Что изучает гидрология в географии

гидрология

Полезное

Смотреть что такое «гидрология» в других словарях:

гидрология — гидрология … Орфографический словарь-справочник

ГИДРОЛОГИЯ — наука, объектом изучения которой, в широком смысле слова, является вода, встречающаяся в природе, в атмосфере, гидросфере и литосфере. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941… … Морской словарь

ГИДРОЛОГИЯ — (греч., от hydor вода, и logos слово). Наука о свойствах и составе вод, в особенности минеральных. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГИДРОЛОГИЯ греч., от hydor, вода, и logos, слово. Описание вод на… … Словарь иностранных слов русского языка

ГИДРОЛОГИЯ — (от гидро. и. логия), наука о природных водах и протекающих в них процессах. Исследует все виды вод гидросферы (океаны, моря, реки, озера, водохранилища, болота; почвенные и приповерхностные подземные воды). Гидрология разделяется на… … Современная энциклопедия

гидрология — сущ., кол во синонимов: 13 • агрогидрология (1) • геогидрология (1) • география (1 … Словарь синонимов

гидрология — и, ж. hydrologie f., нем. Hydrologie. Наука о воде и ее свойствах; гидрография. Сл. 18. Такой порядок описания < минеральных вод> если и может быть допущен, то разве в заметках туристов, в guides des voyageurs, в сборниках материалов для… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

гидрология — Наука, изучающая гидросферу, ее свойства и протекающие в ней процессы и явления во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой. [ГОСТ 19179 73] Тематики гидрология суши EN hydrology DE Hydrologie FR hydrologie … Справочник технического переводчика

Гидрология — наука о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических свойствах, химическом и газовом составах, взаимодействии с атмосферными и поверхностными водами, режиме, практическом использовании в народном хозяйстве,… … Геологические термины

ГИДРОЛОГИЯ — ГИДРОЛОГИЯ, наука, изучающая воды Земли, их источники, круговорот, распределение, использование, химический и физический состав. КРУГОВОРОТ ВОДЫ это природная система циркуляции земной воды. Гидрологами называют ученых и инженеров, изучающих… … Научно-технический энциклопедический словарь

Источник

ГИДРОЛОГИЯ

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

Источник

Гидрология подразделяется на гидрологию поверхностных вод, гидрологию (гидрогеологию) подземных вод и морскую гидрологию. Области гидрологии включают гидрометеорология, гидрология поверхности, гидрогеология, водосборный бассейн менеджмент и качество воды, где вода играет центральную роль.

Гидрологические исследования могут дать информацию об экологической инженерии, политика, и планирование.

Содержание

ветви

Приложения

История

Гидрология была предметом исследований и инженерных разработок на протяжении тысячелетий. Например, около 4000 г. до н.э. Нил был перекрыт плотиной для повышения продуктивности сельского хозяйства на ранее бесплодных землях. Месопотамский города были защищены от наводнения высокими земляными стенами. Акведуки были построены Греки и Древние римляне, в то время как история Китая показывает, что они построили оросительные и противопаводковые сооружения. Древний Сингальский использовали гидрологию для строительства сложных оросительных работ в Шри-Ланка, также известная изобретением клапанной ямы, которая позволила построить большие резервуары, анисовые орехи и каналы, которые все еще функционируют.

Марк Витрувийв первом веке до нашей эры описал философскую теорию гидрологического цикла, в которой осадки, выпавшие в горах, проникали на поверхность Земли и приводили к ручьям и источникам в низинах. [2] С принятием более научного подхода, Леонардо да Винчи и Бернар Палисси независимо друг от друга получили точное представление о гидрологическом цикле. Количественная оценка гидрологических переменных началась только в 17 веке.

К пионерам современной гидрологии относятся: Пьер Перро, Эдме Мариотт и Эдмунд Галлей. Измеряя количество осадков, сток и площадь водосбора, Перро показал, что осадков достаточно, чтобы учесть течение Сены. Мариотт совместные измерения скорости и поперечного сечения реки, чтобы получить сток, опять же в Сене. Галлей показал, что испарение из Средиземное море было достаточно, чтобы учесть отток рек, впадающих в море. [3]

Успехи 18 века включали Бернулли пьезометр и Уравнение Бернулли, к Даниэль Бернулли, а Трубка Пито, к Анри Пито. В 19 веке произошла разработка гидрологии подземных вод, в том числе Закон Дарси, формула Дюпюи-Тима и Хагена-Пуазейляуравнение капиллярного течения.

Рациональный анализ начал заменять эмпиризм в 20 веке, в то время как правительственные агентства начали свои собственные программы гидрологических исследований. Особое значение имели Лерой Шерман единичный гидрограф, теория инфильтрации Роберт Э. Хортон, и К. Тест / уравнение водоносного горизонта Тайса, описывающее гидравлику скважины.

С 1950-х годов к гидрологии подходили на более теоретической основе, чем в прошлом, чему способствовали успехи в физическом понимании гидрологических процессов и появление компьютеров и особенно географические информационные системы (ГИС). (Смотрите также ГИС и гидрология)

Области исследований в гидрологии касаются движения воды между ее различными состояниями или внутри данного состояния, или просто количественной оценки количества воды в этих состояниях в данном регионе. Части гидрологии касаются разработки методов прямого измерения этих потоков или объемов воды, в то время как другие относятся к моделированию этих процессов либо для научных знаний, либо для прогнозирования в практических приложениях.

Грунтовые воды

Проникновение

Влажность почвы

Влажность почвы можно измерить разными способами; к емкостной зонд, рефлектометр во временной области или же Тензиометр. Другие методы включают отбор проб растворенных веществ и геофизические методы. [8]

Поток поверхностных вод

Гидрология рассматривает количественную оценку потока поверхностных вод и переноса растворенных веществ, хотя рассмотрение стока в крупных реках иногда рассматривается как отдельная тема гидравлики или гидродинамики. Поток поверхностных вод может включать поток как в узнаваемых руслах рек, так и в других местах. Методы измерения расхода, когда вода достигает реки, включают расходомер (видеть: увольнять) и трассирующие методы. Другие темы включают химический перенос как часть поверхностных вод, перенос наносов и эрозию.

Осадки и испарение

В некоторых случаях считается, что гидрология начинается на границе суши и атмосферы. [9] поэтому важно иметь адекватные знания как об осадках, так и об испарении. Осадки можно измерить разными способами: дисдрометр для характеристик осадков в мелком масштабе времени; радар для свойств облаков, оценки интенсивности дождя, обнаружения града и снега; осадкомер для регулярных точных измерений дождя и снегопада; спутник например, для определения дождливой зоны, оценки интенсивности дождя, растительного покрова / землепользования и влажности почвы.

Испарение является важной частью круговорота воды. Частично на него влияет влажность, которую можно измерить слинг психрометр. Также на него влияет наличие снега, града и льда, а также роса, туман и туман. Гидрология рассматривает испарение в различных формах: с поверхности воды; как транспирация с поверхности растений в природных и агрономических экосистемах. Прямое измерение испарения можно получить с помощью испарительный поддон.

Детальные исследования испарения включают рассмотрение пограничного слоя, а также количества движения, теплового потока и баланса энергии.

Дистанционное зондирование

Дистанционное зондирование гидрологических процессов может предоставить информацию о местах, где на месте датчики могут быть недоступны или редко. Это также позволяет проводить наблюдения в больших пространственных масштабах. Многие из переменных, составляющих водный баланс суши, например Поверхность воды место хранения, влажность почвы, осадки, эвапотранспирация, и снег и лед, можно измерить с помощью дистанционного зондирования с различным пространственно-временным разрешением и точностью. [10] Источники дистанционного зондирования включают наземные датчики, бортовые датчики и спутниковые датчики который может захватить микроволновая печь, тепловое и ближнее инфракрасное данные или использование лидар, Например.

Качество воды

В гидрологии исследования качества воды касаются органических и неорганических соединений, а также растворенных материалов и отложений. Кроме того, на качество воды влияет взаимодействие растворенного кислорода с органическими веществами и различные химические превращения, которые могут иметь место. Измерения качества воды могут включать как методы на месте, при которых анализы проводятся на месте, часто автоматически, так и лабораторные анализы, которые могут включать: микробиологический анализ.

Интеграция измерения и моделирования

Прогноз

Наблюдения за гидрологическими процессами используются для предсказания будущего поведения гидрологических систем (расход воды, качество воды). Одной из основных проблем в гидрологических исследованиях в настоящее время является «Прогнозирование в неотслеживаемых бассейнах» (PUB), то есть в бассейнах, по которым нет или существует очень мало данных.

Статистическая гидрология

Анализируя статистические характеристики гидрологических данных, таких как количество осадков или речной сток, гидрологи могут оценить будущие гидрологические явления. При оценке того, как часто будут происходить относительно редкие события, анализ проводится с точки зрения период возврата таких мероприятий. Другие представляющие интерес величины включают средний сток в реке за год или по сезону.

Эти оценки важны для инженеры и экономисты, чтобы собственно анализ риска могут быть выполнены, чтобы повлиять на инвестиционные решения в будущую инфраструктуру и определить характеристики надежности урожайности систем водоснабжения. Статистическая информация используется для формулирования правил эксплуатации крупных плотин, составляющих часть систем, которые включают сельскохозяйственные, промышленные и Жилой требования.

Моделирование

Недавние исследования в области гидрологического моделирования пытаются найти более глобальный подход к пониманию поведение гидрологических систем чтобы делать более точные прогнозы и решать основные проблемы в управлении водными ресурсами.

Транспорт

Движение воды является важным средством, с помощью которого другие материалы, такие как почва, гравий, валуны или загрязнители, переносятся с места на место. Первоначальный ввод в водоприемники может происходить из точечный источник разряд или линейный источник или же источник области, Такие как поверхностный сток. С 1960-х гг. Довольно сложные математические модели были разработаны, чему способствовало наличие высокоскоростных компьютеров. Наиболее часто анализируемые классы загрязняющих веществ: питательные вещества, пестициды, общее количество растворенных твердых веществ и осадок.

Источник

Гидрология

Содержание

Предмет изучения

Чем занимается

Разделы

Использование результатов исследований

Некоторые данные гидрологии моря используются при плавании и ведении боевых действий надводными кораблями и подводными лодками.

Литература

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Гидрология» в других словарях:

гидрология — гидрология … Орфографический словарь-справочник

ГИДРОЛОГИЯ — наука, объектом изучения которой, в широком смысле слова, является вода, встречающаяся в природе, в атмосфере, гидросфере и литосфере. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941… … Морской словарь

ГИДРОЛОГИЯ — (греч., от hydor вода, и logos слово). Наука о свойствах и составе вод, в особенности минеральных. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГИДРОЛОГИЯ греч., от hydor, вода, и logos, слово. Описание вод на… … Словарь иностранных слов русского языка

ГИДРОЛОГИЯ — (от гидро. и. логия), наука о природных водах и протекающих в них процессах. Исследует все виды вод гидросферы (океаны, моря, реки, озера, водохранилища, болота; почвенные и приповерхностные подземные воды). Гидрология разделяется на… … Современная энциклопедия

гидрология — сущ., кол во синонимов: 13 • агрогидрология (1) • геогидрология (1) • география (1 … Словарь синонимов

гидрология — и, ж. hydrologie f., нем. Hydrologie. Наука о воде и ее свойствах; гидрография. Сл. 18. Такой порядок описания < минеральных вод> если и может быть допущен, то разве в заметках туристов, в guides des voyageurs, в сборниках материалов для… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

гидрология — Наука, изучающая гидросферу, ее свойства и протекающие в ней процессы и явления во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой. [ГОСТ 19179 73] Тематики гидрология суши EN hydrology DE Hydrologie FR hydrologie … Справочник технического переводчика

Гидрология — наука о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических свойствах, химическом и газовом составах, взаимодействии с атмосферными и поверхностными водами, режиме, практическом использовании в народном хозяйстве,… … Геологические термины

ГИДРОЛОГИЯ — ГИДРОЛОГИЯ, наука, изучающая воды Земли, их источники, круговорот, распределение, использование, химический и физический состав. КРУГОВОРОТ ВОДЫ это природная система циркуляции земной воды. Гидрологами называют ученых и инженеров, изучающих… … Научно-технический энциклопедический словарь

Источник