 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Методи гідрологічних дослідженьСтр 1 из 8Следующая ⇒
Предмет вивчення гідрології,поділ її на розділи та значення Вода є однією з найпоширеніших речовин на земній кулі. Вона займає більшу частину земної поверхні і зосереджена в океанах,морях,озерах,річках,льодовиках,болотах,ґрунтах і гірських породах. Усі ці водні утворення (водні об'єкти) характеризуються певними типовими властивостями і в сукупності складають єдину безперервну водну оболонку земної кулі – гідросферу. Предметом вивчення гідрології є не вода як фізична речовина,а гідросфера в цілому, а саме: властивості гідросфери та її складових частин,процеси й явища,які в них відбуваються, закономірності,за якими ці явища і процеси розвиваються,а також взаємозв'язок і взаємодія природних вод із земною корою й атмосферою. Об'єктом її досліджень є всі природні води земної кулі. Сучасна гідрологія як наука про гідросферу об'єднує в собі окремі науки про складові частини гідросфери. До них,насамперед,належить загальна гідрологія,яка вивчає розподіл та кругообіг води на земній кулі,окремі частини гідросфери,взаємозв'язок між ними, найбільш загальні закономірності гідрологічних процесів і явищ,що в них відбуваються у взаємодії з атмосферою,літосферою і біосферою та під впливом господарської діяльності. Основна маса природних вод,як відомо,зосереджена в океанах і морях,значно менша – на суші. Процеси та явища,які відбуваються в океанах і морях,дуже відрізняються від тих,що спостерігаються у водах суші. Тому й методи вивчення їх різні. Унаслідок цього загальна гідрологія за об'єктами вивчення поділяється на дві великі самостійні частини: гідрологію моря і гідрологію суші. Гідрологія моря виділилася в самостійну науку,яка вивчає процеси і явища,що відбуваються у Світовому океані,їхню взаємодію з навколишнім середовищем,а також окремі моря та океани. Відповідно до цього гідрологія моря поділяється на океанологію та океанографію. Гідрологія суші,або,точніше,гідрологія поверхневих вод суші,вивчає водні об'єкти суші. Залежно від об'єкта дослідження вона поділяється на великі розділи,яких налічується понад 30: · Гідрологія суші · Гідрологія підземних вод · Гідрологія річок · Гідрологія боліт · Гідрологія озер · Гідрологія льодовиків · Повітряна гідрологія · Гідрологія водосховищ і гідрологія морських гирл річок · Екологічна гідрологія · Гідрологія · Інженерна гідрологія · Гідромеханіка · Гідрофізика · Гідрохімія · Гідробіологія · Гідроекологія Гідрологія,вивчаючи води геосфери,тісно пов'язана з іншими науками,які досліджують географічну оболонку і, зокрема,діяльність води на Землі. Серед них найближче до гідрології знаходяться метеорологія і кліматологія,геологія, геоморфологія,фізична географія,картографія та інші науки. Так,загальними для гідрології і метеорології є питання вивчення кругообігу води на Землі,утворення,випадання та розподілу по земній поверхні атмосферних опадів, випаровування води з поверхні річок,озер і водосховищ,випаровування вологи з ґрунту і рослинного покриву.
Гідрологія належить до тих наук,практичні запити до яких історично завжди передували їхньому розвитку. Вода,водні джерела завжди відігравали дуже велику роль у житті людини. Особливо широке практичне застосування має гідрологія в наш час. Відомості про водні об'єкти ,їхній режим,гідрологічні розрахунки і прогнози елементів водного режиму,кількість та якість води необхідні для задоволення потреб морського і річкового флоту,гідроенергетики, осушувальних і зрошувальних меліорацій,промислового,комунального міського та сільськогосподарського водопостачання,будівництва населених пунктів,промислових пунктів,мостів і доріг,рибного господарства,організації відпочинку населення та водного спорту,боротьби зі шкідливою дією вод,планування й проведення інших заходів щодо управління,використання та відновлення водних об'єктів і водних ресурсів. На тереторії України налічується понад 63тис. річок і струмків різної довжини і близько 20тис. озер,незначну частину її площі займають болота. Правильне використання водних ресурсів цих водних об'єктів у водогосподарських інтересах значною мірою залежить від вивченості їхнього гідрологічного режиму. Будівництво гідротехнічних споруд на річках,каналів,ставків і водосховищ,а також проведення меліоративних заходів істотно змінюють водний режим багатьох водних об'єктів. Це ставить перед гідрологією нові і складні завдання з вивчення режиму за регульованих річок,каналів,водосховищ,водотоків на осушених та зрошуваних територіях. Важливу роль гідрологічна наука відіграє в дослідженнях транскордонних водних об'єктів,де першорядне значення має сумісність методичних положень в їх оцінці. У цьому контексті важливим є басейновий підхід,який дозволяє виконувати аналіз річкових,озерних та інших систем незалежно від адміністративного їх розмежування. Без знань з гідрології неможливе й розв'язання актуальної проблеми сучасності – проблеми водо забезпечення, пов'язаної не стільки з кількісним,стільки з якісним виснаженням водних ресурсів,до якого призвело широкомасштабне використання їх різними галузями господарства і наступне скидання у водні об'єкти великої кількості стічних вод, що забруднюють природні води. У цьому контексті постає ще одна проблема,яка пов'язана із збереженням і відновленням природних вод, досягненням їх відповідності певним екологічним стандартам,які забезпечують екологічну якість водних об'єктів.
2. Види водних об'єктів та їх гідрологічний режим Вода,яка знаходиться на земній кулі, зосереджена у водних об'єктах(водних утвореннях), що характеризуються певним, властивим тільки їм,водним режимом. Вони поділяються на три види: водотоки,водойми та особливі водні об'єкти. Ч До водотоків належать водних об'єкти на земній поверхні з поступальним рухом води в руслах у напрямку похилу,а саме: річки,струмки,канали. До водойм належать водних об'єкти,які розташовані в пониженнях земної поверхні і мають уповільнений рух води: океани,моря,озера,ставки,водосховища,болота. Особливим видом водних об'єктів є льодовики та підземні води. На сучасному етапі в більшості європейських країн водний об'єкт визначається як окремий значний елемент поверхневих вод. Крім вище перелічених складових водотоків і водойм,до водних об'єктів відносять також частини струмка,річки або каналу,перехідні (транзитні) води або ділянки прибережних вод. Це означає,що річка,озеро або канал,залежно від завдань їх досліджень,можуть бити поділені на різні водні об'єкти. Більшість водних об'єктів (моря,озера,річки) мають басейн (водозбір),під яким розуміють частину земної поверхні і ґрунтового шару та гірських порід,звідки вода потрапляє у даний водний об'єкт. Водні об'єкти можуть бути постійними і тимчасовими ( пересихаючими). Водним об'єктам властивий певний гідрологічний режим,під яким розуміють закономірні зміни стану водного об'єкта в часі,що склалися під впливом фізико-географічних умов басейну,насамперед кліматичних. Гідрологічний режим проявляється у вигляді багаторічних,річних,сезонних і добових коливань рівнів води (режим рівнів),витрат води (режим стоку),льодових явищ (льодовий режим),температури води (термічний режим),кількості та складу твердого матеріалу,що переноситься потоком (режим наносів),складу і концентрації розчинених речовин (гідрохімічний режим), зміна русла водотоку (режим руслових процесів),змін біотичних і абіотичних елементів (гідробіологічний режим). Коливання в часі рівнів і витрат води водних об'єктів,тобто режим їхніх рівнів і стоку,часто об'єднують під однією загальною назвою «водний режим». Залежно від виду водного об'єкта розрізняють гідрологічний режим океану,моря, річки,озера,підземних вод ,болота. Явища і процеси,які характеризують гідрологічний режим водного об'єкта (коливання рівня,витрат,температури води тощо),називаються елементами гідрологічного режиму. Елементи гідрологічного режиму описуються за допомогою певного набору гідрологічних характеристик. Наприклад, режим стоку описується такими характеристиками,як витрати води за одну секунду,в середньому за добу,декаду, місяць,сезон,рік,багаторіччя,максимальні та мінімальні витрати тощо. Сукупність гідрологічних характеристик даного водного об'єкта в даному місці і в даний момент часу визначає гідрологічний стан водного об'єкта. Під гідрологічними явищами розуміють форми прояву окремих складових гідрологічного режиму,наприклад виникнення різних видів льоду,його накопичення в руслі (затори,зажори),накопичення води в заглибленнях на поверхні водозборів та на заплавах під час весняного сніготанення,сейші в озерах,цунамі біля узбережжя океанів і морів тощо,а під гідрологічними процесами – послідовний розвиток у часі і просторі окремих гідрологічних характеристик.
Методи гідрологічних досліджень У сучасній гідрології застосовуються різні методи досліджень елементів гідрологічного режиму водних об'єктів. Основними серед них є методи польових досліджень: експедиційний, стаціонарний та напів- стаціонарний. Експедиційний метод полягає в збиранні матеріалів про водні об'єкти шляхом порівняно короткочасного обстеження певної території або окремих водних об'єктів за спеціально розробленими програмами. Такий метод дослідження, поряд з отриманням якісних (описових) матеріалів про стан водних об'єктів, дає можливість проведення вимірювань і одержання емпіричних даних. Особливо експедиційний метод дослідження має ефект на слабкодосліджених (або недосліджених) водних об'єктах, де отримана таким чином інформація може бути чи не єдиним джерелом в їх гідрологічній оцінці. Ці матеріали одержують в основному в експедиціях, тривалість яких може бути від кількох днів до кількох років. Щоб мати уявлення про зміни (динаміку) елементів гідрологічного режиму протягом тривалого періоду, застосовують стаціонарний метод досліджень. Він полягає у проведенні в певних пунктах ряду спостережень за коливанням рівнів води, швидкістю течії, хвилюванням, льодовими явищами, температурою, хімізмом води тощо. Ці спостереження теж проводять за спеціальними програмами. Пункти спостережень на водних об'єктах називаються гідрологічними станціями і постами. Стаціонарні спостереження ведуться безперервно з року в рік і дають цінний матеріал для гідрологічних і географічних узагальнень, складання довідників, водного кадастру, гідрологічних прогнозів, проведення гідрологічних розрахунків та вирішення інших теоретичних і практичних задач. Мережа стаціонарних спостережень є основою для ведення моніторингу поверхневих і підземних вод. Під моніторингом вод розуміють систему спостережень, збирання, обробки, збереження та аналізу інформації про стан водних об'єктів прогнозування його змін та розробки науково обґрунтованих рекомендацій для прийняття відповідних рішень. За даними спостережень великої кількості гідрологічних станцій і постів, використовуючи загальногеографічні методи (аналогії, інтерполяції, картографування), роблять узагальнення гідрологічних характеристик у вигляді карт, типізації, класифікації, районування тощо. Стаціонарні спостереження проводять у разі необхідності і під час експедиційних досліджень. Останнім часом почали застосовувати так звані нетрадиційні методи гідрологічних досліджень. Серед них - дистанційні вимірювання за допомогою локаторів, аерокосмічні зйомки і спостереження, автономні реєструвальні системи (автоматичні гідрологічні пости на річках, буйкові станції в океанах). Суттєво модернізувалися і методи обробки гідрологічної інформації, до яких можна віднести цифрове картографування з використанням ГІС-технологій, дистанційне зондування земної поверхні (ДЗЗ), супутникове передавання гідрологічних даних у реальному режимі часу. Завданням сучасної гідрології є не тільки опис і кількісна оцінка водних об'єктів, але й установлення законів, яким підпорядковані процеси в гідросфері. Виконання таких завдань можливе лише із застосуванням генетичного методу, який дозволяє досліджувати закономірності розвитку гідрологічних процесів і явищ на основі узагальнення емпіричного матеріалу та фізичного аналізу зв'язків між процесами і явищами, які розглядаються. Залежності між елементами гідрологічного режиму і факторами, що на них впливають, можна одержати внаслідок теоретичних побудов, які ґрунтуються на законах фізики, механіки і хімії. Проте в ряді випадків гідрологічні процеси такі складні, що встановлення точних зв'язків між їхніми елементами і факторами впливу на них вимагає складної і кропіткої роботи. У таких випадках у гідрології застосовуються наближені емпіричні залежності у вигляді формул або графіків. Для розв'язання питань про вплив тих або інших факторів на розвиток і особливості гідрологічних процесів на допомогу гідрологові приходить дослід - експериментальний метод досліджень, коли або відтворюється явище чи процес у лабораторних умовах, або відшукуються в природних умовах аналоги досліджуваного явища. Так, у лабораторіях вивчають рух води і наносів при різних похилах, моделюють руслові процеси, виникнення і трансформацію хвиль, сейш у морях та озерах, фізичні й хімічні властивості води тощо. У польових умовах на спеціально обладнаних експериментальних майданчиках або невеликих водозборах вивчають формування стоку, поглинання води ґрунтом, випаровування з водної поверхні і суші, вплив агротехнічних заходів, які проводяться на водозаборах, на стік та ін. Завершальним етапом гідрологічних досліджень, які виконуються будь-яким із вказаних методів, є теоретичний аналіз одержаних результатів. Він базується, з одного боку, на використанні законів фізики, а з іншого - на географічних закономірностях просторово-часових змін гідрологічних характеристик. Нині для цього широко використовуються методи математичного й імітаційного моделювання, системного аналізу, гідролого-географічних узагальнень. Проектування гідротехнічних споруд, меліоративних систем, систем водопостачання, їх будівництво та експлуатація потребують знання кількісних характеристик елементів водного режиму водотоків: середніх і крайніх (найбільших і найменших) величин рівнів води, витрат води, величин випаровування з водної поверхні, розмив- ної дії потоку тощо. Матеріали спостережень дають можливість одержати ці величини лише за період спостережень, чого часто недостатньо для встановлення необхідних параметрів, особливо екстремальних значень. Отримати крайні значення елементів водного режиму,визначити ступінь імовірності очікування цих величин,встановити типові риси режиму для водотоків певних територій можна за допомогою методів математичної статистики і теорії ймовірності, які дуже широко застосовуються в гідрології.
Поиск по сайту: |