Historia hydrologii, przedmiot badań i przykłady badań



The hydrologia To nauka odpowiada za badanie wody we wszystkich jej aspektach, w tym za dystrybucję na planecie i jej cykl hydrologiczny. Zajmuje się także relacją wody ze środowiskiem i istotami żywymi.

Pierwsze wzmianki o badaniu zachowania wody sięgają starożytnej Grecji i Imperium Rzymskiego. Pomiary przepływu Sekwany (Paryż) wykonane przez Pierre'a Perraulta i Edme Mariotte (1640) są uważane za początek hydrologii naukowej.

Następnie kontynuowano pomiary w terenie i opracowywano coraz dokładniejsze przyrządy pomiarowe. Obecnie hydrologia opiera swoje badania głównie na zastosowaniu modeli symulacyjnych.

Wśród najnowszych badań wyróżnia się ocena odwrotu lodowców z powodu globalnego ocieplenia. W Chile powierzchnia lodowca basenu Maipo zmniejszyła się o 25%. W przypadku andyjskich lodowców jej redukcja jest związana z ociepleniem Oceanu Spokojnego.

Indeks

  • 1 Historia
    • 1.1 Starożytne cywilizacje
    • 1.2 Renesans
    • 1.3 XVII wiek
    • 1.4 Wiek XVIII
    • 1,5 wieku XIX
    • 1.6 XX i XXI wiek
  • 2 Kierunek studiów
  • 3 Przykłady najnowszych badań
    • 3.1 Hydologia wód powierzchniowych
    • 3.2 Hydrogeologia
    • 3.3 Kriologia
  • 4 odniesienia

Historia

Starożytne cywilizacje

Ze względu na znaczenie wody dla życia, badania jej zachowania obserwowano od początku ludzkości.

Cykl hydrologiczny był analizowany przez różnych greckich filozofów, takich jak Platon, Arystoteles i Homer. Podczas pobytu w Rzymie Seneka i Plinio byli zainteresowani zrozumieniem zachowania wody.

Jednakże hipotezy wysunięte przez tych starożytnych mędrców są obecnie uważane za błędne. Roman Marco Vitruvio jako pierwszy wskazał, że woda przenikająca do ziemi pochodzi z deszczu i śniegu.

Ponadto w tym czasie opracowano dużą ilość praktycznej wiedzy hydraulicznej, która pozwoliła na budowę dużych obiektów, takich jak akwedukty Rzymu lub kanały nawadniające w Chinach..

Renesans

W okresie renesansu autorzy tacy jak Leonardo da Vinci i Bernard Palissy wnieśli istotny wkład w hydrologię; Udało im się zbadać cykl hydrologiczny w odniesieniu do infiltracji wody deszczowej i jej powrotu przez sprężyny.

XVII wiek

Uważa się, że w tym okresie hydrologia rodzi się jako nauka. Rozpoczęto pomiary terenowe, w szczególności te przeprowadzone przez Pierre'a Perraulta i Edmé Mariotte nad Sekwaną (Francja).

Podkreślają również pracę Edmonda Halleya na Morzu Śródziemnym. Autorowi udało się ustalić zależność między parowaniem, opadami i przepływem.

XVIII wiek

Hydrologia dokonała ważnych postępów w tym stuleciu. Przeprowadzono wiele eksperymentów, które pozwoliły ustalić pewne zasady hydrologiczne.

Możemy podkreślić twierdzenie Bernoulliego, które stwierdza, że ​​w strumieniu wody ciśnienie wzrasta, gdy prędkość maleje. Inni badacze wnieśli istotny wkład w fizyczne właściwości wody.

Wszystkie te eksperymenty stanowią teoretyczną podstawę rozwoju ilościowych prac hydrologicznych.

XIX wiek

Hydrologia jest wzmocniona jako nauka eksperymentalna. Znaczące postępy poczyniono w dziedzinie hydrologii geologicznej i pomiaru wód powierzchniowych.

W tym okresie opracowano ważne formuły stosowane w badaniach hydrologicznych: wyróżnia się równanie przepływu kapilarnego Hagena-Pouiseuille'a i wzór studni Dupuit-Thiem (1860)..

Hydrometria (dyscyplina mierząca przepływ, siłę i prędkość poruszających się cieczy) opiera swoje podstawy. Opracowano wzory do pomiaru przepływu i zaprojektowano różne przyrządy do pomiaru pola.

Z drugiej strony Miller w 1849 r. Odkrył, że istnieje bezpośredni związek między ilością opadów a wysokością.

XX i XXI wiek

W pierwszej połowie XX wieku hydrologia ilościowa pozostała dyscypliną empiryczną. W połowie wieku opracowywane są modele teoretyczne w celu dokładniejszego oszacowania.

W 1922 r. Utworzono Międzynarodowe Stowarzyszenie Hydrologii Naukowej (IAHS). IAHS grupuje hydrologów na całym świecie do chwili obecnej.

Ważny wkład w hydraulikę studni i teorie infiltracji wody. Ponadto statystyki są wykorzystywane w badaniach hydrologicznych.

W 1944 r. Bernard położył podwaliny pod hydrometeorologię, podkreślając rolę zjawisk meteorologicznych w obiegu wody.

Obecnie hydrologowie z różnych dziedzin opracowują złożone modele matematyczne. Dzięki proponowanym symulacjom można przewidzieć zachowanie wody w różnych warunkach.

Te modele symulacyjne są bardzo przydatne w planowaniu dużych prac hydraulicznych. Ponadto możliwe jest bardziej wydajne i racjonalne wykorzystanie zasobów wodnych planety.

Kierunek studiów

Termin hydrologia pochodzi od greckiego hydros (woda) i logo (nauka), co oznacza naukę o wodzie. Dlatego hydrologia jest nauką odpowiedzialną za badanie wody, w tym jej wzorców obiegu i dystrybucji na planecie.

Woda jest niezbędnym elementem rozwoju życia na planecie. 70% Ziemi jest pokryte wodą, z czego 97% jest słone i stanowi oceany świata. Pozostałe 3% to woda słodka, a większość z nich jest zamrożona na biegunach i lodowcach świata, więc jest to rzadki zasób.

W dziedzinie hydrologii oceniane są właściwości chemiczne i fizyczne wody, jej związek ze środowiskiem i jego związek z istotami żywymi.

Hydrologia jako nauka ma złożoną naturę, więc jej badania zostały podzielone na różne dziedziny. Podział ten uwzględnia różne aspekty, które koncentrują się na niektórych fazach cyklu hydrologicznego: dynamice oceanów (oceanografia), jeziorach (limnologia) i rzekach (potamologia), wodach powierzchniowych, hydrometeorologii, hydrogeologii ( wody gruntowe) i kriologia (woda stała).

Przykłady najnowszych badań

Badania w dziedzinie hydrologii w ostatnich latach koncentrowały się głównie na zastosowaniu modeli symulacyjnych, modeli geologicznych 3D i sztucznych sieci neuronowych. 

Hydologia wód powierzchniowych

W dziedzinie hydrologii wód powierzchniowych stosowane są modele sztucznych sieci neuronowych do badania dynamiki zlewni. Tak więc projekt SIATL (Watershed Water Flow Simulator) jest używany na całym świecie do zarządzania działami wodnymi.

Opracowano również programy komputerowe, takie jak WEAP (Ocena i planowanie wody), opracowany w Szwecji i oferowany bezpłatnie jako kompleksowe narzędzie do planowania zarządzania zasobami wodnymi.

Hydrogeologia

W tej dziedzinie opracowano trójwymiarowe modele geologiczne do tworzenia trójwymiarowych map podziemnych rezerwatów wody.

W badaniu przeprowadzonym przez Gámeza i współpracowników w delcie rzeki Llobregat (Hiszpania) można zlokalizować obecne warstwy wodonośne. W ten sposób możliwe było zarejestrowanie źródeł wody tego ważnego basenu, który zaopatruje miasto Barcelona.

Kriologia

Criología to dziedzina, która osiągnęła wielki wzrost w ostatnich latach, głównie ze względu na badania lodowców. W tym sensie zaobserwowano, że globalne lodowce są poważnie dotknięte globalnym ociepleniem.

Dlatego też opracowywane są modele symulacyjne w celu oszacowania przyszłych strat lodowców.

Castillo w 2015 r. Ocenił lodowce basenu Maipo, stwierdzając, że powierzchnia lodowca spadła o 127,9 km2, odrzut, który wystąpił w ciągu ostatnich 30 lat i odpowiada 25% początkowej powierzchni lodowca.

W Andach Bijeesh-Kozhikkodan i współpracownicy (2016) przeprowadzili ocenę powierzchni lodowców w latach 1975–2015. Odkryli, że w tym okresie nastąpiła znaczna redukcja tych mas lodowatej wody.

Główne zmniejszenie powierzchni andyjskich lodowców zaobserwowano w latach 1975–1997, zbiegając się z ociepleniem Oceanu Spokojnego.

Referencje

  1. Komitet Zadaniowy ASCE ds. Stosowania sztucznych sieci neuronowych w hydrologii (2000) Sztuczne sieci neuronowe w hydrologii. I: Koncepcje wstępne. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115-123.
  2. Campos DF (1998) Procesy cyklu hydrologicznego. Trzeci przedruk. Autonomiczny Uniwersytet San Luis Potosí, Wydział Inżynierii. Uniwersytet Od redakcji Potosina. San Luis Potosí, Meksyk. 540 pp.
  3. Bijeesh-Kozhikkodan V, S F Ruiz-Pereira, W Shanshan, P Teixeira-Valente, A E Bica-Grondona, A C Becerra Rondón, I C Rekowsky, S Florêncio de Souza, N Bianchini, U Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). Analiza porównawcza rekolekcji lodowcowych w Andach Tropikalnych przy użyciu Investig teledetekcji. Hasło geograficzne Chile, 51: 3-36.
  4. Castillo Y (2015) Charakterystyka lodowcowej hydrologii dorzecza rzeki Maipo poprzez wdrożenie fizycznie opartego pół-rozproszonego modelu lodowcowo-hydrologicznego. Praca magisterska z zakresu inżynierii naukowej, wzmianki o zasobach i środowiska wodnego. Uniwersytet Chile, Wydział Nauk Fizycznych i Matematycznych, Wydział Inżynierii Lądowej.
  5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang i D-J Seo (2004) Hydrology laboratoryjny system modelowania badań (HL-RMS) US National Weather Service. Journal of Hydrology 291: 297-318.
  6. .