ХИДРОЛОГИЯ: ИСТОРИЯ, ОБЕКТ НА ИЗСЛЕДВАНЕ И ИЗСЛЕДВАНЕ - НАУКА - 2025

В хидрология е наука, която се занимава с изучаването на вода във всичките му аспекти, включително и неговото разпределение на планетата и нейните хидроложкия цикъл. Той също така се отнася до връзката на водата с околната среда и живите същества.

Първите препратки към изследването на поведението на водата датират от Древна Гърция и Римската империя. Измерванията на потока на Сена (Париж), направени от Пиер Перро и Едме Мариот (1640 г.), се считат за начало на научната хидрология.

Хидрометеорологична станция в Националния парк Сера да Бокайна, Бразилия. Източник: Halley Pacheco de Oliveira, от Wikimedia Commons.

Впоследствие теренните измервания продължиха и бяха разработени все по-точни измервателни уреди. В момента хидрологията се основава на своите изследвания главно върху прилагането на симулационни модели.

Сред най-новите проучвания се откроява оценката на отдръпването на ледници поради глобалното затопляне. В Чили ледниковата повърхност на басейна на Майпо е отстъпила с 25%. В случая с Андските ледници, намаляването им е свързано с затоплянето на Тихия океан.

история

Древните цивилизации

Поради значението на водата за живота, изследването на нейното поведение е обект на наблюдение от началото на човечеството.

Хидрологичният цикъл е анализиран от различни гръцки философи като Платон, Аристотел и Омир. Докато бяха в Рим, Сенека и Плиний бяха загрижени да разберат поведението на водата.

Въпреки това, хипотезите, изложени от тези древни мъдреци, днес се считат за грешни. Римският Марко Витрувий е първият, който посочи, че водата, проникнала в земята, идва от дъжд и сняг.

В допълнение, по това време е разработено голямо количество практически хидравлични знания, което позволява изграждането на големи произведения като акведуктите на Рим или напоителните канали в Китай, наред с други.

Ренесанс

По време на Ренесанса автори като Леонардо да Винчи и Бернар Палиси правят важен принос за хидрологията; Те бяха в състояние да изучат хидрологичния цикъл във връзка с проникването на дъждовната вода и връщането й през изворите.

XVII век

Счита се, че в този период се е родила хидрологията като наука. Започнаха полеви измервания, особено тези, извършени от Пиер Перро и Едме Мариот в река Сена (Франция).

Едмонд Халей. Източник: Неизвестен, чрез Wikimedia Commons

Работата, извършена от Едмънд Халей в Средиземно море, също се откроява. Авторът успя да установи връзката между изпарението, валежите и потока.

Век XVIII

Хидрологията постигна важни постижения през този век. Бяха проведени множество експерименти, които позволиха да се установят някои хидрологични принципи.

Можем да подчертаем теоремата на Бернули, която гласи, че в поток от вода налягането се увеличава, когато скоростта намалява. Други изследователи направиха съответен принос във връзка с физическите свойства на водата.

Всички тези експерименти представляват теоретична основа за разработването на количествени хидрологични изследвания.

XIX век

Хидрологията се засилва като експериментална наука. Важен напредък беше постигнат в областта на геоложката хидрология и в измерването на повърхностните води.

В този период са разработени важни формули, прилагани към хидрологичните изследвания: изпъкват уравнението на Хаген-Пуазей за капилярен поток и формулата на кладенеца на Дюпюит-Тием (1860).

Хидрометрията (дисциплина, която измерва потока, силата и скоростта на движещи се течности) поставя основите си. Разработени са формули за измерване на дебита и са проектирани различни инструменти за измерване на полета.

От друга страна, Милър през 1849 г. установява, че има пряка връзка между количеството на валежите и надморската височина.

20-ти и 21-ви век

През първата част на XX век количествената хидрология остава емпирична дисциплина. В средата на века започват да се разработват теоретични модели, за да се правят по-точни оценки.

През 1922 г. е създадена Международната асоциация за научна хидрология (IAHS). IAHS групира хидролози по целия свят до наши дни.

Важен принос има в хидравликата на кладенеца и водната инфилтрация. По същия начин статистиката се използва в хидрологичните проучвания.

През 1944 г. Бернард поставя основите на хидрометеорологията, като изтъква ролята на метеорологичните явления във водния цикъл.

В момента хидролозите в различните си области на изследване разработват сложни математически модели. Чрез предложените симулации е възможно да се предвиди поведението на водата при различни условия.

Тези симулационни модели са много полезни при планирането на големи хидравлични работи. Освен това е възможно по-ефективно и рационално използване на водните ресурси на планетата.

Област на обучение

Терминът хидрология идва от гръцките хидроси (вода) и лого (наука), което означава науката за водата. Следователно хидрологията е науката, която е отговорна за изследването на водата, включително нейните модели на циркулация и разпространение на планетата.

Водата е съществен елемент за развитието на живота на планетата. 70% от Земята е покрита с вода, от които 97% са солени и съставляват световните океани. Останалите 3% са прясна вода, а по-голямата част от нея е замразена на полюсите и ледниците в света, което я прави ограничен ресурс.

В рамките на хидрологията се оценяват химичните и физичните свойства на водата, нейната връзка с околната среда и връзката й с живите същества.

Хидрологията като наука има сложен характер, затова нейното изучаване е разделено на различни области. Това разделение обмисля различни аспекти, които се фокусират върху някои от фазите на хидрологичния цикъл: динамиката на океаните (океанография), езера (лимнология) и реки (потамология), повърхностни води, хидрометеорология, хидрогеология (подземни води) и криология (твърда вода).

Ледник Quelccaya (Перу). Източник: Edubucher, от Wikimedia Commons

Последни примери за изследвания

Хидрологичните изследвания през последните години се фокусират главно върху прилагането на симулационни модели, 3D геоложки модели и изкуствени невронни мрежи.

Хидрология на повърхностните води

В областта на хидрологията на повърхностните води се прилагат модели на изкуствени невронни мрежи за изучаване на динамиката на хидрографските басейни. По този начин, проектът SIATL (симулатор на воден поток) се използва в световен мащаб за управление на водоемите.

Разработени са и компютърни програми като WEAP (оценка на водата и планиране), разработени в Швеция и предлагани безплатно като цялостен инструмент за планиране на управлението на водните ресурси.

хидрогеология

В тази област са проектирани 3D геоложки модели, които позволяват създаването на триизмерни карти на подземните водни резервати.

В проучване, проведено от Gámez и сътрудници в делтата на река Llobregat (Испания), сегашните водоносни хоризонти могат да бъдат разположени. По този начин са регистрирани водните източници на този важен басейн, който доставя град Барселона.

Cryology

Криологията е поле, което през последните години придоби голям бум, главно поради проучването на ледници. В този смисъл беше наблюдавано, че ледниците по света са сериозно засегнати от глобалното затопляне.

Затова се създават симулационни модели, за да се оцени бъдещото поведение на ледниците със загуби.

През 2015 г. Castillo направи оценка на ледниците на басейна Maipo, като установи, че ледниковата повърхност се е оттеглила 127,9 km ², отстъпление, което се е случило през последните 30 години и съответства на 25% от първоначалната повърхност на ледника.

В Андите, Bijeesh-Kozhikkodan et al. (2016) провеждат оценка на повърхността на ледника през 1975 до 2015 г. Те установяват, че през този период има значително намаляване на тези замразени водни маси.

Основното намаляване на ледената повърхност на Андите се наблюдава между 1975 и 1997 г., което съвпада с затоплянето на Тихия океан.

Препратки

1. Работен комитет на ASCE по приложение на изкуствени невронни мрежи в хидрологията (2000) Изкуствените невронни мрежи в хидрологията. I: Предварителни концепции. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115–123.
2. Campos DF (1998) Процеси на хидрологичния цикъл. Трето преиздаване. Автономен университет в Сан Луис Потоси, Технически факултет. Редакция Universitaria Potosina. Сан Луис Потоси, Мексико. 540 стр.
3. Беееш-Кожикодан V, СФ Руиз-Перейра, У Шаншан, П Тейшейра-Валенте, Ае Бика-Грондона, АК Бесерра Рондон, ИК Рековски, С Флоренцио де Суза, Н Бианчини, У Франц-Бремер, Ж Кардия-Симес. (2016 г.). Сравнителен анализ на ледниковото оттегляне в тропическите Анди с помощта на дистанционно изследване Investig. Geogr. Чили, 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) Характеризиране на ледниковата хидрология на басейна на река Maipo чрез прилагане на физически базиран полуразпределен глациохидрологичен модел. Магистърска дисертация по инженерни науки, споменаване на водните ресурси и околната среда. Универсидад де Чили, Факултет по физически и математически науки, Катедра по строителство.
5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang и DJ Seo (2004) Система за моделиране на лабораторни изследвания за хидрология на лабораториите (HL-RMS) на Националната метеорологична служба на САЩ. Journal of Hydrology 291: 297-318.
6. Underground Hydrology Group (GHS), CSIC - Испания. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Ревизиран на 27 януари 2019 г.