Зарегистрироваться

Гидрология суши

Категории Гидрология суши | Под редакцией сообщества: Науки о Земле

Гидрология суши – наука о природных водах на материках Земли (поверхностных и подземных водах суши), находящихся во взаимодействии с атмосферой, литосферой, Мировым океаном, биосферой и хозяйственной деятельностью.

Гидрология суши – часть физической географии, входящей в комплекс наук о Земле. Наука изучает реки, озера, водохранилища, болота, ледники, подземные воды, закономерности их морфологического строения, естественные и антропогенные изменения гидрологического режима и экологических условий водных объектов.

Гидрология суши тесно связана с другими географическими науками (метеорологией и климатологией, геоморфологией, геоморфологией, океанологией, гляциологией, почвоведением, биогеографией, социальной и экономической географией). Гидрология суши широко использует достижения наук, связанных с изучением состояния и движения вод – гидрофизики, гидромеханики и гидравлики. При наблюдениях гидрология суши широко использует методы гидрометрии.

Гидрология суши является базовой наукой при разработке научных основ и проектировании мероприятий по рациональному использованию и охране водных ресурсов. Достижения гидрологии суши широко используются при разработке проектов по регулированию стока с целью защиты населения и хозяйственных объектов от наводнений и получения электроэнергии; по улучшению судоходных условий на реках; по обеспечению водой сельского и коммунального хозяйства, промышленности и других отраслей экономики; по проведению природоохранных мероприятий.

Гидрология суши также связана с естественными науками – геологией, биологией, экологией и опирается на фундаментальные науки: физику, химию, математику.

Гидрология суши широко использует современные методы математического моделирования, математической статистики и теории вероятности, ГИС- технологии.

Основные области исследований, задачи и методы гидрологии суши

К основным областям исследований и задачам гидрологии суши относятся:

  • изучение распределения вод суши и разных водных объектов суши на земном шаре, материках, в разных географических зонах и государствах;
  • изучение пространственно-временных закономерностей гидрологического режима и гидрологических процессов в водах суши: в водных объектах разного типа (реки, озера, водохранилища, болота, ледники, подземные воды);
  • изучение процессов взаимодействия водных объектов разного типа;
  • изучение воздействия синоптических процессов и изменений климата на гидрологический режим и  гидрологические процессы в водных объектах суши;
  • оценка воздействия хозяйственной деятельности (искусственного преобразования поверхности речных бассейнов, мелиорации земель, сооружения гидроузлов и водохранилищ, водозабора) на орошение земель и водообеспечение городского хозяйства, населения и промышленности, на поверхностные и подземные воды суши, на гидрологический режим рек, озер, водохранилищ, подземных вод;
  • оценка современных количественных характеристик водных ресурсов и качества воды континентов, государств, речных бассейнов, административных образований, а также их естественных и антропогенных изменений в прошлом и будущем;
  • разработка научных основ рационального использования и охраны водных ресурсов;
  • разработка научных основ гидрологического мониторинга разных типов водных объектов.

В гидрологии суши используются различные методы. К ним относятся методы систематических наблюдений на сети гидрологических постов, экспедиционных исследований, дистанционного космического и авиационного зондирования, фотосъемки, радиолокации. При изучении гидрологических процессов используются методы лабораторных исследований, привлекаются статистические и вероятностные методы, математического моделирования и картографирования (создания карт гидрологического районирования с использованием ГИС-технологий). Для изучения природной изменчивости этих процессов привлекаются методы аналогии, определения устойчивых тенденций, географических обобщений, системного анализа.

История гидрологии суши

Развитие знаний в области гидрологии суши обеспечено естественным стремлением ученых познать законы природы, практическими потребностями населения и хозяйства в исследовании вод суши с целью организации экономически эффективного и экологически безопасного использования ресурсов водных объектов.

Первые примитивные гидрологические наблюдения проводились уже в Древнем Египте, в котором воды Нила использовались для орошения земель. Одновременно они приносили ущербы (наводнения, маловодья).

Первые научные представления о режиме вод суши появились в Древней Греции, а позже – в Древнем Риме. В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи впервые провел наблюдения за движением вод в реках, дал физическое объяснение этому процессу.

Первые количественные оценки водного баланса произвел француз Пьер Перро (XVII в.). В XVII и XIX вв. французы Антуан Шези и Анри Дарси, швейцарец Даниил Бернулли создали основы гидравлики и гидромеханики.

Начало гидрологических наблюдений в России относится к XV-XVI вв. В XVII в. начались наблюдения за уровнем воды на р. Москва. При Петре I для нужд судоходства проводились гидрологические изыскания на Дону, Оке, Волге. В 1715 г. начались постоянные наблюдения за гидрологическим режимом р. Нева у Петропавловской крепости. В XVIII в. в изучение рек заметный вклад внесли русские землепроходцы и географы-путешественники. В 1881 г. появилась первая сводка данных об уровнях воды на реках России.

Возникновение современной гидрологии суши относят к 20-м годам XX в. В 1919 г. был создан Российский (в дальнейшем Государственный) гидрологический институт. В предвоенные годы усилиями крупных ученых-гидрологов В.Г. Глушкова, М.А. Великанова, С.Д. Муравейского, Е.В. Близняка и др. были разработаны теоретические основы гидрологии суши.

В послевоенные годы восстановление и дальнейшее развитие народного хозяйства страны потребовало значительного расширения гидрологических исследований для нужд гидроэнергетики, мелиорации земель, судоходства, обеспечения промышленности и населения. Существенный вклад в развитие гидрологии суши в эти годы внесли П.С. Кузин, Л.К. Давыдов, Б.Д. Зайков, Г.В. Лопатин, Б.А. Аполлов. Д.Л. Соколовский, А.В. Огиевский, Г.П. Калинин, А.Н. Бефани, М.И. Львович, Г.Г. Сванидзе, А.В. Караушев, И.А. Шикломанов и многие другие. Ис следования озер и водохранилищ проводили Л.С. Берг, Г.Ю. Верещагин, Д.Л. Россолимо, Б.Б. Богословский, С.Л. Вендров, А.Б. Авакян, Ю.М. Матарзин и др. Исследованием болот занимались А.Д. Дубах, К.Е. Иванов, подземных вод – А.Ф. Лебедев, О.К. Лонге, О.В. Попов, Б.И. Куделин, ледников – С.В. Колесник, Г.К. Тушинский и др.

Наблюдения за водным режимом рек страны проводятся на сети гидрологических постов Федеральной службы по гидрометеорологии и контролю окружающей среды (Росгидромета). Обобщение результатов этих наблюдений выполняют сотрудники Государственного гидрологического института, Государственного гидрохимического института, Гидрометцентра России в системе Росгидромета; Института водных проблем, Института географии, Института озёроведения и других институтов Российской академии наук; высших учебных учреждений – географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Российского государственного гидрометеорологического университета и других вузов. Гидрологические исследования в России проводит также ряд ведомственных институтов - Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов, Гидропроект, Гипроречтранс и др.

Отношения в области использования и охраны водных ресурсов России регулируются Водным кодексом. Управление использованием и охраной водных ресурсов нашей страны осуществляет Федеральное агентство водных ресурсов при Министерстве природных ресурсов Российской Федерации.

Международное сотрудничество в области гидрологии суши осуществляется в основном в рамках Международной гидрологической программы ЮНЕСКО.

Основные научные результаты и достижения гидрологии суши

В области гидрологии суши созданы:

1. Основы теории пространственно-временных закономерностей гидрологического режима и гидрологических процессов в водных объектах разного типа;

2. Теория взаимодействия водных объектов суши, а также их взаимодействия с атмосферой, литосферой и биосферой;

3. Теоретические основы физических, химических и биохимических механизмов гидрологических процессов;

4. Концепция экологических функций гидрологических процессов;

5. Методы анализа, расчета и прогноза гидрологических процессов, оценок изменений гидрологического режима в водных объектах суши под влиянием естественных и антропогенных факторов;

6. Научные основы рационального использования и охраны водных ресурсов от истощения и загрязнения.

Структура гидрологии суши

Гидрология суши включает следующие разделы:

Основы гидрологии суши (введение в гидрологию суши), включая подразделы:

1. Физические свойства и аномалии природных вод, химический состав вод, понятия о качестве воды;

2. Физические основы гидрологических процессов в водных объектах суши (закономерности водного, солевого, теплового баланса, динамики вод, термики водоемов и водотоков, ледовых процессов и др.);

3. Состав вод суши и структура гидрографической сети территории, круговорот воды (глобальный гидрологический цикл), понятие о стоке и его географической роли;

4. Метеорологические и климатические основы гидрологии суши, гидрологических процессов и гидрологического режима в водных объектах суши, воздействие современного глобального потепления климата на воды суши;

5. Экологические аспекты гидрологии суши, понятие об экологической гидрологии;

6. Понятие о гидрологическом состоянии водных объектов суши, гидрологическом режиме, характеристиках гидрологического режима, гидрологических процессах.

Гидрология рек и ее подразделы:

1. Распространение рек на земном шаре, типизация рек, важнейшие реки России и мира;

2. Речной бассейн и водосбор, физико-географические и геологические характеристики речного бассейна, морфология и морфометрия речного бассейна;

3. Строение речного русла поймы и речной долины;

4. Структура речной сети водосборного бассейна;

5. Снеговое, дождевое, подземное и ледниковое водное питание рек;

6. Расходование воды в речном бассейне, испарение и инфильтрация;

7. Водный баланс бассейна реки;

8. Водный режим рек (многолетние изменения водности рек), фазы водного режима;

9. Речной сток и его составляющие: сток воды, сток взвешенных и влекомых наносов, сток растворенных веществ, сток живого вещества (биосток), сток теплоты (тепловой сток);

10. Факторы формирования и характеристики стока воды и методы их расчета;

11. Закономерности движения воды в реках, распределение скоростей течения в речном потоке, уравнение движения речного потока, циркуляция воды в реке;

12. Взвешенные и влекомые наносы и их характеристики, закономерности движения, сток взвешенных и влекомых наносов и методы его расчета;

13. Русловые процессы на участках рек;

14. Гидрологические процессы в устьях рек, процессы смешения речных и морских вод, дельтообразование;

15. Термический и ледовый режим рек;

16. Гидрохимические и гидробиологические характеристики речных вод, качество и загрязнение речных вод;

17. Практическое значение рек, виды использования их водных ресурсов, влияние хозяйственной деятельности на гидрологический режим рек и их водные ресурсы;

18. Экстремальные гидрологические явления на реках (катастрофические наводнения во время паводков и заторов льда, штормовых нагонов в устьях рек и др.).

Гидрология озер, включая подразделы:

1. Распространение озер на земном шаре, типизация озер, крупнейшие озера России и мира;

2. Происхождение озер, морфология и морфометрия озер;

3. Водный баланс озер их внешний и внутренний водообмен;

4. Режим уровней воды в озерах;

5. Течение, волнение и перемешивание, стратификация вод в озерах;

6. Термический и ледовый режим пресных, солоноватых и соленых озер;

7. Динамика и баланс наносов в озерах, динамика берегов озер;

8. Гидрохимические и гидробиологические характеристики озер;

9. Водные массы озер, их происхождение и динамика;

10. Особенности гидрологического режима бессточных озер;

11. Влияние озер на сток рек;

12. Практическое значение озер, использование их природных ресурсов.

Гидрология водохранилищ, включая подразделы:

1. Назначение водохранилищ, типизация водохранилищ, размещение водохранилищ на земном шаре;

2. Основные характеристики водохранилищ,

3. Водный режим водохранилищ;

4. Динамика вод в водохранилищах;

5. Термический и ледовый режим водохранилищ;

6. Гидрохимические и гидробиологические характеристики водохранилищ;

7. Динамика и баланс наносов в водохранилищах, занесение и заиление водохранилищ, переформирование их берегов;

8. Водные массы водохранилищ;

9. Влияние водохранилищ на сток воды и наносов, водообмен в речных системах, местные климатические условия, окружающую природную среду.

Гидрология болот, включая подразделы:

1. Происхождение болот, их типизация и распространение на планете;

2. Строение, морфология, гидрография, ландшафты и эволюция болот;

3. Водный баланс и гидрологический режим болот;

4. Влияние болот и их осушения на речной сток;

5. Практическое значение болот.

Гидрология подземных вод, включая подразделы:

1. Происхождение подземных вод, типизация подземных вод, распространение подземных вод на земном шаре;

2. Физические свойства вмещающих воду грунтов;

3. Виды воды в порах грунта;

4. Безнапорные (грунтовые) и напорные (артезианские) подземные воды;

5. Закономерности движения подземных вод;

6. Водный баланс и гидрологический режим подземных вод;

7. Гидрохимические характеристики подземных вод, загрязнение подземных вод, качество воды;

8. Процессы взаимодействия речных и грунтовых вод;

9. Особенности подземных вод в зоне многолетней мерзлоты;

10. Ресурсы подземных вод и их использование.

Гидрология ледников, включая подразделы:

1. Происхождение ледников, типизация ледников, распространение ледников на земном шаре;

2. Особенности покровных и горных ледников и их роль в глобальных гидрологических процессах;

3. Строение ледников, баланс воды и льда в ледниках;

4. Закономерности движения ледников;

5. Влияние ледников на сток рек;

6. Практическое значение ледников.

Водные ресурсы их использование и охрана.

Приоритетные направления гидрологических исследований

1. Развитие теории гидрологических процессов и формирования гидрологического режима водных объектов разного типа.

2. Разработка методов расчета и прогноза гидрологических процессов.

3. Научные обоснования прогнозов в области изменения гидрологического режима вод суши и различных водных объектов в XXI в. с учетом прогнозируемых изменений глобального и регионального климата, планируемых крупномасштабных водохозяйственных и гидротехнических мероприятий.

4. Создание и совершенствование методов водохозяйственных расчетов, оценки воздействия антропогенных факторов на гидрологический режим водных объектов и водные ресурсы.

5. Научное обоснование мероприятий по рациональному использованию и охране водных ресурсов.

6. Совершенствование системы гидрометеорологических наблюдений, развитие и использование методов автоматизации, наблюдений за состоянием атмосферы и поверхностных вод.

7. Расширенное внедрение и использование космических методов, ГИС-технологий для выполнения научных исследований.

Рекомендуемая литература

Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. –442 с.;

Караушев А.В. Теория и методы расчета речных наносов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 272 с.;

Бефани А.Н. Вопросы региональной гидрологии. Паводочный сток. Киев: УМК, 1989. –132 с.

Богословский Б.Б., Самохин А.А., Иванов К.Е., Соколов Д.П. Общая гидрология (гидрология суши), 1984;

Великанов М.А. Гидрология суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. – 403 с.;

Вендров С.Л. Проблемы преобразования речных систем СССР, 1979;

Калинин Г.П. Проблемы глобальной гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 375 с.;

Евстигнеев В.М. Речной сток и гидрологические расчеты: Учебник. М.: Изд-во МГУ, 1990. – 304 с.;

Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. Учебник. М.: Изд-во МГУ, 1986. – 264 с.;

Михайлов В.Н. Гидрология устьев рек. М.: Изд-во МГУ, 1998. – 175 с.;

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.