Hidroloģijas vēsture, pētījuma objekts un pētījumu piemēri



The hidroloģija Tā ir zinātne, kas ir atbildīga par ūdens izpēti visos tās aspektos, tostarp tā izplatīšanos uz planētas un tā hidroloģisko ciklu. Tā pievēršas arī ūdens attiecībām ar vidi un dzīvajām būtnēm.

Pirmā atsauce uz ūdens uzvedības izpēti ir senās Grieķijas un Romas impērijas. Pētera Perrault un Edme Mariotte (1640) veikto Seine (Parīzes) plūsmas mērījumus uzskata par zinātniskās hidroloģijas sākumu..

Pēc tam tika turpināti lauka mērījumi un izstrādāti arvien precīzāki mērinstrumenti. Pašlaik hidroloģija savu pētījumu pamato galvenokārt uz modelēšanas modeļu izmantošanu.

No jaunākajiem pētījumiem izceļas ledāju aizturēšanas novērtējums globālās sasilšanas ietekmes dēļ. Čīlē Maipo baseina ledus virsma ir samazinājusies par 25%. Andu ledāju gadījumā tā samazināšana ir saistīta ar Klusā okeāna sasilšanu.

Indekss

  • 1 Vēsture
    • 1.1 Senās civilizācijas
    • 1.2 Renesanses
    • 1.3 XVII gs
    • 1.4 gadsimtā XVIII
    • 1.5 gadsimtā XIX
    • 1.6. 20. un 21. gadsimts
  • 2 Studiju joma
  • 3 Jaunāko pētījumu piemēri
    • 3.1 Virszemes ūdeņu hidroloģija
    • 3.2 Hidrogeoloģija
    • 3.3. Krioloģija
  • 4 Atsauces

Vēsture

Senās civilizācijas

Tā kā ūdens ir svarīgs dzīvei, tā uzvedības izpēte ir novērota kopš cilvēces sākuma.

Hidroloģisko ciklu analizēja dažādi grieķu filozofi, piemēram, Platons, Aristotelis un Homērs. Romā Seneca un Plinio bija ieinteresēti izprast ūdens uzvedību.

Tomēr šo seno gudru izvirzītās hipotēzes pašlaik tiek uzskatītas par kļūdainām. Romas Marco Vitruvio bija pirmais, kas norādīja, ka zemē infiltrētais ūdens nāk no lietus un sniega.

Turklāt šajā laikā tika izstrādātas daudzas praktiskas hidrauliskās zināšanas, kas ļāva būvēt tādus lielus darbus kā Romas ūdensvadi vai apūdeņošanas kanāli Ķīnā..

Renesanses

Renesanses laikā autori, piemēram, Leonardo da Vinci un Bernard Palissy, devuši lielu ieguldījumu hidroloģijā; Viņiem izdevās izpētīt hidroloģisko ciklu saistībā ar lietus ūdens infiltrāciju un tās atgriešanos caur atsperēm.

17. gadsimtā

Tiek uzskatīts, ka šajā periodā hidroloģija piedzimst kā zinātne. Tika uzsākti lauka mērījumi, īpaši tādi, ko veica Pierre Perrault un Edmé Mariotte uz Sēnas upes (Francija)..

Viņi arī izceļ Edmond Halley darbu Vidusjūrā. Autors spēja noteikt saikni starp iztvaikošanu, nokrišņiem un plūsmu.

18. gadsimtā

Šajā gadsimtā hidroloģija ir devusi nozīmīgus panākumus. Bija daudzi eksperimenti, kas ļāva noteikt dažus hidroloģiskos principus.

Mēs varam izcelt Bernoulli teorēmu, kurā teikts, ka ūdens plūsmā spiediens palielinās, kad samazinās ātrums. Citi pētnieki sniedza būtisku ieguldījumu ūdens fizikālajās īpašībās.

Visi šie eksperimenti veido teorētisko pamatu kvantitatīvo hidroloģisko darbu izstrādei.

19. gadsimtā

Hidroloģiju stiprina kā eksperimentālo zinātni. Ievērojami panākumi tika gūti ģeoloģiskās hidroloģijas un virszemes ūdeņu mērījumu jomā.

Šajā periodā tika izstrādātas svarīgas hidroloģisko pētījumu formulas, kas izceļas ar Hagen-Pouiseuille kapilārā plūsmas vienādojumu un Dupuit-Thiem (1860) akas formulu..

Hidrometrija (disciplīna, kas mēra kustīgo šķidrumu plūsmu, spēku un ātrumu) pamato savu pamatu. Tika izstrādātas plūsmas mērīšanas formulas un izstrādāti dažādi lauka mērīšanas instrumenti.

No otras puses, Millers, 1849. gadā, konstatēja, ka pastāv tieša saikne starp nokrišņu daudzumu un augstumu.

20. un 21. gadsimts

Divdesmitā gadsimta pirmajā daļā kvantitatīvā hidroloģija palika empīriska disciplīna. Līdz gadsimta vidum tiek izstrādāti teorētiskie modeļi, lai veiktu precīzākus aprēķinus.

1922. gadā tika izveidota Starptautiskā zinātniskās hidroloģijas asociācija (IAHS). IAHS apvieno hidrologus visā pasaulē līdz mūsdienām.

Nozīmīgs ieguldījums ir aku hidraulikā un ūdens infiltrācijas teorijās. Turklāt hidroloģiskajos pētījumos tiek izmantota statistika.

1944. gadā Bernards noteica hidrometeoroloģijas pamatus, uzsverot meteoroloģisko parādību nozīmi ūdens ciklā.

Pašlaik hidrologi dažādās studiju jomās ir izstrādājuši sarežģītus matemātiskos modeļus. Izmantojot ierosinātās simulācijas, ir iespējams paredzēt ūdens uzvedību dažādos apstākļos.

Šie simulācijas modeļi ir ļoti noderīgi lielu hidraulisko darbu plānošanā. Turklāt ir iespējams efektīvāk un racionālāk izmantot planētas ūdens resursus.

Studiju joma

Termins "hidroloģija" nāk no grieķu valodas hydros (ūdens) un logotips (zinātne), kas nozīmē ūdens zinātni. Tāpēc hidroloģija ir zinātne, kas ir atbildīga par ūdens izpēti, ieskaitot tās aprites un izplatīšanas modeļus uz planētas.

Ūdens ir būtisks elements planētas dzīves attīstībai. 70% Zemes ir pārklāti ar ūdeni, no kuriem 97% ir sāļš un veido pasaules okeānus. Atlikušie 3% ir saldūdens, un lielākā daļa no tiem ir iesaldēti pasaules polos un ledājos, tāpēc tas ir ierobežots resurss.

Hidroloģijas jomā tiek novērtētas ūdens ķīmiskās un fizikālās īpašības, to saistība ar vidi un tās attiecības ar dzīvajām būtnēm..

Hidroloģijai kā zinātnei ir sarežģīts raksturs, tāpēc tās pētījums ir sadalīts dažādās jomās. Šajā nodaļā aplūkoti dažādi aspekti, kas vērsti uz dažiem hidroloģiskā cikla posmiem: okeānu dinamika (okeanogrāfija), ezeri (limnoloģija) un upes (potamoloģija), virszemes ūdeņi, hidrometeoroloģija, hidrogeoloģija ( gruntsūdeņi) un krioloģija (cietais ūdens).

Jaunāko pētījumu piemēri

Pētījumi par hidroloģiju pēdējos gados galvenokārt ir vērsti uz simulācijas modeļu, 3D ģeoloģisko modeļu un mākslīgo neironu tīklu izmantošanu. 

Virszemes ūdens hidroloģija

Virszemes ūdeņu hidroloģijas jomā tiek izmantoti mākslīgo neironu tīklu modeļi, lai izpētītu ūdenskrātuvju dinamiku. Līdz ar to visā pasaulē tiek izmantots SIATL projekts (Watershed Water Flow Simulator).

Ir izstrādātas arī datorprogrammas, piemēram, WEAP (Ūdens novērtēšana un plānošana), kas izstrādāts Zviedrijā un piedāvāts bez maksas kā visaptverošs ūdens resursu apsaimniekošanas plāns.

Hidrogeoloģija

Šajā jomā 3D ģeoloģiskie modeļi ir izstrādāti, lai izveidotu pazemes ūdens rezervju trīsdimensiju kartes.

Pētījumā, ko veica Gámez un līdzstrādnieki Llobregat upes deltā (Spānijā), varētu atrasties pašreizējie ūdens nesējslāņi. Šādā veidā bija iespējams reģistrēt šī nozīmīgā baseina ūdens avotus, kas piegādā Barselonas pilsētu.

Krioloģija

Criologija ir lauks, kas pēdējos gados ir bijis ļoti augsts, galvenokārt pateicoties ledāju izpētei. Šajā ziņā ir novērots, ka globālā sasilšana nopietni ietekmē pasaules ledājus.

Tāpēc tiek izstrādāti simulācijas modeļi, lai novērtētu ledāju zaudējumu uzvedību nākotnē.

Castillo 2015. gadā novērtēja Maipo baseina ledājus, konstatējot, ka ledāja virsma ir samazinājusies par 127,9 km2, atgriešanās, kas noticis pēdējos 30 gados un atbilst 25% no ledāja sākotnējās virsmas.

Andos Bijeesh-Kozhikkodans un līdzstrādnieki (2016) 1975. – 2015. Gadā veica ledāju virsmas novērtējumu. Viņi konstatēja, ka šajā laika posmā ievērojami samazinājās šo ledus ūdens masu skaits..

Galvenais Andu ledus virsmas samazinājums tika novērots laikā no 1975. līdz 1997. gadam, kas sakrita ar Klusā okeāna sasilšanu.

Atsauces

  1. ASCE darba komiteja mākslīgo neironu tīklu piemērošanā hidroloģijā (2000) Mākslīgie neironu tīkli hidroloģijā. I: Sākotnējie jēdzieni. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115-123.
  2. Campos DF (1998) Hidroloģiskā cikla procesi. Trešā atkārtota izdrukāšana. San Luis Potosí autonomā universitāte, Inženierzinātņu fakultāte. University Editorial Potosina. San Luis Potosí, Meksika. 540 pp.
  3. Bijeesh-Kozhikkodan V, S F Ruiz-Pereira, W Shanshan, P Teixeira-Valente, A Bica-Grondona, A C Becerra Rondón, I C Rekowsky, S Florêncio de Souza, N Bianchini, U Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). Salīdzinošā analīze par ledus atkāpšanos tropu Andos, izmantojot attālās izpētes Investig. Xxx; Čīle, 51: 3-36.
  4. Castillo Y (2015) Maipo upes baseina ledus hidroloģijas raksturojums, realizējot fiziski balstītu daļēji sadalītu ledus-hidroloģisko modeli. Maģistra darbs inženierzinātnēs, resursu pieminēšanā un ūdens vidē. Čīles Universitāte, Fizikas un matemātikas fakultāte, Būvniecības inženierzinātņu katedra.
  5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang un D-J Seo (2004) ASV Nacionālā laika dienesta hidroloģijas laboratorijas pētījumu modelēšanas sistēma (HL-RMS). Journal of Hydrology 291: 297-318.
  6. .