Гидрология что изучает эта наука
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
Гидрология
Гидроло́гия – наука, изучающая природные воды Земли и процессы, в них происходящие.
Термин «гидрология» образован от греч. Yδρoλoγια (др.-греч. ὕδωρ «вода» иλoγoς «слово», «учение»). Однако гидрология занимается исследованием не особенностей воды как таковой (физического вещества или химического соединения), а изучением распространения природных вод на Земле, их режима и происходящих в них процессов.
Термин «гидрология» впервые появился в 1694 г. в книге, содержащей «начала учения о водах», изданной Эбергардом Мельхиором Эбергард Мельхиор (? – после 1739), немецкий натуралист, живший на рубеже XVII-XVIII вв. Автор серии книг о термальных источниках Германии во Франкфурте-на-Майне. В действительно самостоятельную науку гидрология оформилась лишь в 1920–1930-х гг.
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.
Гидрология суши, в свою очередь, по объектам исследования подразделяется на гидрологию рек (устаревшее название – потамология от греч. ποταμός «река»), гидрологию озёр (иногда называемую также лимнологией от греч. λίμνη «озеро» или озероведением), гидрологию болот и гидрологию ледников.
Болота как физико-географические объекты (геоморфологические, биологические, а также и гидрологические процессы в болотах) изучает также комплексная наука «болотоведение». Гидрология болот может считаться одновременно частями гидрологии суши и болотоведения. То же касается ледников. Как природные объекты их изучает раздел физической географии, называемый «гляциологией», включающий помимо гидрологических также геологические, геоморфологические, климатические и другие исследования. Поэтому гидрологию ледников можно считать одновременно и частью гидрологии суши, и частью гляциологии. Гидрологию подземных вод иногда отождествляют с самостоятельной наукой «гидрогеологией» – разделом геологии. Однако гидрогеология изучает не только закономерности распространения, залегания и движения подземных вод, но и их роль в геологических процессах, а также условия и возможности хозяйственного использования подземных вод (разведки и добычи). Гидрогеология кроме того решает разнообразные задачи по инженерно-геологическому обеспечению строительства, мелиорации, разработки месторождений полезных ископаемых и др. Поэтому гидрология подземных вод также может считаться как частью гидрологии суши, так и частью гидрогеологии.
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.
В последнее время проявляется тенденция к «экологизации» многих естественных наук. Но поскольку содержание и задачи экологии как междисциплинарного научного направления ещё до конца не сформулированы, не вполне определилось и место гидрологии в комплексе наук экологического цикла. В настоящее время активно разрабатываются основы геоэкологии – комплексной науки, призванной изучать взаимодействие геосфер (т. е. как живой, так и неживой природы) между собой и с человеческим обществом. В рамках геоэкологии начала развиваться гидроэкология (водная или аквальная экология), изучающая экологию водных объектов (рек, озёр, морей и др.). Эта комплексная наука должна изучать водные экосистемы – совокупность трёх взаимодействующих компонентов – водной среды, водных организмов и человеческого общества. Место гидрологии как науки в гидроэкологии вполне определённо – это изучение абиотических компонентов водной среды и их взаимодействия с водной биотой и деятельностью человека. Имеет право на существование и такая специфическая часть гидрологии как экологическая гидрология (или экогидрология). Под экологической гидрологией можно понимать те разделы гидрологии, которые имеют непосредственную экологическую направленность и ориентированы на изучение взаимодействия водных объектов и водной среды с водной биотой и человеческой деятельностью.
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.
Начало гидрологических наблюдений в России относится к XV–XVI вв.: в записях русских летописцев сохранились сведения о наводнениях, паводках, замерзании и вскрытии рек. Много данных о реках и озёрах приведено в «Книге Большому Чертежу» – приложении к одной из первых карт России (1552). В 1773 г. эти сведения были переизданы Н.И. Новиковым под заглавием «Древняя Российская Идрография, содержащая описание Московского государства рек, протоков, озёр, кладезей и какие по ним города и урочища и на каком они расстоянии».
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.
В XIX в. изыскания, связанные с улучшением судоходных условий на реках России, были расширены. Крупные гидрографические работы на реках провела созданная в 1875 г. при Министерстве путей сообщения навигационно-описная комиссия. В 1881 г. были впервые опубликованы данные наблюдений за уровнем воды на реках.
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.
Речной водный транспорт нуждается в сведениях об уровнях воды, скоростях течения, ледовых явлениях, русловых процессах. Заметим, что изучение режима многих рек России началось именно в связи с их использованием для судоходства. Морскому транспорту требуются данные о морских течениях и волнении. Океанологи нередко снабжают моряков сведениями о так называемых «рекомендуемых курсах», позволяющих пересечь океан наиболее быстро и безопасно.
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).
Важна роль гидрологии и в решении проблем охраны природы, при разработке мероприятий по защите водных объектов от истощения и загрязнения. Гидрологи ведут контроль за состоянием качества воды, разрабатывают приёмы прогноза распространения загрязняющих веществ, например, «нефтяных пятен» после аварий танкеров на реках и в морях.
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