically-based, parameter calibration and model validation, and analysis of uncertainty. The course combines theory (lectures) with a series of practical tasks (exercises). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | The main aim of the course is to provide practical training with watershed models for environmental engineers. The course is built on thematic lectures (2 hrs a week) and practical exercises (2 hrs a week). Theory and concepts in the lectures are underpinned by many examples from scientific studies. A comprehensive exercise block builds on the lectures with a series of 4 practical tasks to be conducted during the semester in group work. Exercise hours during the week focus on explanation of the tasks. The course is evaluated 50% by performance in the graded exercises and 50% by a semester-end oral examination (30 mins) on watershed modelling concepts. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Inhalt | The first part (A) of the course is on watershed properties analysed from DEMs, and on global sources of hydrological data for modelling applications. Here students learn about GIS applications (ArcGIS, Q-GIS) in hydrology - flow direction routines, catchment morphometry, extracting river networks, and defining hydrological response units. In the second part (B) of the course on conceptual watershed models students build their own simple bucket model (Matlab, Python), they learn about performance measures in modelling, how to calibrate the parameters and how to validate models, about methods to simulate stochastic climate to drive models, uncertainty analysis. The third part (C) of the course is focussed on physically-based model components. Here students learn about components for soil water fluxes and evapotranspiration, they practice with a fully-distributed physically-based model Topkapi-ETH, and learn about other similar models at larger scales. They apply Topkapi-ETH to an alpine catchment and study simulated discharge, snow, soil moisture and evapotranspiration spatial patterns. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skript | There is no textbook. Learning materials consist of (a) video-recording of lectures; (b) lecture presentations; and (c) exercise task documents that allow independent work. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Literatur | Literature consist of collections from standard hydrological textbooks and research papers, collected by the instructors on the course moodle page. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Voraussetzungen / Besonderes | Basic Hydrology in Bachelor Studies (engineering, environmental sciences, earth sciences). Basic knowledge of Matlab (Python), ArcGIS (Q-GIS). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kompetenzen![]() |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
102-0515-01L | Seminar Umweltingenieurwissenschaften ![]() ![]() | 3 KP | 3S | S. Sinclair, P. Burlando, I. Hajnsek, S. Hellweg, M. Maurer, P. Molnar, E. Morgenroth, C. Oberschelp, S. Pfister, E. Secchi, R. Stocker, J. Wang | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kurzbeschreibung | Die Kurs ist in Form eines Seminars mit studentischen Vorträgen organisiert. Themen aus den Kerndisziplinen des Studiengangs (Wasserressourcen und -haushalt, Siedlungswasserwirtschaft, Stoffhaushalt, Entsorgungstechnik, Luftreinhaltung, Erdbeobachtung) werden diskutiert auf der Basis von wissenschaftlichen Veröffentlichungen, die von den Studierenden dargestellt und kritisch begutachtet werden. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lernziel | Neue Forschungsergebnisse und Anwendungsbeispiele aus dem Fachbereich der Umweltingenieurwissenschaften kennen und analysieren lernen. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kompetenzen![]() |
|