Interesul în istoria hidrologiei este foarte mare, deoarece apa joacă un rol decisiv în viața oamenilor, existența întregii flori și a faunei.
Dezvoltarea cunoștințelor hidrologice a fost întotdeauna stimulată, în primul rând, de dorința eternă a oamenilor de a învăța necunoscutul, în special de legile naturii, și, în al doilea rând, de nevoile practice.
În timpurile străvechi, viața umană lângă apă, mai ales dacă această apă era folosită pentru a iriga câmpuri, depindea în mare măsură de regimul corpurilor de apă. Omul a fost forțat să urmeze acest regim, să facă observații. Printre cele mai vechi observații hidrologice se află observațiile egiptenilor antice despre fluctuațiile nivelului apei pe Nil cu ajutorul "nilomerilor" - primele posturi hidrologice.
Simultan cu începutul dezvoltării altor științe din Grecia Antică, au apărut și unele concepte hidrologice. Filozoful antic grec Thales a crezut că baza tuturor fenomenelor este "natura umedă", adică apa: totul apare din apă și se transformă în apă. Un alt filosof-materialist antic grec, Heraclit, credea că baza tuturor lucrurilor se află în ciclul de substanțe (elemente) - foc, aer, apă și pământ. Heraclitus deține imaginea faimoasă a râului, care nu poate fi introdusă de două ori, pentru că se schimbă în mod constant. Fenomenele hidrologice au provocat un mare interes istoricului grec antic și călătorului Herodot. A condus primele studii ale Nilului antic și ale Dunării (Istra). Interesul față de apă și alți gânditori ai Greciei antice - Platon și Aristotel (se gândeau la originea râurilor și a surselor).
Gânditorii romani antice au contribuit la dezvoltarea cunoștințelor hidrologice. Vitruvius a fost interesat în căutarea apei subterane, Heron of Alexandria a sugerat mai întâi că debitul de apă este egal cu produsul secțiunii transversale a curgerii prin viteza de curgere. Cunoașterea vechilor romani în hidrologie și inginerie hidraulică este evidențiată și de apeductele - conductele Romei - structurile uimitoare ale lumii antice.
Un nou impuls în dezvoltarea cunoștințelor hidrologice cade pe Renaștere. Leonardo da Vinci (1452-1519) a fost unul dintre primii care a găsit interpretarea corectă a originii râurilor, notând rolul apelor pluviale și al apelor subterane. Leonardo da Vinci a realizat primele observații ale dinamicii fluxului de apă și poate fi considerat fondatorul hidraulicii fluviale.
Începutul observațiilor hidrologice din Rusia datează din secolul al XV-lea. În înregistrările cronicarilor ruși au fost păstrate informații despre inundații, inundații, înghețarea și deschiderea râurilor. Multe date despre râuri și lacuri sunt date în "Cartea desenului mare" - o anexă la una dintre primele hărți ale Rusiei (1552).
În secolul XVII. au început observațiile privind nivelul apei de pe râu. Moscova. Sub conducerea lui Petru I, primele sondaje hidrologice au fost efectuate pe râurile Don, Oka și Volga pentru a folosi aceste râuri pentru navigație. În 1715, monitorizarea constantă a r. Nervurile Cetății Petru și Pavel. În studiul râurilor, o contribuție semnificativă a fost făcută de exploratorii și geografii ruși din secolul al XVIII-lea.
Dezvoltarea extensivă a cercetărilor și studiilor hidrologice în țara noastră a început în anii 1920. Aceste studii au vizat utilizarea integrată a resurselor de apă ale țării (nu numai pentru transport maritim, ci și pentru hidroenergetică și irigare). În 1919, Institutul de Hidrologie din Rusia (GGI) a fost înființat. În 1920, a fost adoptat planul de electrificare pentru Rusia (planul GOELRO), a cărui punere în aplicare a necesitat o cercetare hidrologică extensivă.
În 1929, Comitetul hidrometeorologic a fost înființat în cadrul Consiliului Comisarilor Poporului din URSS, care a fost însărcinat cu efectuarea de observații și cercetări hidrologice. În anul 1933 Acest comitet a fost transformat în Administrația Centrală a Serviciului Hidrometeorologic Unificat al URSS (TSUEGMS), iar în 1936. - Direcției Principale a Serviciului Hidrometeorologic (GUGMS) din cadrul Consiliului de Miniștri al URSS. În anul 1931, în țara noastră au început lucrările de compilare a "Cadastrului de apă al URSS" - informații sistematice despre regimul râurilor, lacurilor, mărilor, ghețarilor, apelor subterane.
În perioada dinainte de război, eforturile marilor oameni de știință VG Glushkov, D. I. Kocherin, MA Velikanov, B. V. Polyakov și mulți alții au dezvoltat baza teoretică pentru hidrologia pământului. Astfel, hidrologia pământului ca știință independentă sa format în Uniunea Sovietică în anii 20-30 ai secolului trecut.
În anii postbelici, restaurarea și dezvoltarea ulterioară a economiei țării au necesitat o extindere semnificativă a cercetării și cercetării hidrologice. hidrologică de lucru în curs de desfășurare pentru o construcție majoră hidrocentrale pe Nipru și Volga, activitățile de îmbunătățiri în sudul teritoriului Uniunii Europene și Asia Centrală, pentru a îmbunătăți condițiile de navigație de pe Volga și râurile din Siberia. În plus față de oamenii de stiinta de mai sus o contribuție majoră la dezvoltarea hidrologie terenurilor realizate Apollov BA, BD Zajkov, PS Kuzin, LK Davydov, GV Lopatin, AV Ogievskii, Landau Sokolovsky, MI Lvovich, GG Svanidze, AV Karaushev și mulți alții.
Din 1978, URSS de stat de apă inventar introdus (HVA), care este o colecție sistematică, actualizată în mod regulat și ajustate de informații despre obiectele de apa care constituie fondul de apă unic de stat al calității și modul de utilizare a apei. HVA este format din trei secțiuni: 1) apele de suprafață (râuri și canale, lacuri și rezervoare; sushi de apă de calitate; scurgeri de noroi; ghețarilor; mare și estuare marine), 2) a apelor subterane; 3) utilizarea apei.
Bilanțuri termice și hidrologice
Resursele de apă ale Pământului
Tabelul 1. Rezervele de apă pe glob
Tipuri de ape naturale
Aria suprafeței pământului 510 Mill. Km 2. Din această zonă este acoperită de oceane de apă 361 Mill. Km2 (71%) și suprafața de teren este 149 Mill. Km 2. corpurile de apă total suprafață de pe suprafața de teren este de 21,5 milioane de kilometri 2 sau 14,4% din suprafața terenului.
Astfel, suprafața totală a corpurilor de apă de pe suprafața Pământului este de 361 milioane km 2 (oceane și mări) + 21,5 milioane km 2 (corpuri de apă de pământ, inclusiv ghețari) = 382,5 milioane km 2 75% sau 3/4 din suprafața planetei.
Volumul total de apă din corpurile de apă de pe glob este de aproximativ 1390 milioane km 3, în timp ce Oceanul Mondial reprezintă 96,4% (Tabelul 5. 3. 1). Din această sumă, numai 2,65% (36,7 milioane km 3) sunt ape dulci, dintre care cea mai mare parte (71%) este reprezentată de o fază solidă (gheață).
În această interpretare, apa proaspătă prezintă un interes deosebit, al cărui volum este de numai 2,65% (36,7 milioane km 3) din rezerva totală de apă de pe Pământ. Resursele de apă dulce sunt alcătuite din aprovizionarea cu apă statică (veche) și din resursele de apă reînnoite continuu, adică scurgerea râurilor.
Rezervele de apă dulce din toate continentele, cu excepția Antarcticii, sunt de aproximativ 15 milioane km 3. Dar ele sunt distribuite inegal între continente. Cele mai mari resurse statice sunt în America de Nord și Asia, oarecum mai mici - America de Sud și Africa și cele mai puțin bogate în apă dulce Europa și Australia cu Oceania.
Resursele de apă regenerabile sunt, de asemenea, distribuite inegal pe tot globul: Asia reprezintă 32% din scurgerile tuturor râurilor de pe planetă, 26% pentru America de Sud, 7% pentru Europa și 5% pentru Australia și Oceania.
Din țările lumii, Brazilia este cea mai furnizată cu resurse de apă râu - 9230, Rusia - 4348, SUA -2850, China - 2600 km 3 de apă pe an.
În ciuda situației în general favorabile a resurselor de apă regenerabile din Rusia, în mai multe regiuni există probleme grave în ceea ce privește alimentarea cu apă a populației și a economiei. Aceste probleme sunt asociate cu distribuția extrem de inegală a resurselor de apă în întreaga țară, cu variabilitatea temporală mare și poluarea ridicată a apei. Apa este bine furnizată de raioanele federale din Siberia și Orientul Îndepărtat, într-o măsură mai mică - uralii și nord-vestul, cel mai rău de toate - Privolzhsky, central și sudic.
Ciclul apei în natură
Atunci când a fost determinat mai întâi volumul tuturor apelor fluviale ale Pământului (0,0002% din hidrosferă), părea surprinzător că un volum atât de mic reprezintă începutul formării a aproape tuturor surselor de apă proaspătă disponibile pentru utilizare.
Acest lucru se datorează unui proces natural uimitor, numit ciclul apei (fluxul de umiditate).
Motivul pentru inexhaustibilitatea surselor din cele mai vechi timpuri interesate de oameni. Filozoful natural al Greciei Thales of Miletus în secolul IV î.Hr. e. a crezut că apa de mare este condusă în interiorul pământului, ridică rocile și, formând surse, curge de-a lungul albiei până la fund. Dar deja Aristotel (384 - 322 î.Hr.) era aproape de înțelegerea ciclului hidrologic, iar Titus Lucretius Mașină în secolul I î.Hr. e. în forma artistică a descris procesul ciclului apei.
În prezent, în ciclul apei (ciclul hidrologic) înseamnă schimbul constant de umiditate între hidrosfera și atmosfera de suprafața pământului, constând în procesul de evaporare, transferul de vapori de apă în atmosferă, precipitarea și scurgere.
1. Un ciclu mic sau oceanic, când apa evaporată de pe suprafața oceanului se condensează în aer și revine din nou în ocean.
2. Mare ciclu, inclusiv restul de apă, care se încadrează pe continente și care intră din nou în ocean.
Ciclul mare include circulația umidității la nivel local sau intracomunitar - procesul de evaporare și depunere a umidității în interiorul continentelor, transportat din ocean în pământ. Această umiditate, înainte de a se întoarce la ocean, face câteva schimbări, furnizând umiditate teritoriilor departe de ocean. Cu cât este mai intensă circulația apei și starea mai lungă a apei pe continent, cu atât mai eficientă poate fi folosită în economia țării. În Rusia, aceste sedimente nu depășesc 10% din cantitatea totală de umiditate care provine din oceane.
Zonele de scurgere exterioară fac parte din teren (78%), cu care râurile transportă apele lor către Oceanul Mondial, iar scurgerea internă face parte din terenul din care apa intră în apele închise care nu comunică cu oceanele lumii. În zonele de flux intern există fluxuri independente de umiditate.
Bilanțuri termice și hidrologice
Forțele motrice ale ciclului apei sunt energia solară și gravitatea. Sub influența căldurii, evaporarea, condensarea vaporilor de apă și alte procese apar în timpul tranzițiilor de fază. Gravitatea determină căderea picăturilor de ploaie, curgerea râurilor, mișcarea solului și a apelor subterane.
Expresia cantitativă a legilor conservării materiei și energiei, implicate în ciclul de umiditate, sunt ecuațiile soldurilor termice și a apei.
Raportul dintre sosirea și consumul de căldură, ținând cont de schimbarea sa în intervalul de timp selectat pentru obiectul în cauză, se numește balanța de căldură.
Ecuația de echilibru termic pentru intervalul de timp Poate fi reprezentat ca:
Q = Q + - Q -. (14)
în care Q + - căldura venind dinspre exterior spre obiect, și eliberat în timpul formării gheții, condensarea vaporilor de apă, descompunerea anumitor substanțe; Q - - căldura eliminată în afara instalației, în interiorul instalației cheltuite evaporarea apei, topirea gheții, chimice și proceselor biochimice; # Q16 - schimbarea în timp T conținutul de căldură în obiect. Unitățile de măsură din ecuație sunt unitățile de căldură (J).
Cel mai important membru al părții de intrare a ecuației bilanțului termic - balanța de radiație R, care este o diferență între valoarea totală a radiației solare de unde scurte absorbită de suprafața apei sau a terenului Qc. și radiația efectivă pe lungime a acestei suprafețe I:
R = Qc - I = (Q + q) - (1 - r) - I, (15)
unde Q - directă, q - împrăștiate radiația solară, r - suprafețe albedo, adică raportul dintre radiația solară reflectată la cantitatea furnizată, I - .. radiație eficientă, egală cu diferența dintre suprafața obiectului prin radiație în atmosferă și atmosfera absorbită contra radiațiilor.
Metoda echilibrului termic este utilizată pe scară largă în hidrologie pentru a studia modificările temperaturii apei în corpurile de apă.
Raportul dintre sosirea și consumul apei, ținând cont de variația rezervelor sale pentru intervalul de timp selectat pentru obiectul în cauză, se numește bilanțul de apă.
Dezvoltarea științei hidrologice timp de 300 de ani sa bazat pe expresia tri-componentă a balanței de apă:
unde x - precipitare, y - scurgere, E - evaporare.
Pentru prima dată a fost primit de francezul Perom Pen (fratele mai celebrului Charles Pen), care, în tratatul său „Despre originea surselor“, a dat o comparație cantitativă a precipitațiilor și scurgerile pentru izvoarele râului Sena.
În punctul de vedere modern, ecuația poate fi reprezentată ca:
(9), u = x - (y + E), (16)
unde U - schimbarea rezervelor de apă pe suprafață și în grosimea solurilor în timp # 916;
Pentru corpul de apă sau zona de captare a terenului în forma sa extinsă, ecuația echilibrului de apă este reprezentată ca:
x + y1 + w1 + z1 = y2 + w2 + z2 u, (17)
unde x - precipitații atmosferice pe suprafața obiectului; y1 - fluxul de apă de suprafață din exterior; w1 - intrarea subterană a apei din exterior; z1 - condensarea vaporilor de apă; y2 - ieșirea apei de suprafață de pe amplasament; w2 - ieșirea subterană de apă în afara instalației; z2 - evaporare; U - schimbarea volumului de apă din interiorul obiectului.
Elementele ecuației bilanțului de apă sunt exprimate fie în valorile stratului de drenaj (mm, cm, m), fie în unități volumetrice (m 3 km 3).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: