Сообщение на тему гидрология

Обновлено: 05.07.2024

ГИДРОЛОГИЯ, наука, изучающая воды Земли, их свойства, распространение и протекающие в них процессы. Людей давно занимал вопрос, почему океаны не выходят из берегов, хотя реки постоянно выносят в них огромные массы воды. Когда выяснилось, что вода при нагревании может переходить из жидкого состояния в газообразное, стало очевидно, что под воздействием солнечного тепла нагревается поверхность океана и вода постоянно превращается в пар. Между тем и метеорология постепенно раскрывала причины изменений погоды. Стало известно, что дождь выпадает из облаков, а облака состоят из крошечных капелек воды или кристаллов льда. Наконец, происхождение облаков было соотнесено со скоплениями водяного пара в атмосфере, а описание гидрологического цикла – круговорота воды в природе (рис. 1) – стало краеугольным камнем гидрологии.

По сути, источником всех вод суши является океан. Молекула воды начинает свой путь в этом цикле, когда, получив несколько больше тепловой энергии по сравнению с соседними молекулами, преодолевает поверхностное натяжение жидкости и превращается в молекулу пара. Воздух, в который попадает молекула, вовлечен в процесс циркуляции, порожденный неравномерным нагреванием полярной и тропической зон, перепадами атмосферного давления и вращением Земли. Циркуляция атмосферы в Северном полушарии в целом направлена с запада на восток. Внутри воздушных масс происходит вертикальное движение воздуха, вызванное прежде всего нагреванием воздуха на контакте с более теплой поверхностью океана или суши. Нагретая таким образом отдельная частица расширяется, становясь менее плотной, чем частицы, находящиеся непосредственно выше нее, и благодаря большей подъемной силе, воздействующей на нее, устремляется вверх. Однако в соответствии с известным физическим законом расширение происходит за счет запаса тепла, и поэтому, поднимаясь, эта воздушная частица охлаждается до тех пор, пока температура не понизится до такой степени, что влага уже не сможет оставаться в газообразном состоянии и не произойдет конденсация пара. Крошечные капельки воды, взвешенные в атмосфере, образуют облака. При соответствующих условиях эти капельки сливаются вокруг ядер конденсации (кристаллов льда или пылинок), а достигнув веса, достаточного для преодоления сопротивления воздуха, падают на землю в виде дождя, снега или града. Когда частица воды вместе с наземным или подземным стоком попадает снова в океан, это означает, что она совершила полный круговорот в природе.

Осадки.

Измерение.

Современный инструмент для измерения осадков – это автоматический плювиограф, непрерывно регистрирующий в графической форме количество, продолжительность и интенсивность атмосферных осадков. Используются также дождемеры, улавливающие осадки. Там, где снег выпадает нерегулярно и в небольшом количестве, применяются те же приборы, что и для измерения жидких осадков. В горных областях устанавливаются емкости-ловушки, аккумулирующие снег иногда в течение всего холодного сезона. Попадая в емкость, снег тает под воздействием концентрированного солевого раствора. Количество выпавшего снега измеряется также при помощи снегомерной трубки, которой берут снежный керн. Для определения эквивалентного слоя воды этот керн взвешивается.

Интенсивность и количество осадков зависят от содержания воды, а также от скорости и амплитуды охлаждения воздуха. Выделяются два основных типа осадков. Первый – это осадки, выпадающие на обширной территории в результате циклонической деятельности; их можно подразделить на фронтальные и нефронтальные. Первые формируются, когда теплый воздух поднимается над холодным, вторые – когда происходит горизонтальная конвергенция и поднимающийся воздух перетекает в область низкого давления. Осадки второго типа выпадают на меньшей территории и представляют собой более интенсивные грозовые ливни, при которых более теплый воздух нижних слоев быстро выносится вверх сильными конвективными течениями. Осадки конвективного типа могут быть одной из стадий циклона, и оба типа осадков могут усиливаться за счет дополнительного подъема воздуха над высокими формами рельефа.

Распределение во времени.

Дожди циклонического типа умеренной или слабой интенсивности могут продолжаться несколько суток. Такие дожди – благо для фермеров, так как бóльшая часть осадков впитывается в землю и способствует росту растений. Однако, когда контраст во влагосодержании и температурах между соседними воздушными массами крайне велик или конвекция протекает особенно активно, дождь выпадает с такой интенсивностью, что бóльшая часть воды скатывается по поверхности грунта прямо в реки, часто захватывая при этом большое количество плодородного гумуса. Русла оказываются не способными вместить и пропустить весь объем воды в столь короткие сроки, и реки выходят из берегов. В результате происходят разрушительные наводнения.

Пространственное распределение.

Паводок обычно следует непосредственно за ливнем. В среднем слой выпавших дождевых осадков уменьшается с увеличением площади территории, над которой они выпадают, а также с удалением от центра циклона. В горах структура дождя, изображаемая в изогиетах (линиях равной величины осадков), зависит от распределения высот, экспозиции отдельных склонов и крупных форм рельефа.

Когда водяной пар конденсируется при температурах значительно ниже 0° С, формирующиеся кристаллы льда при определенных условиях объединяются и падают на землю в виде снежинок. Плотность свежевыпавшего снега варьирует в широких пределах. На востоке США снег рассматривается как рекреационный фактор, однако, если таяние снега предшествует ливневым дождям или происходит одновременно с ними, он также существенно влияет на формирование паводков. На западе США снег является источником воды, использующейся для ирригации, выработки электроэнергии и водоснабжения городов и поэтому играет важную роль в хозяйственной жизни страны. Там, начиная с высоты ок. 2150 м, формируется устойчивый снежный покров, который держится с октября по март. Выше 3000 м его мощность бывает более 6 м.

Испарение.

Преобразование воды в пар представляет собой важный энергетический переход в непрекращающемся круговороте воды в природе. Этот процесс происходит почти непрерывно в результате испарения со всех водных поверхностей и влажной почвы и транспирации растениями. Количественная оценка испарения обычно выполняется косвенным путем.

При идеальных условиях испарение с поверхности озера можно определить путем измерения суммарного поступления в него воды, стока из него и аккумулировавшейся воды. При этом предполагается, что остаточная составляющая баланса, необходимая для сохранения равновесия системы, соответствует испарению. Такой метод обычно неудовлетворителен, так как невозможно точно оценить прочие элементы водного баланса, например просачивание воды в грунт. Близкий подход, называемый методом энергетического баланса, заключается в измерении поступающей тепловой энергии, отдаваемой озером и накопленной в нем. Надежность этого метода повышается благодаря огромному количеству тепловой энергии, затрачиваемой на испарение воды (скрытой теплоты парообразования).

Транспирация пышной зеленой растительностью, образующей сплошной покров и в достатке получающей влагу, почти равна испарению с поверхности соседних озер. Если вода, извлеченная из почвы и затраченная на транспирацию, не восполняется за счет осадков или орошения, почва начинает иссушаться, скорость транспирации падает, и, наконец, растения увядают из-за дефицита воды. Таким образом, в годовом осреднении транспирация в районах с достаточным увлажнением несколько меньше, чем испарение с открытой водной поверхности, а в аридных районах она ограничена количеством осадков.

Поверхностный сток

формируется, когда дождь выпадает или снег тает со скоростью, превышающей скорость просачивания воды в грунт. Сначала вода заполняет небольшие углубления на поверхности земли, которые, переполнившись, сливаются вместе и образуют промоины и ручейки, продолжающие сливаться, расширяться и превращаться в ручьи и реки, на которых может быть измерен сток.

Питание водотоков

осуществляется двумя путями: дождевой или талой снеговой водой, которая стекает с поверхности, и водой, поступающей со дна русла и из бортов долины. Последний источник включает: 1 – воды, поступающие с ливнями на поверхность почвы неподалеку от русла, просачивающиеся в нее и быстро перемещающиеся на небольшой глубине в направлении русла, а при достижении его смешивающиеся с поверхностным стоком, и 2 – воды, просачивающиеся вглубь и достигающие уровня грунтовых вод, имеющих выход в глубокие долины, секущие такие водоносные горизонты. Первый из названных подтипов – внутрипочвенный ливневый сток – не может быть измерен отдельно от поверхностного стока. Второй подтип, называемый грунтовыми водами, поддерживает существование водотоков в периоды, когда осадки не выпадают.

Гидрографы.

Графическое изображение изменений уровня воды в данном створе водотока за определенный промежуток времени называется гидрографом. Если подъем уровня воды приводит к затоплению берегов, такой гидрограф называют гидрографом паводка (рис. 2).

Инфильтрация.

Часть атмосферных осадков, которая просачивается в грунт, подчиняется воздействию двух сил: силы тяжести и силы молекулярного притяжения между частицами грунта и водой. В целом, эти силы противостоят друг другу. Вода, обволакивающая частицы грунта, т.н. гигроскопическая вода, или влажность почвы, играет важную роль в поддержании жизнедеятельности растений. Вода, прокладывающая себе путь вниз по порам между частицами почвы, в конце концов достигает наземных водотоков или уровня грунтовых вод. Если зеркало грунтовых вод располагается ниже русла потока, то на поверхность они могут быть выведены либо в результате откачивания насосами из скважин, либо через артезианские источники и родники, если создается достаточное гидростатическое давление.

Капиллярное поднятие воды.

Если открытый конец трубки, заполненной сухим песком, погрузить в сосуд с водой, то вода в ней поднимется несколько выше уровня жидкости в сосуде. Если в трубку помещать разные грунты, высота, на которую поднимается вода, будет зависеть от их физических свойств (размерности частиц, пористости и пр.). Такой подъем уровня воды, противоположный направлению силы тяжести, является суммарным результатом действия трех сил: молекулярного притяжения между частицами грунта и водой, поверхностного натяжения воды и способности воды противостоять силам, стремящимся разъединить их. Таким образом, иссякшие запасы почвенной влаги компенсируются капиллярным поднятием воды из горизонтов, расположенных ниже корнеобитаемой зоны, которое зависит от размерности почвенно-грунтовых частиц и глубины залегания грунтовых вод.

Грунтовые воды.

Их движение зависит от скорости фильтрации воды в рыхлых отложениях, сквозь которые они текут, и некоторых физических свойств этих отложений (в особенности гранулометрического состава, т.е. количественного соотношения частиц разного размера), перепада высот между вершиной и устьем водоносного горизонта и его протяженности. Эти взаимосвязи могут быть выражены простейшими математическими формулами.

Прикладное значение гидрологии.

Гидрология как прикладная наука получила развитие в связи с насущными хозяйственными задачами. Она занимается рациональным использованием и охраной поверхностных и грунтовых вод, прогнозом паводков, оценкой водных ресурсов и другими проблемами.

Чеботарев Н.П. Учение о стоке. М., 1962
Великанов М.А. Гидрология суши. М., 1964
Железняков Г.В. Гидрология и гидрометрия. М., 1981

Гидроло́гия – наука, изучающая природные воды Земли и процессы, в них происходящие.

Гидрология как часть физической географии входит в комплекс наук о Земле.

Разделы гидрологии

Гидрологию подразделяют прежде всего на крупные разделы по предмету, направленности и методам исследований. Это – гидрология водных объектов, изучающая закономерности гидрологических процессов и явлений в водных объектах разных типов; гидрография, занимающаяся описанием конкретных водных объектов; прикладная гидрология, разрабатывающая методы расчёта и прогноза различных гидрологических характеристик, а также приёмы и методы практического использования гидрологических знаний в разных областях экономики; гидрометрия, разрабатывающая методы измерений и наблюдений при изучении природных вод; специальные разделы гидрологии, такие, как физика природных вод (или гидрофизика), динамика вод (например, динамика русловых потоков, динамика морских течений), химия природных вод (или гидрохимия).

По объектам исследования в гидрологии выделяют три большие части: гидрологию суши, или точнее гидрологию поверхностных вод суши (часто называемую просто гидрологией), изучающую водные объекты суши – реки, озёра, водохранилища, болота, ледники; гидрологию океанов и морей (синоним – физическая океанология), занимающуюся изучением морских гидрологических процессов; гидрологию подземных вод, изучающую воды, находящиеся в верхней части земной коры.

В последнее время в качестве самостоятельных разделов гидрологии стали выделять гидрологию водохранилищ, использующую методы гидрологии рек и гидрологии озёр, а также гидрологию устьев рек, пограничную между гидрологией рек и океанологией.

Отдельные разделы, выделяемые в гидрологии по предмету направленности и методам исследований, так же, как и гидрология в целом, допускают подразделение по объектам изучения. Так, в рамках гидрографии можно выделить гидрографию рек, гидрографию озёр, гидрографию океанов и морей, или региональную океанологию и т. д. Прикладная гидрология также может быть подразделена на прикладную океанологию (например, промысловую) и инженерную гидрологию суши. Прикладную (инженерную) гидрологию суши, в свою очередь, иногда подразделяют на самостоятельные разделы применительно и к рекам, и к озёрам – гидрологические расчёты и гидрологические прогнозы. В прикладной гидрологии иногда отдельно выделяют, например, мелиоративную гидрологию, ирригационную гидрологию и др. Гидрометрия также может относиться и к морям, и к рекам, и к озёрам. В специальных разделах гидрологии могут быть выделены подразделы, относящиеся к водным объектам разных типов, например физика океана, химия океана; комплекс дисциплин, имеющих отношение к физике речного потока, – динамика русловых потоков, теория русловых процессов, а также гидрофизика рек, гидрофизика озёр; гидрохимия рек, гидрохимия озёр и т. д. Специальные разделы гидрологии входят одновременно разделами в физику и химию.

Научные и практические задачи гидрологии

Основные научные задачи гидрологии состоят в исследовании закономерностей процессов в водных объектах, выявлении их взаимосвязей с процессами, протекающими в атмосфере, литосфере и биосфере с учётом влияния хозяйственной деятельности. Особое значение при этом имеет установление закономерностей круговорота воды на земном шаре, географического распределения различных гидрологических характеристик в глобальном масштабе и рассмотрение гидрологических процессов как важнейшего фактора в формировании географической оболочки Земли.

Важной научной задачей гидрологии является также изучении режима и гидрологических процессов в отдельных речных бассейнах, океанах, морях, озёрах, водохранилищах.

Одной из наиболее актуальных и сложных задач гидрологии в последнее время стали исследование влияния современного потепления климата на изменения в гидросфере планеты (Мировом океане, ледниках, водах суши) и разработка их прогноза.

Помимо упомянутых научных задач перед гидрологией стоят и важные практические задачи, например, обеспечение гидрологическими данными различных отраслей экономики: промышленности и энергетики, сельского, водного, рыбного, коммунального хозяйства, водного транспорта и др., разработка научных основ рационального использования водных объектов и их охраны, а также мероприятий по предотвращению негативного воздействия вод на территории и социально-экономические объекты.

Связь гидрологии с другими науками

Гидрология, изучающая природные воды, относится к наукам географическими тесно связана с другими физико-географическими науками – метеорологией и климатологией, геоморфологией, гляциологией, картографией и т.д. Эта связь отражает объективно существующее единство природы, проявляющееся во взаимосвязи и взаимодействии всех компонентов природной среды.

Связана гидрология и с другими естественными науками – геологией, биологией, почвоведением, геохимией.

Гидрология не может продуктивно развиваться без опоры на фундаментальные науки – физику, химию, математику.

К гидрологии тесно также примыкают такие разделы физики, как гидрофизика, гидромеханика, гидродинамика, гидравлика, термодинамика. Гидрохимия как раздел гидрологии широко использует законы взаимодействия химических веществ и методы химического анализа их состава. Таким образом, гидрология связана с физикой и химией через специальные разделы гидрологии.

Методы гидрологии

Современная гидрология располагает большим арсеналом взаимодополняющих друг друга методов познания гидрологических процессов. Важнейшее место в гидрологии занимают методы полевых исследований (экспедиционные и стационарные). Исторически это был первый способ познания законов природы, но и в наши дни без использования или учёта результатов полевых работ не обходится ни одно гидрологическое исследование.

В последнее время стали широко применяться так называемые нетрадиционные дистанционные методы наблюдения и измерения с помощью локаторов, аэрокосмические съёмки и наблюдения, автономные регистрирующие системы (автоматические гидрологические посты на реках, буйковые станции в океанах).

Широко использует гидрология и методы экспериментальных исследований. Различают эксперименты в лаборатории и эксперименты в природе. В первом случае на специальных лабораторных установках проводят эксперименты в условиях, полностью контролируемых экспериментатором. Во втором – наблюдения проводятся на небольших участках природных объектов, специально выбранных для детальных исследований. Человек не в состоянии регулировать проявление природных процессов, но благодаря специальному выбору ряда внешних условий (например, характера почвы, растительности, крутизны склонов и т. д.), применению специального оборудования и особых методов (включая изотопные) и тщательным наблюдениям может создать условия для исследований, невозможные при обычных полевых работах.

Краткие сведения из истории развития гидрологии

Первые примитивные сведения о гидрологическом режиме водных объектов получили люди, поселившиеся на берегах рек, озёр, морей.

В развитие гидрологических знаний свой вклад внесли путешественники, географы, историки, философы Древней Греции и Древнего Рима такие как Гераклит, Геродот, Платон, Аристотель. Интересные гидрологические наблюдения проводил Леонардо да Винчи, выдающийся представитель эпохи Возрождения. Гидрологическими процессами и явлениями интересовались известные европейские физики и математики Декарт, Галлей, Бернулли и другие.

В XVII в. начались наблюдения за уровнем воды на р. Москве. При Петре I проводились первые гидрологические изыскания на Дону, Оке, Волге с целью использования этих рек для судоходства. В 1715 г. были организованы постоянные наблюдения за режимом р. Невы у Петропавловской крепости. В изучение рек заметный вклад внесли русские землепроходцы и географы XVIII в.

Ценные материалы по гидрографии дали экспедиции П.П. Семёнова-Тян-Шанского и Н.М. Пржевальского. В конце XIX в. в России были опубликованы крупные многих известных естествоиспытателей, заложившие основы учения о реках.

Широкое развитие гидрологических изысканий и исследований в нашей стране началось в 1920-х гг. Эти исследования были направлены на комплексное использование водных ресурсов страны (не только для судоходства, но и для гидроэнергетики и орошения). В 1919 г. был создан Российский гидрологический институт, который в 1926 г. преобразуется в ныне существующий Государственный гидрологический институт (ГГИ) в Санкт-Петербурге. В 1920 г. был принят план электрификации страны (план ГОЭЛРО), выполнение которого потребовало проведения широких гидрологических исследований.

В предвоенный период усилиями российских учёных были разработаны теоретические основы гидрологии суши. Таким образом, гидрология суши как самостоятельная наука оформилась в Советском Союзе в 1920–1930-е гг.

Во время Великой Отечественной войны гидрологи обеспечивали действующую армию гидрологической информацией о водном и ледовом режиме рек и озёр.

В послевоенные годы восстановление и дальнейшее развитие народного хозяйства страны потребовали существенного расширения гидрологических изысканий и исследований. Ведутся гидрологические работы для крупного гидроэнергетического строительства на Днепре и Волге, мелиоративных мероприятий на юге Европейской территории Союза и в Средней Азии, улучшения судоходных условий на Волге и сибирских реках.

После распада СССР руководство наблюдениями и исследованиями в области гидрологии в Российской Федерации было возложено на Федеральную службу по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Росгидромету подчинены региональные управления гидрометеослужбы (УГМС), а им – местные центры по гидрометеорологии (ЦГМС) и разветвлённая сеть гидрометобсерваторий, гидрометстанций и гидрологических постов.

Практическое значение гидрологии

Независимо от того, идёт ли речь о разных водопользователях, эксплуатация водных ресурсов, оценка возможности и эффективности их использования невозможны без научного обоснования и соответствующих исследований. Поэтому в рациональном освоении водных ресурсов важная роль принадлежит гидрологии. Гидрологи обеспечивают водопользователей данными о количестве и качестве воды, о пространственно-временных изменениях гидрологических характеристик.

Промышленность и коммунальное хозяйство заинтересованы в оценке как количества, так и качества потребляемой воды, орошаемое земледелие – в данных о режиме водного объекта, из которого осуществляется водозабор.

Любое строительство на берегах рек (набережных, причалов и др.), а также сооружение мостов, переходов трубопроводов и линий высоковольтных электропередач (ЛЭП) через реки требует знания об уровнях воды, ледовых явлениях, скоростях течения, русловых процессах (размыве или намыве дна и берегов). Любое строительство на берегах озёр и морей или в прибрежной зоне, например, сооружение свайных платформ для добычи нефти на шельфе, невозможно без учёта данных о волнении, ледовых явлениях и других характеристиках режима. Предоставить такие данные проектировщикам и строителям могут только гидрологи.

Гидроэнергетика нуждается в данных о современных и ожидаемых колебаниях стока воды, рыбное хозяйство – в сведениях о физико-химических характеристиках воды (температуре, солёности, содержании растворённого кислорода и т. д.).

Гидрологические исследования необходимы не только для удовлетворения запросов водопользователей. Велика их роль и в решении такой проблемы, как защита населённых пунктов и земель от наводнений (причем не только на реках, но и в приморских районах). Особую актуальность приобретают исследования и прогнозы наводнений на реках, вызванных дождевыми паводками или ледяными заторами, а в устьях рек и в прибрежных морских районах – штормовыми нагонами и волнами цунами.

Велика роль гидрологов в разработке кратко-, средне- и долгосрочных прогнозов состояния водных объектов (рек, озёр, морей).

Гидрология – наука, изучающая природные воды и происходящие в них явления и процессы. Гидрология принадлежи к числу наук о Земле и тесно соприкасается с геофизикой, геохимией, географией, а также-с геологическими и биологическими науками. Предметом исследований гидрологии являются все виды гидросферы: океаны, моря, реки, озера, водохранилища, ледники, болота, почвенные и подземные воды, а также воды атмосферы. Основная область исследований гидрологии – водный режим и водный баланс, изучение круговорота воды в природе, пространственно-временных колебаний и изменений его элементов под влиянием естественных и. антропогенных факторов. В практическом приложении, гидрология тесно связана с водным хозяйством и проблемами рационального использования и охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения и истощения, с разработкой методов гидрологических расчетов и прогнозов.

По объектам исследований гидрология делится на гидрологию суши, гляциологию и океанологию.

Гидрология суши – наука, изучающая поверхностные воды суши, реки, озера, водохранилища, каналы, болота и подземные воды.

Гидрология суши включает:

  • гидрологию рек или потамологию;
  • лимнологию (озёроведение), которая изучает водоемы с замедленным водообменом (озера, пруды, водохранилища) и весь комплекс протекающих в них физических; химических и биологических процессов;
  • болотоведение;
  • гидрогеологию в объеме, необходимом для выяснения процессов взаимодействия вод поверхности, суши и подземных вод.

Гидрология суши также включает в себя:

  • собственно гидрологию, рассматривающую вопросы круговорота воды в атмосфере (испарение, осадки, конденсацию), гидрологические расчеты и прогнозы;
  • гидрометрию, которая изучает средства и методы количественного учета различных элементов водных объектов и их режим;
  • гидрографию, описывающую реки, озера, водохранилища и их отдельные части с качественной и количественной характеристикой их положения, физико-географических условий, режима и хозяйственного использования;
  • гидрохимию, раздел геохимии, изучающий химические процессы, протекающие в гидросфере; изучает качественный состав веществ, содержащихся в растворе или во взвеси, в водной массе водных объектов или в осадках, их элементарный и изотопный состав, физико-химические и биохимические превращения, формирование осадочных месторождений полезных ископаемых, извлечение ценных веществ из морской воды, химическое загрязнение водных объектов;
  • гидрофизику, раздел геофизики, изучающий физические процессы, протекающие в гидросфере; изучает течения, волны, взаимодействие водных объектов с атмосферой, термические, акустические, оптические и другие физические свойства воды и физические процессы, протекающие в водных объектах, а также в снеге и льде;
  • гидрогеология, науку о подземных водах .изучающую их состав и свойства, происхождение, условия формирования ресурсов подземных вод, их взаимодействие с горными породами, поверхностными водами и атмосферой; данные гидрогеологии используются при решении вопросов водоснабжения, мелиорации, эксплуатации месторождений и др.

Гляциология – наука о природных льдах на поверхности Земли, в атмосфере и литосфере. Гляциология изучает режим и динамику их развития, взаимодействие с окружающей средой, роль льда в развитии Земли; исследуются снежно-ледниковые ресурсы, массообмен снежно-ледниковых систем с окружающей средой, деформации и движение ледников, лавин, ледяных полей .особенности покровных ледников как основных хранилищ пресной воды планеты, колебание ледников в истории оледенения, инженерно-гляциологические проблемы.

Океанология – наука о природных процессах в Мировом Океане. Океанология рассматривает Мировой Океан одновременно и как часть гидросферы, и как целостный планетарный природный объект, который взаимодействует с атмосферой, литосферой, материковым стоком, и где в сложной взаимосвязи протекают физические, химические, геологические и биологические процессы. Океанология базируется на фактических данных измерений глубин, температуры, солености, течений волн, цвета и прозрачности воды, содержания растворенных химических веществ и соединений, различных биологических и других показателей, опирается на теоретические положения физики, математики, химии, биологии, использует методы системного анализа.

В связи с широким использованием рек и озёр в целях мелиорации, водоснабжения, водного транспорта, энергетики и многих других целей возникло и укрепилось новое направление, получившее название инженерной гидрологии, которая занимается изучением качественных и количественных изменений водного режима, возникшего в результате сооружения того или иного гидротехнического сооружения.

гидрология Именно наука ответственна за изучение воды во всех ее аспектах, включая ее распределение на планете и ее гидрологический цикл. Также рассматриваются взаимоотношения воды с окружающей средой и живыми существами..

Первые упоминания об изучении поведения воды восходят к Древней Греции и Римской империи. Измерения потока Сены (Париж), выполненные Пьером Перро и Эдме Мариоттом (1640), считаются началом научной гидрологии..


Впоследствии полевые измерения были продолжены, и были разработаны все более точные измерительные приборы. В настоящее время гидрология основывает свои исследования в основном на применении имитационных моделей..

Среди последних исследований выделяется оценка отступления ледников из-за влияния глобального потепления. В Чили ледниковая поверхность бассейна Майпо регрессировала на 25%. В случае Андских ледников, его сокращение связано с потеплением Тихого океана.

  • 1 История
    • 1.1 Древние цивилизации
    • 1.2 Ренессанс
    • 1.3 XVII век
    • 1.4 век XVIII
    • 1,5 века XIX
    • 1.6 20 и 21 века
    • 3.1 Гидрология поверхностных вод
    • 3.2 Гидрогеология
    • 3.3 Криология

    история

    Древние цивилизации

    Из-за важности воды для жизни, исследование ее поведения наблюдается с начала человечества.

    Гидрологический цикл был проанализирован различными греческими философами, такими как Платон, Аристотель и Гомер. В то время как в Риме Сенека и Плинио были обеспокоены, чтобы понять поведение воды.

    Однако гипотезы, высказанные этими древними мудрецами, в настоящее время считаются ошибочными. Римский Марко Витрувио был первым, кто указал, что вода, проникшая в землю, появилась из-за дождя и снега..

    Кроме того, за это время было разработано большое количество практических знаний в области гидравлики, которые позволили, в частности, построить такие крупные сооружения, как акведуки в Риме или оросительные каналы в Китае..

    возрождение

    Во время Ренессанса такие авторы, как Леонардо да Винчи и Бернард Палисси, внесли важный вклад в гидрологию; Им удалось изучить гидрологический цикл в отношении инфильтрации дождевой воды и ее возврата через родники.

    17 век

    Считается, что в этот период гидрология рождается как наука. Начались полевые измерения, особенно те, которые проводились Пьером Перро и Эдме Мариоттом на Сене (Франция).


    Они также подчеркивают работу, проделанную Эдмондом Халли в Средиземном море. Автору удалось установить связь между испарением, осадками и течением..

    18 век

    Гидрология достигла важных успехов в этом столетии. Были многочисленные эксперименты, которые позволили установить некоторые гидрологические принципы.

    Мы можем выделить теорему Бернулли, которая гласит, что в потоке воды давление увеличивается с уменьшением скорости. Другие исследователи внесли соответствующий вклад в отношении физических свойств воды.

    Все эти эксперименты составляют теоретическую основу для разработки количественных гидрологических работ..

    19 век

    Гидрология укрепляется как экспериментальная наука. Значительные успехи были достигнуты в области геологической гидрологии и измерения поверхностных вод..

    В этот период были разработаны важные формулы, применяемые для гидрологических исследований, среди которых выделяются уравнение капиллярного потока Хагена-Пуазейля и формула скважины Дюпюи-Тима (1860)..

    Гидрометрия (дисциплина, которая измеряет поток, силу и скорость движущихся жидкостей) основывает свои основы. Были разработаны формулы для измерения расхода и разработаны различные полевые измерительные приборы..

    С другой стороны, Миллер в 1849 году обнаружил, что существует прямая связь между количеством осадков и высотой.

    20 и 21 века

    В течение первой половины двадцатого века количественная гидрология оставалась эмпирической дисциплиной. К середине столетия разрабатываются теоретические модели для более точных оценок..

    В 1922 году была создана Международная ассоциация научной гидрологии (IAHS). IAHS группирует гидрологов по всему миру до настоящего времени.

    Важный вклад вносят в гидравлику скважин и теории инфильтрации воды. Кроме того, статистика используется в гидрологических исследованиях.

    В 1944 году Бернард заложил основы гидрометеорологии, подчеркнув роль метеорологических явлений в круговороте воды.

    В настоящее время гидрологи в своих различных областях исследования разрабатывают сложные математические модели. С помощью предложенного моделирования можно прогнозировать поведение воды в различных условиях..

    Эти имитационные модели очень полезны при планировании крупных гидравлических работ. Кроме того, возможно более эффективное и рациональное использование водных ресурсов планеты..

    Область исследования

    Термин гидрология происходит от греческого Hydros (вода) и логотип (наука), что означает науку о воде. Следовательно, гидрология - это наука, которая отвечает за изучение воды, в том числе ее моделей циркуляции и распределения на планете..

    Вода является важным элементом для развития жизни на планете. 70% Земли покрыто водой, из которых 97% соленые и составляют Мировой океан. Оставшиеся 3% составляют пресная вода, и большая ее часть замерзает на полюсах и ледниках мира, поэтому она является дефицитным ресурсом..

    В области гидрологии оцениваются химические и физические свойства воды, ее связь с окружающей средой и ее связь с живыми существами..

    Гидрология как наука имеет сложную природу, поэтому ее изучение было разделено на различные области. Это разделение рассматривает различные аспекты, которые фокусируются на некоторых фазах гидрологического цикла: динамика океанов (океанография), озер (лимнология) и рек (потамология), поверхностные воды, гидрометеорология, гидрогеология ( подземные воды) и криология (твердая вода).


    Примеры недавних исследований

    Исследования в области гидрологии в последние годы были сосредоточены главным образом на применении имитационных моделей, трехмерных геологических моделей и искусственных нейронных сетей..

    Гидрология поверхностных вод

    В области гидрологии поверхностных вод модели искусственных нейронных сетей применяются для изучения динамики водосборов. Таким образом, проект SIATL (Watershed Water Flow Simulator) используется во всем мире для управления водосборами..

    Также были разработаны компьютерные программы, такие как WEAP (Оценка и планирование воды), разработанный в Швеции и предлагаемый бесплатно в качестве комплексного инструмента для планирования управления водными ресурсами.

    гидрогеология

    В этой области 3D геологические модели были разработаны для создания трехмерных карт запасов подземных вод..

    В исследовании, проведенном Гамесом и его сотрудниками в дельте реки Льобрегат (Испания), могут быть обнаружены нынешние водоносные горизонты. Таким образом, удалось зарегистрировать источники воды этого важного бассейна, который снабжает город Барселону.

    криология

    Криология - это область, которая в последние годы приобрела большую высоту, в основном благодаря изучению ледников. В этом смысле было отмечено, что глобальное потепление серьезно влияет на ледники мира.

    Таким образом, имитационные модели разрабатываются для оценки будущих потерь ледников.

    В 2015 году Кастильо провел оценку ледников бассейна Майпо и обнаружил, что поверхность ледника отступила на 127,9 км. 2 , отдача, которая произошла за последние 30 лет и соответствует 25% первоначальной поверхности ледникового покрова.

    В Андах Bijeesh-Kozhikkodan и соавторы (2016) провели оценку поверхности ледников в период с 1975 по 2015 годы. Они обнаружили, что в этот период произошло значительное сокращение этих масс ледяной воды..

    Основное сокращение ледниковой поверхности Анд наблюдалось в период между 1975 и 1997 годами и совпало с потеплением Тихого океана..

    Читайте также: