Hidrológia

A hidrológia (görög: Yδρoλoγια, Yδωρ+Λoγos, Hydrologia, "víztan") a víz természeti mozgásával, eloszlásával foglalkozó, a vízforrásokat és a víz körforgását vizsgáló tudományterület. A hidrológiai szakértőt hidrológusnak nevezik, aki földtudományi, környezetvédelmi, építőmérnöki vagy környezetmérnöki végzettségű lehet.

A hidrológia a vízmeteorológia, felszíni hidrológia és a hidrogeológia területeit foglalja magában, ahol a víz központi szerepet játszik. Az oceanográfia és a meteorológia nem tartozik ide, mert azoknál a víz csak egy a sok fontos szempont közül. A hidrológiai kutatások nem csak a világ jobb megértésében hasznosak, hanem környezetmérnöki, környezetvédelmi és környezettervezési kérdésekre is választ adnak.

Történelem

A hidrológia évezredek óta megfigyelés és mérnöki tervezés tárgya. Kr. e. 4000 évvel a Nílust szabályozták, hogy fejlesszék a mezőgazdasági termelést az előzőleg sivár területeken is. A mezopotámiai városokat magas kőfalakkal védték az áradástól. Az ókori görögök és rómaiak csatornákat, a kínaiak öntöző- és áradásellenőrző-rendszereket építettek.

Marcus Vitruvius a Kr. e. 1. században filozófiai elméletet írt le a víz körforgásáról, amely szerint a hegyekben leeső csapadék beszivárog a földfelszínbe, és folyókat, patakokat képez az alacsonyabban fekvő területeken. Egy még tudományosabb megközelítéssel Leonardo da Vinci és Bernard Palissy egymástól függetlenül megbízható értelmezést nyújtott a hidrológiai körforgásról. A hidrológiai változókat azonban csak a 17. században kezdték kiszámítani.

A hidrológia modern tudományának úttörői Pierre Perrault, Edme Mariotte, és Edmund Halley voltak. Megmérve az esőt, a vízfolyásokat és a csatornavizeket Perrault kimutatta, hogy az eső elég a Szajna táplálásához. Marriotte a folyó sebességét és a keresztmetszeti tényezőit vizsgálta ugyancsak a Szajna kiöntésekor. Halley kimutatta, hogy a Földközi-tenger párolgása megfelel a tengerbe beömlő folyók vízmennyiségének.

A 18. század felfedezései Daniel Bernoulli piezométere, a Bernoulli-egyenlet, a Pitot-cső és a Chezy-képlet. A 19. században a Darcy-törvény, a Dupuit-Thiem formula és Hagen-Poiseuille kapilláris áramlási egyenlet hozott előrelépést elsősorban a talajvíz hidrológiájában.

A tapasztalati megfigyeléseket racionális elemzések váltották fel a 20. században, a kormányok pedig megkezdték hidrológiai kutatóprogramjaikat. Leroy Sherman egység hidrográfiája, Robert E. Horton beszivárgási elmélete és C.V. Theis egyenlete a kúthidraulikáról kapott különös fontosságot.

Az 1950-es évektől a hidrológia a hidrológiai folyamatok fizikai megértésének fejlődésével és a számítógépek megjelenésével az addigihoz képest sokkal elméletibb alapokra helyeződött.

Hidrológiai körforgás

A hidrológia központi elve a víz különböző irányokban és különböző formákban zajló körfogására épül. Ennek a legismertebb folyamata az óceánok párolgása, amelyekből felhők képződnek. A felhők a szárazföldek fölé kerülnek, esővíz keletkezik belőlük, ami a folyókon keresztül jut vissza az óceánokba, így téve teljessé a körforgást.

Hidrológiai mérések

A víz mozgását többféleképpen lehet mérni. Ez az információ fontos a vízlelőhelyek feltárásához és a hidrológiai körforgás folyamatainak megismeréséhez. A következő lista a hidrológusok által használt eszközöket mutatja.

Esőmérce - csapadékmennyiséghez
Áramlásmérő - folyók sebességéhez
Radar - felhők mozgásához
Piezométer - talajvíz nyomásához és mélységéhez
Feszültségmérő - földnedvességhez
Műhold

Hidrológiai előrejelzés

A hidrológiai folyamatok megfigyeléseit a várható vízmozgás irányának és mennyiségének előrejelzésére használják.

Hidrológia statisztika

A csapadék vagy a folyó vízmennyiségéről készült hidrológiai adatfelvételek statisztikai elemzéseinek segítségével a hidrológusok előre tudják jelezni a várható hidrológiai jelenségeket. Ez a változatlan folyamatok jellemzőit is magában foglalja.

Hidrológiai modellezés

A víz mozgása környezeti hatásváltozásainak megértésével a hidrológusok modelleket alkothatnak arról, hogyan alakulnak ezek a változások a jövőben.

Hidrológiai szállítás

A vízmozgás egyúttal más anyagok, talaj és szennyeződések szállítását is jelenti egyik helyről a másikra. Ez eróziót okoz és szerepet játszik a környezetszennyezés bizonyos formáiban.

Hidrológiai alkalmazások

Áradás, földcsuszamlás és aszály kockázatainak előrejelzése és enyhítése
Öntözési terv készítése és mezőgazdasági tevékenység fejlesztése
Ivóvíz biztosítás
Védőgátak tervezése vízellátáshoz vagy vízenergia előállításához
Hidak tervezése
Geomorfológiai változások, erózió és ülepedés előrejelzése
Természeti és élettani környezeti változások felmérése a vízforrásokban
Környezetszennyezést okozó szállítófolyamatok kockázatainak felmérése és környezetvédelmi irányelvek kialakítása

Lásd még