Zarys hydrologii

Poniższy zarys stanowi przegląd i aktualny przewodnik po hydrologii:

Hydrologia - badanie ruchu, dystrybucji i jakości wody na Ziemi i innych planetach, w tym cykl hydrologiczny , zasoby wodne i zrównoważenie środowiskowe zlewni.

Jakim rodzajem rzeczy jest hydrologia?

Hydrologię można opisać jako wszystkie z poniższych:

gałąź nauki
- gałąź nauk przyrodniczych
  - gałąź nauk fizycznych
    - gałąź nauk o Ziemi
- gałąź geografii
  - gałąź geografii fizycznej

Esencja hydrologii

Działy hydrologii

Hydrometria – pomiar różnych składników cyklu hydrologicznego
Hydrologia chemiczna – nauka o właściwościach chemicznych wody
Ekohydrologia – nauka o interakcjach między organizmami i cyklu hydrologicznym
Hydrogeologia – badanie obecności i ruchu wody w warstwach wodonośnych
Hydroinformatyka – adaptacja technologii informatycznych do zastosowań w hydrologii i gospodarce wodnej
Hydrometeorologia – nauka o przenoszeniu wody i energii między powierzchniami lądów i zbiorników wodnych a dolną atmosferą
Hydrologia izotopowa - badanie sygnatur izotopowych wody
Hydrologia powierzchni - badanie procesów hydrologicznych zachodzących na powierzchni Ziemi lub w jej pobliżu
Hydrologia zlewni – badanie procesów rządzących w danej zlewni określonej hydrologicznie
zlewniowa – obejmuje magazynowanie wody w postaci zbiorników oraz ochronę przeciwpowodziową.
Jakość wody – obejmuje chemię wody w rzekach i jeziorach, zarówno zanieczyszczeń, jak i naturalnych substancji rozpuszczonych.

Historia hydrologii

Rzeczy badane przez hydrologię

Pojęcia abstrakcyjne w hydrologii

Pojemność pola

Zjawiska badane przez hydrologię

Drogi ruchu wody

Cykl wodny (inaczej „cykl hydrologiczny”)

Nad ziemią
- Odparowanie –
  - Odparowanie panewki –
- Kondensacja –
- Opady – skroplona woda jest przyciągana grawitacyjnie z powrotem na Ziemię w postaci:
  - Mżawka
  - Deszcz
  - Śnieg z deszczem
  - Śnieg
  - Graupel
  - Grad
- Przechwytywanie –
  - Ewapotranspiracja –
- Przepływ łodyg –
- przelot –
Na ziemi
- Spływ powierzchniowy – przepływ wód powierzchniowych
  - Pierwsze spłukiwanie
  - Powodzie
    - Błyskawiczne powodzie
- Przepływ lądowy –
- Przepływ lądowy Horton –
Poniżej ziemi
- Infiltracja –
- Przepływ rur –
- Przepływ podstawowy –
- Przepływ podpowierzchniowy – przepływ wód gruntowych

Rzeczy fizyczne badane przez hydrologię

Kwestie ochrony środowiska

Narzędzia pomiarowe

Wody gruntowe

Charakterystyka warstwy wodonośnej

Kierunek przepływu

Piezometr - ciśnienie wody gruntowej i w konsekwencji głębokość wody gruntowej (patrz: badanie warstwy wodonośnej )
Przewodnictwo, storatywność, przepuszczalność
Metody geofizyczne

Charakterystyka strefy Vadose
- Infiltracja
  - Infiltrometr - infiltracja
- Wilgotność gleby
  - Sonda pojemnościowa - wilgotność gleby
  - Reflektometr w dziedzinie czasu - wilgotność gleby
  - Tensjometr - wilgotność gleby
  - Pobieranie próbek substancji rozpuszczonej
  - Metody geofizyczne

Powierzchnia wody

Poziom wody

Manometr mechaniczny –
Elektroniczny manometr –
Ciśnieniomierz akustyczny –

Kształt kanału

Poziom zrzutu –

rozładowanie

Akustyczny prędkościomierz Dopplera –
Śledzenie rozcieńczeń –

Meteorologiczny

Opad atmosferyczny

Deszczomierz – głębokość opadów ( jednostka ) i intensywność ( jednostka czasu ⁻¹ )
Disdrometr – wielkość kropli, całkowita głębokość i intensywność opadów
Dopplerowski radar pogodowy – rozmiar kropli deszczu, całkowita głębokość i intensywność opadów, współczynnik odbicia chmur deszczowych przeliczony na intensywność opadów poprzez kalibrację do mierników deszczu
Profiler wiatru – pionowy i poziomy ruch opadów, pionowy przekrój odbicia i typowanie

Opady zamarznięte (na ziemi)

Czujniki ciśnienia – ciśnienie, głębokość i ekwiwalent wody w stanie ciekłym
Czujniki akustyczne – ciśnienia, głębokości i ekwiwalentu wody w stanie ciekłym

Średnia prędkość i kierunek wiatru

anemometr –
sonar dopplerowski –
Profiler wiatru – ruch powietrza w pionie i poziomie

Średnia temperatura powietrza

Termometr –

Wilgotność

Termometr na podczerwień – forma teledetekcji
Higrometr (psychrometr) – mierzy wilgotność względną

Barometr –

ciśnienia powietrza

Strumień ciepła

Zachmurzenie/Słońce

Spektroradiometr –
Rejestrator Campbella-Stokesa -

ewapotranspiracja

Metoda budżetu wodnego

Bilans wodny zlewni –
Miska parownika –
lizymetria –
wilgoci w glebie –

Metoda przenoszenia pary wodnej

Współczynnik Bowena – uwzględnia budżet energetyczny
Kowariancja wirów –

Analiza składowa

Porometria/przepływ soków –
Utrata przechwytu –
Parowanie gleby –

Na dużą skalę

Gleba / media porowate

Gęstość nasypowa i porowatość

Próbka suszona w piecu –

Potencjał matrycowy

Płyta ssąca – określa zależność między objętością wody a potencjałem matrycy
Termometr rezystancyjny – dotyczy potencjału matrycy z poprzedniej kalibracji

Przewodność hydrauliczna

Permeametr tarczowy – mierzy przewodność hydrauliczną gleby
Symulator opadów deszczu – mierzy moc wyjściową poprzez zastosowanie stałego sygnału wejściowego („deszczu”) w uszczelnionym obszarze
Slug test – dodawanie lub usuwanie wody i monitorowanie czasu do powrotu do poziomu sprzed zakłócenia

Piezometr –
Wilgotność gleby (procent objętościowy wody)

Jakość wody

Przewodność

Przewodność elektryczna – różne stosowane sondy

pH

pH-metr –

Tlen rozpuszczony (DO)

Test Winklera –

Mętność

Nefelometr (turbidymetr) –

Przejrzystość wody

Dysk Secchiego –

Obciążenie łóżka
Erozja/osadzanie

Modelowanie

Modelowanie behawioralne w hydrologii

równania

Basen

Prawo Hacka –

Zlewnia

Bilans wodny –

Odparowanie

Penman –
Penman-Monteith –

Infiltracja/Ruch gleby

Prawo Darcy'ego –

Darcy-Weisbach –

Równanie Richardsa –

Streamflow/otwarty kanał

Prawo dyfuzji Ficka -
Formuła Chézy –
Formuła Manninga –
Numer Strahlera –
Metoda kroku standardowego – technika obliczeniowa służąca do modelowania profili powierzchni kanału otwartego w stanie ustalonym

Erozja

Krzywa Hjulströma –

Wody gruntowe

Moc/niepewność

modele

Model transportu hydrologicznego

Zastosowania hydrologii

Kilka przykładów zastosowań hydrologii:

Analiza wpływu wilgoci poprzedzającej na systemy kanalizacji sanitarnej
Ocena ryzyka związanego z transportem zanieczyszczeń i ustanowienie wytycznych dotyczących polityki środowiskowej
Ocena wpływu naturalnych i antropogenicznych zmian środowiska na zasoby wodne
Projektowanie mostów
Projektowanie zapór dla zaopatrzenia w wodę lub wytwarzania energii wodnej
Projektowanie systemów nawadniania i zarządzanie produktywnością rolnictwa
Projektowanie projektów rekultywacji łęgów
Projektowanie kanalizacji i kanalizacji miejskiej
Wyznaczanie rolniczego bilansu wodnego
Określanie bilansu wodnego regionu
Kolekcja mgła
Część modułu hazardu w modelowaniu katastrof
Przewidywanie i ograniczanie ryzyka powodzi , osunięć ziemi i suszy
Przewidywanie zmian geomorfologicznych , takich jak erozja lub sedymentacja
Dostarczanie wody pitnej
Prognozowanie i ostrzeganie przed powodziami w czasie rzeczywistym

Organizacje hydrologiczne

Organizacje międzyrządowe

Międzynarodowy Program Hydrologiczny (IHP)

Międzynarodowe organy badawcze

Międzynarodowy Instytut Gospodarki Wodnej (IWMI)
UNESCO-IHE Instytut Edukacji Wodnej

Krajowe jednostki badawcze

Centrum Ekologii i Hydrologii – Wielka Brytania
Centrum Nauk o Wody, Cranfield University, Wielka Brytania
eawag – badania wodne, ETH Zürich, Szwajcaria
Instytut Hydrologii, Albert-Ludwigs-University of Freiburg, Niemcy
United States Geological Survey - Zasoby wodne Stanów Zjednoczonych
Narodowa Służba Meteorologiczna NOAA – Biuro Rozwoju Hydrologicznego, USA
US Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center, USA
Centrum Badań Hydrologicznych , USA
NOAA Nauk Ekonomicznych i Społecznych, USA
Centrum Badań nad Zagrożeniami Naturalnymi i Katastrofami Uniwersytetu Oklahomy, USA
Narodowe Centrum Badań Hydrologicznych , Kanada
Narodowy Instytut Hydrologii , Indie

Społeczeństwa krajowe i międzynarodowe

Amerykańskie Towarzystwo Geologiczne (GSA) - Wydział Hydrogeologii
Amerykańska Unia Geofizyczna (AGU) - Sekcja Hydrologii
Krajowe Stowarzyszenie Wód Gruntowych (NGWA)
Amerykańskie Stowarzyszenie Zasobów Wodnych
Konsorcjum uniwersytetów na rzecz rozwoju nauk hydrologicznych, Inc. (CUAHSI)
Międzynarodowe Stowarzyszenie Nauk Hydrologicznych (IAHS)
Grupa Robocza ds. Statystyki Hydrologii (podgrupa IAHS)
Niemieckie Towarzystwo Hydrologiczne (DHG: Deutsche Hydrologische Gesellschaft)
Włoskie Towarzystwo Hydrologiczne (SII-IHS) – http://www.sii-ihs.it
Nordyckie Stowarzyszenie Hydrologii
Brytyjskie Towarzystwo Hydrologiczne
Rosyjskie Towarzystwo Geograficzne (Centrum Moskiewskie) – Komisja Hydrologiczna
Międzynarodowe Stowarzyszenie Hydrologii Środowiskowej
Międzynarodowe Stowarzyszenie Hydrogeologów

Przeglądy obejmujące całe dorzecze i zlewnię

Inicjatywa Connected Waters, University of New South Wales – Badanie i podnoszenie świadomości na temat problemów z wodami gruntowymi i zasobami wodnymi w Australii
Murray Darling Basin Initiative, Departament Środowiska i Dziedzictwa, Australia

Publikacje hydrologiczne

Czasopisma związane z hydrologią

Procesy hydrologiczne , ISSN 1099-1085 (wersja elektroniczna) 0885-6087 (papier), John Wiley & Sons
Hydrology Research , ISSN 0029-1277 , IWA Publishing (dawniej Nordic Hydrology )
Journal of Hydroinformatics , ISSN 1464-7141 , IWA Publishing
Journal of Hydrologic Engineering , ISSN 0733-9496 , publikacja ASCE
Journal of Hydrology
Badania wody
Badania zasobów wodnych
Hydrological Sciences Journal - Journal of the International Association of Hydrological Sciences (IAHS) ISSN 0262-6667 (druk), ISSN 2150-3435 (online)

Osoby wpływowe w dziedzinie hydrologii

Czesława Zakaszewskiego

Nauki pokrewne

Chemia wodna –
Inżynieria lądowa –

Inżynieria hydrauliczna –

Limnologia –
Oceanografia –

Geografia fizyczna –

Listy hydrologiczne

Zlewnie według obszaru - największe hydrologicznie zdefiniowane zlewiska na świecie
Powodzie – chronologiczna i geograficzna lista największych powodzi na świecie
Drogi wodne - ogólnoświatowa lista zbiorników wodnych sklasyfikowanych jako rzeki, kanały, ujścia rzek i cieśniny

Zobacz też

Zarys meteorologii

Inne dziedziny związane z wodą

Oceanografia - bardziej ogólne badanie wody w oceanach i ujściach rzek.
Meteorologia - bardziej ogólne badanie atmosfery i pogody, w tym opady w postaci śniegu i deszczu.
Limnologia – badanie wód śródlądowych (płynących i stojących, zarówno słodkich, jak i słonych, naturalnych lub sztucznych), z uwzględnieniem ich właściwości biologicznych, chemicznych, fizycznych, geologicznych i innych. Obejmuje to badanie jezior i stawów, rzek, źródeł, strumieni i terenów podmokłych.
Zasoby wodne – źródła wody, które są użyteczne lub potencjalnie użyteczne. Hydrologia bada dostępność tych zasobów, ale zwykle nie ich wykorzystanie.

Linki zewnętrzne