- histórie
- Staroveké civilizácie
- renesancie
- XVII. Storočie
- Storočia XVIII
- XIX storočia
- 20. a 21. storočia
- Štúdijný odbor
- Príklady nedávneho výskumu
- Hydrologia povrchovej vody
- hydrogeológia
- Cryology
- Referencie
Hydrológia je veda, ktorá sa zaoberá štúdiom vody vo všetkých jej aspektoch, vrátane jeho distribúcie na tejto planéte a jeho kolobehu. Zaoberá sa tiež vzťahom vody k životnému prostrediu a živým bytostiam.
Prvé zmienky o štúdiu správania sa vody pochádzajú zo starovekom Grécku a Rímskej ríše. Merania toku Seiny (Paríž), ktoré vykonali Pierre Perrault a Edme Mariotte (1640), sa považujú za začiatok vedeckej hydrológie.
Hydrometeorologická stanica v národnom parku Serra da Bocaina v Brazílii. Zdroj: Halley Pacheco de Oliveira, z Wikimedia Commons.
Následne poľné merania pokračovali a boli vyvinuté čoraz presnejšie meracie prístroje. Hydrology v súčasnosti zakladá svoj výskum hlavne na aplikácii simulačných modelov.
Medzi najnovšími štúdiami vyniká hodnotenie ústupu ľadovcov v dôsledku globálneho otepľovania. V Čile sa ľadový povrch povodia Maipo ustúpil o 25%. V prípade andských ľadovcov súvisí ich zníženie s otepľovaním Tichého oceánu.
histórie
Staroveké civilizácie
Vzhľadom na dôležitosť vody pre život je štúdium jej správania predmetom pozorovania od začiatku ľudstva.
Hydrologický cyklus bol analyzovaný rôznymi gréckymi filozofmi, ako sú Plato, Aristoteles a Homer. Počas pobytu v Ríme sa Seneca a Pliny zaujímali o pochopenie správania sa vody.
Hypotézy predložené týmito starými mudrcami sa však dnes považujú za nesprávne. Roman Marco Vitruvius bol prvý, ktorý naznačil, že voda preniknutá do zeme pochádza z dažďa a snehu.
Okrem toho sa v tejto dobe vyvinulo veľké množstvo praktických poznatkov o hydraulike, ktoré umožnili okrem iného výstavbu veľkých diel, ako sú napríklad akvadukty v Ríme alebo zavlažovacie kanály v Číne.
renesancie
Počas renesancie autori ako Leonardo da Vinci a Bernard Palissy významne prispeli k hydrológii; Dokázali študovať hydrologický cyklus v súvislosti s infiltráciou dažďovej vody a jej návratom cez pramene.
XVII. Storočie
Predpokladá sa, že v tomto období sa zrodila hydrológia ako veda. Začali sa poľné merania, najmä tie, ktoré vykonali Pierre Perrault a Edmé Mariotte v rieke Seine (Francúzsko).
Edmond Halley. Zdroj: Neznámy, prostredníctvom Wikimedia Commons
Vyniká tiež práca Edmonda Halleyho v Stredozemnom mori. Autorovi sa podarilo zistiť vzťah medzi vyparovaním, zrážaním a prietokom.
Storočia XVIII
V tomto storočí došlo k významným pokrokom v oblasti hydrológie. Uskutočnilo sa množstvo experimentov, ktoré umožnili stanoviť niektoré hydrologické princípy.
Môžeme zdôrazniť Bernoulliho vetu, ktorá uvádza, že v prúde vody sa tlak zvyšuje, keď sa rýchlosť znižuje. Iní vedci prispeli významnou mierou k fyzikálnym vlastnostiam vody.
Všetky tieto experimenty tvoria teoretický základ pre vývoj kvantitatívnych hydrologických štúdií.
XIX storočia
Hydrologia rastie ako experimentálna veda. Významný pokrok sa dosiahol v oblasti geologickej hydrológie a merania povrchových vôd.
Počas tohto obdobia boli vyvinuté dôležité vzorce aplikované na hydrologické štúdie, ktoré vynikajú Hagen-Pouiseuilleovou rovnicou kapilárneho toku a Dupuit-Thiemovou jamkovou formuláciou (1860).
Hydrometria (disciplína, ktorá meria tok, silu a rýchlosť pohybujúcich sa kvapalín) predstavuje jej základy. Boli vyvinuté vzorce na meranie prietoku a boli navrhnuté rôzne prístroje na meranie v teréne.
Na druhej strane Miller v roku 1849 zistil, že existuje priamy vzťah medzi množstvom zrážok a nadmorskou výškou.
20. a 21. storočia
V prvej polovici 20. storočia zostala kvantitatívna hydrológia empirickou disciplínou. V polovici storočia sa začali vyvíjať teoretické modely na presnejšie odhady.
V roku 1922 bola založená Medzinárodná asociácia vedeckej hydrológie (IAHS). IAHS zoskupuje hydrology po celom svete dodnes.
Dôležitým prínosom sú teórie hydrauliky vrstiev a infiltrácie vody. Podobne sa štatistika používa v hydrologických štúdiách.
V roku 1944 položil Bernard základy hydrometeorológie zdôrazňovaním úlohy meteorologických javov vo vodnom cykle.
Hydológovia v súčasnosti v rôznych študijných odboroch vyvíjajú zložité matematické modely. Prostredníctvom navrhovaných simulácií je možné predvídať správanie sa vody za rôznych podmienok.
Tieto simulačné modely sú veľmi užitočné pri plánovaní veľkých hydraulických diel. Okrem toho je možné efektívnejšie a racionálnejšie využívať vodné zdroje planéty.
Štúdijný odbor
Pojem hydrológia pochádza z gréckeho hydrosu (voda) a loga (veda), čo znamená veda o vode. Preto je hydrológia veda, ktorá je zodpovedná za štúdium vody, vrátane jej modelov obehu a distribúcie na planéte.
Voda je nevyhnutným prvkom rozvoja života na planéte. 70% Zeme je pokryté vodou, z čoho 97% je slaná a tvorí svetové oceány. Zostávajúce 3% predstavuje sladká voda a väčšina z nich je zamrznutá na póloch a ľadovcoch sveta, čo z nej robí vzácny zdroj.
V oblasti hydrológie sa vyhodnocujú chemické a fyzikálne vlastnosti vody, jej vzťah k životnému prostrediu a jej vzťah k živým bytostiam.
Hydrologia ako veda má komplexný charakter, takže jej štúdium bolo rozdelené do rôznych odborov. Toto rozdelenie predpokladá rôzne aspekty, ktoré sa zameriavajú na niektoré z fáz hydrologického cyklu: dynamika oceánov (oceánografia), jazier (limnologia) a riek (potamológia), povrchových vôd, hydrometeorológie, hydrogeológie ( podzemná voda) a kryológia (tuhá voda).
Ľadovec Quelccaya (Peru). Zdroj: Edubucher z Wikimedia Commons
Príklady nedávneho výskumu
Hydrologický výskum sa v posledných rokoch zameriaval hlavne na aplikáciu simulačných modelov, 3D geologických modelov a umelých neurónových sietí.
Hydrologia povrchovej vody
V oblasti hydrológie povrchových vôd sa na štúdium dynamiky hydrografických povodí využívajú modely umelej neurónovej siete. Projekt SIATL (Watershed Water Flow Simulator) sa teda na celom svete používa na správu povodí.
Vyvinuli sa aj počítačové programy ako WEAP (hodnotenie a plánovanie vody), ktoré boli vyvinuté vo Švédsku a ponúkané bezplatne ako komplexný nástroj na plánovanie riadenia vodných zdrojov.
hydrogeológia
V tejto oblasti boli navrhnuté 3D geologické modely, ktoré umožňujú vytváranie trojrozmerných máp podzemných vodných rezerv.
V štúdii, ktorú vypracovali Gámez a spolupracovníci v delte rieky Llobregat (Španielsko), mohli byť prítomní vodonosníci. Týmto spôsobom boli zaregistrované zdroje vody v tejto dôležitej kotline, ktorá zásobuje mesto Barcelona.
Cryology
Kryológia je oblasť, ktorá v posledných rokoch zaznamenala veľký rozmach, najmä vďaka štúdiu ľadovcov. V tomto zmysle sa zistilo, že svetové ľadovce sú vážne postihnuté globálnym otepľovaním.
Preto sa navrhujú simulačné modely na odhad budúceho stratového správania sa ľadovcov.
Castillo v roku 2015 vyhodnotil ľadovce v oblasti Maipo a zistil, že ľadovcová plocha ustúpila 127,9 km 2 , ústup, ktorý sa vyskytol za posledných 30 rokov a zodpovedá 25% pôvodnej plochy ľadovca.
V Andách vykonal Bijeesh-Kozhikkodan a kol. (2016) vyhodnotenie povrchu ľadovca v rokoch 1975 až 2015. Zistili, že v tomto období došlo k významnému zníženiu týchto hmôt zamrznutej vody.
Hlavné zníženie andského ľadovcového povrchu bolo pozorované v rokoch 1975 až 1997, čo sa zhodovalo s otepľovaním Tichého oceánu.
Referencie
- Pracovný výbor ASCE pre aplikáciu umelých neurónových sietí v hydrológii (2000) Umelé neurónové siete v hydrológii. I: Predbežné koncepcie. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115–123.
- Campos DF (1998) Procesy hydrologického cyklu. Tretia dotlač. Autonómna univerzita San Luis Potosí, Strojnícka fakulta. Editorial Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Mexiko. 540 pp.
- Bijeesh-Kozhikkodan V, SF Ruiz-Pereira, W Shanshan, P Teixeira-Valente, AE Bica-Grondona, AC Becerra Rondón, IC Rekowsky, S Florêncio de Souza, N Bianchini, U Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). Porovnávacia analýza ústupu ľadovca v tropických Andách pomocou diaľkového prieskumu Investig. Geogr. Čile, 51: 3-36.
- Castillo Y (2015) Charakteristika glaciálnej hydrológie povodia rieky Maipo prostredníctvom implementácie fyzikálne založeného semi-distribuovaného glacio-hydrologického modelu. Diplomová práca z inžinierskych vied, zmienka o vodných zdrojoch a životnom prostredí. Universidad de Chile, Fakulta fyzikálnych a matematických vied, Katedra stavebníctva.
- Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang a DJ Seo (2004) Systém modelovania hydrologického laboratória (HL-RMS) Národnej meteorologickej služby USA. Journal of Hydrology 291: 297-318.
- Underground Hydrology Group (GHS), CSIC - Španielsko. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Revidované 27. januára 2019.