Науки гидрологического цикла

Гидроло́гия (от греч. гидро — вода + логос — слово, учение) — наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.). Гидрология занимается изучением не воды как таковой (физического вещества или химического соединения), а изучением распространения и режима природных вод на Земле.

Предмет изучения - все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, ледниках, почвенные и подземные воды. Исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий; проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом; даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов.

Современная гидрология как комплексная наука включает ряд крупных разделов — самостоятельных наук. Поэтому говорят о науках гидрологического цикла. Науки, составляющие гидрологию, различаются по объектам исследований, задачам, направленности и методологии.

I. Общая гидрология изучает наиболее общие закономерности гидрологических процессов. Включает ряд более частных наук, рассматривающих водные объекты разных типов. Три основные части общей гидрологии:

1) гидрология морей (синоним — физическая океанология), изучающая океаны и моря;

2) гидрология суши (точнее — гидрология поверхностных вод суши, занимающаяся изучением водных объектов суши — рек, озер, водохранилищ, болот, ледников). Гидрология суши по объектам исследования подразделяется на гидрологию рек, гидрологию водоемов суши (озер, водохранилищ), гидрологию болот, гидрологию ледников.

3) гидрология подземных вод, изучающая воды, находящиеся в свободном состоянии в верхней части земной коры, взаимодействующие с поверхностными водами и участвующие в круговороте воды в природе.

II. Региональная гидрология (или гидрография) занимается изучением и описанием конкретных водных объектов. По характеру этих объектов выделяют региональную океанологию (или региональную океанографию), гидрология материков, гидрографию рек, гидрографию озер и т.д.

III. Глобальная гидрология изучает процессы влагообмена на Земном шаре и его водный баланс.

IV. Прикладная гидрология разрабатывает используемые в научных и практических целях методы расчета и прогноза гидрологических характеристик. Различают прикладную (например, промысловую) океанологию, инженерную гидрологию суши (поверхностных вод суши). В последней самостоятельное значение имеют, например, частные науки — гидрологические расчеты, гидрологические прогнозы, водохозяйственные расчеты и др. Эти науки имеют дело с реками (а в последнее время и с озерами и водохранилищами).

V. Гидрометрия разрабатывает методы и средства измерений гидрологических характеристик. По типу водных объектов различают морскую гидрометрию, речную гидрометрию и т.д. Без гидрометрии невозможно ни изучение конкретных водных объектов, ни гидрологических процессов в целом.

VI. Специальные разделы гидрологии — физика природных вод (или гидрофизика) и химия природных вод (или гидрохимия) изучают различные проявления гидрологических процессов. Прогресс в специальных разделах гидрологии в последние десятилетия способствовал существенному развитию гидрологии в целом.

VII. Палеогидрология реконструирует характер гидрологических процессов в геологическом прошлом. Как наука географическая гидрология тесно связана с другими частями физической географии и, прежде всего, с метеорологией, климатологией и геоморфологией, а также с такими естественными науками, как геология и почвоведение.

Некоторые разделы гидрологии одновременно входят в другие науки, например, гидрология ледников — в гляциологию как часть физической географии, гидрология подземных вод — в гидрогеологию как часть геологии. Через специальные разделы (гидрофизику, гидрохимию) гидрология как часть географии тесно связана с фундаментальными науками — физикой (гидромеханикой, гидродинамикой и гидравликой, термодинамикой), химией (химия водных растворов), биологией водных организмов, экологией (теория водных экосистем). Гидрометрия опирается на достижения техники и технических наук.

Выводами гидрологии суши в отношении гидрологического режима водных объектов и территорий пользуются для осуществления водохозяйственных мероприятий (строительства водохранилищ и мелиоративных систем, промышленного и бытового водоснабжения, канализации стоков, развития рыбного хозяйства, судоходства и др.).

Современная гидрология располагает большим арсеналом взаимодополняющих друг друга методов познания гидрологических процессов. Важнейшее место среди них занимают методы полевых исследований, которые подразделяются на экспедиционные и стационарные. Большинство результатов стационарных наблюдений на сети гидрологических станций и постов публикуется в материалах Государственного водного кадастра (ГВК). ГВК представляет собой систематизированный, постоянно пополняемый и уточняемый свод сведений о водных объектах, составляющих единый Государственный водный фонд, о режиме, качестве и использовании вод. Среди публикуемых материалов ГВК — каталоги водных и водохозяйственных объектов, ежегодные и многолетние данные о режиме и др. В рамках ГВК должны быть созданы банк данных о водных ресурсах и автоматизированная информационная система. Широко используются в Гидрологии методы экспериментальных исследований (как в лабораторных, так и полевых условиях). При анализе материалов гидрологических наблюдений широко используются эмпирические и статистические методы (нередко в гидрологии даже выделяют раздел "Статистическая гидрология"). Теоретические методы анализа гидрологических процессов включают приемы географического обобщения, картографирования и районирования; методы математического и имитационного моделирования; системный анализ и др.

В гидрологии различают три взаимно дополняющие друг друга направления: географическое, геофизическое и инженерное. Со строительством непосредственно связана инженерная гидрология. Основная ее задача — предусмотреть условия работы инженерных, в особенности гидротехнич., сооружений и эффект водохозяйственных мероприятий. Методами гидрологии определяют количество воды, протекающей в реке, ресурсы ее как источника водоснабжения, ирригации и источника энергии, колебания стока (от которых зависят размеры водохранилищ, необходимые для его регулирования), макс, расходы воды (на пропуск которых должны быть рассчитаны водопропускные сооружения) и пр. Тем самым инженерная гидрология оказывает решающее влияние на выбор основных параметров гидротехнических сооружений — высоту плотин, мощность гидроэлектростанций, размеры отверстий водосбросов и т. д.