|
|
Скачати 1.44 Mb.
|
|
МОДУЛЬ 1. ВСТУП. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІВОДИ. ГІДРОЛОГІЯ РІЧОК Блок 1. ГІДРОЛОГІЯ ЯК НАУКА. ЇЇ МІСЦЕ У ВИВЧЕННІ ГЕОГРАФІЧНОЇ ОБОЛОНКИ
Гідрологія – наука про природні води, їх властивості та явища і процеси, що в них відбуваються, а також закономірності розвитку цих явищ і процесів у взаємозв’язку з атмосферою, літосферою, і біосферою. Термін “гідрологія” утворений з латинських слів “гідро” – вода і “логос” – наука. Термін “гідрологія” вперше з’явився у 1694 р. у книзі “Начала учений о водах”, виданій Мельхіором у Франкфурті-на-Майні. В самостійну науку гідрологія сформувалася лише в 20-30-і роки ХХ століття. Сучасна гідрологія об’єднує в собі окремі науки про складові частини гідросфери. До них насамперед належить загальна гідрологія, яка вивчає розподіл і кругообіг води на земній кулі, окремі частини гідросфери, взаємозв’язок між ними, найбільш загальні закономірності гідрологічних процесів і явищ, що в них відбуваються, у взаємодії з атмосферою, літосферою й біосферою та під впливом господарської діяльності. Термін загальна вказує на те, що розглядаються найбільш загальні питання гідрології і що мова йде про всі водні об’єкти Землі. Загальна гідрологія за об’єктами вивчення поділяється на дві великі самостійні частини: гідрологію моря й гідрологію суші. Гідрологія моря – це самостійна наука, яка вивчає процеси і явища, що відбуваються у Світовому океані, їхню взаємодію з навколишнім середовищем, а також окремі моря та океани. Гідрологія моря поділяється на океанологію та океанографію. Океанологія – наука про Світовий океан; вивчає фізичні, хімічні, геологічні й біологічні процеси та явища, які відбуваються у Світовому океані, розчленування Світового океану на водні маси, поділ його на райони тощо. Океанографія – 1) це частина океанології, яка вивчає режим Світового океану і фізико-хімічні особливості морської води; 2) регіональний розділ океанології, задачею якої є характеристика окремих частин Світового океану. Гідрологія суші – розділ гідрології, що вивчає поверхневі води. Залежно від об’єкта вивчення поділяється на великі розділи, яких нараховується понад 30, наприклад, : загальна гідрологія, гідрометрія, гідрографія, інженерна гідрологія, динаміка вод суші, руслові процеси, гідрофізика, гідрохімія, гідроекологія . Усі розділи гідрології мають свою специфіку, багато з них уже є самостійними науками. Так, до самостійних розділів належать: гідрологія підземних вод, гідрологія річок, гідрологія озер, гідрологія боліт, гідрологія льодовиків та повітряна гідрологія. Гідрологія підземних вод (або гідрогеологія) – наука, що вивчає походження, поширення, режим, ресурси і фізико-хімічні властивості підземних вод та розробляє методи їх пошуку та добування для використання. Гідрологія річок – наука, що вивчає формування стоку річок, водний режим, характеристики річкового стоку, термічний і льодовий режим, хімічний склад води, річкові наноси, руслові процеси тощо. Гідрологія озер (лімнологія) – наука, яка вивчає гідрологічний режим озер та водосховищ. Гідрологія боліт – наука, що вивчає походження, поширення, розвиток і гідрологічний режим боліт, фізичні процеси руху вологи в болотах і процеси вологообміну між болотами та довкіллям. Гідрологія льодовиків (гляціологія) – наука, яка вивчає умови й особливості походження, існування та розвиток льодовиків, їхній склад, будову, фізичні властивості, геологічну і геоморфологічну діяльність, географічне поширення та різні форми взаємодії з навколишнім середовищем. Повітряна гідрологія (гідроаерологія) – наука, яка вивчає водні процеси в атмосфері – утворення опадів, конденсацію, випаровування, вологість у зв’язку з повітряними течіями, теплообміном, сонячною радіацією тощо. Вивчення водних об’єктів завжди пов’язане з проведенням різних спостережень і вимірювань (рівнів, глибин, витрат води, температури, льодових явищ, швидкостей протікання води, хімічного складу води тощо). Ці вимірювання, незважаючи на деяку специфічність у їх проведенні на різних водних об’єктах, мають багато спільного. Гідрометрія – розділ гідрології суші, що вивчає та розробляє методи вимірювання, спостереження за режимом водних об’єктів, обладнання та прилади, які застосовуються при цьому, способи опрацювання результатів спостережень. Гідрографія – це розділ гідрології суші, що вивчає закономірності географічного поширення поверхневих вод та описує конкретні водні об’єкти, їх режим та господарське значення. Важливою дисципліною, котра об’єднує кілька розділів гідрології суші, є інженерна гідрологія. Інженерна гідрологія – розділ гідрології, що займається методами розрахування та прогнозування гідрологічних режимів і пов’язаний з практичним застосуванням гідрології для розв’язання інженерних завдань. На даних інженерної гідрології ґрунтуються проекти використання водних об’єктів для гідроенергетики, зрошення, осушення, промислового і комунального водопостачання, водного транспорту тощо. Переважно – це область гідрологічних розрахунків. Інколи використовують поняття прикладна гідрологія, до якої відносять не тільки гідрологічні розрахунки, а й гідрологічні прогнози. Гідрологічні розрахунки – це розробка методів визначення характеристик гідрологічного режиму і водних об’єктів, необхідних для проектування гідротехнічних споруд і планування водогосподарських заходів. Гідрологічні прогнози – ця наукова дисципліна розробляє методи передбачення (прогнозування) гідрологічних характеристик (рівнів, витрат води, замерзання, скресання криги тощо) на майбутній період. За характером передбачення елементів гідрологічні прогнози поділяють на водні та льодові. До водних прогнозів відносять прогнози об’єму сезонного і паводкового стоку, максимальних витрат і рівнів повені та паводків, середні витрати води за різні календарні періоди тощо. До льодових прогнозів відносяться прогнози строків скресання й замерзання річок, озер і водосховищ, товщу льоду тощо. Вода, як усяке природне тіло, має низку фізичних і хімічних властивостей, що вивчаються окремими науковими дисциплінами. Так, гідромеханіка та її прикладний розділ гідравліка займаються вивченням законів руху і рівноваги рідин, зокрема, води, та їхньої взаємодії з твердими тілами. Фізичні властивості води як речовини і процеси, що відбуваються у водній масі, вивчає гідрофізика, а наука, що вивчає хімічний склад природних вод і його зміну у часі та просторі – гідрохімія, органічне життя у водах – гідробіологія. Сільськогосподарська гідрологія – розділ гідрології, в якому розглядаються гідрологічні умови у їх взаємодії з об’єктами і процесами сільськогосподарського виробництва. Гідроекологія – учення про взаємозв’язки між гідрологічними, гідрохімічними і гідробіологічними процесами у водах, які містяться у різних компонентах навколишнього середовища, та впливають на життєдіяльність організмів, мають склад і властивості, сформовані під дією природних і антропогенних факторів [ 6]. Гідрологія належить до таких наук, потреба в яких історично завжди передувала їхньому розвитку як наук. Вода, водні джерела завжди відігравали важливу роль у життя людини. Особливо широке практичне застосування має гідрологія в наш час. Адже відомості про водні об’єкти , їхній режим, гідрологічні розрахунки і прогнози елементів водного режиму, кількість і якість води необхідні для задоволення потреб річкового і морського транспорту, гідроенергетики, зрошувальної і осушувальної меліорації, промислового, комунального і сільськогосподарського водопостачання, рибного господарства, будівництва населених пунктів, промислових підприємств, мостів, доріг, організації відпочинку населення і водного спорту, боротьби зі шкідливою дією вод, планування та проведення інших заходів щодо використання водних об’єктів і водних ресурсів. Але на жаль , на планеті є місця, де не можна вирішити найактуальнішу проблему сучасності – проблему водозабезпечення перерозподілом водних ресурсів з одного району в інший. Дефіцит прісної води відчувається на території більш ніж 40 країни, які розташовані в аридних та в посушливих регіонах і становлять близько 60% усієї поверхні земної суші. Цей дефіцит можна бути покривати опрісненням солоних і солонувати океанічних, морських і підземних вод, запаси яких становлять 98% усієї води на земній кулі. Серед країн перше місце за виробництвом опрісненої води займає Саудівська Аравія. Гідрологія тісно пов’язана з іншими науками, які вивчають географічну оболонку і, зокрема, діяльність води на Землі – це метеорологія і кліматологія, геологія, геоморфологія, фізична географія, картографія, фізика, хімія, математика. Гідрологія широко використовує досягнення техніки, особливо при проведенні вимірювань і спостережень та обробці одержаних даних. Водокористування – використання води без вилучення її з водоймищ (гідроенергетика, водний транспорт, рибне господарство). Водоспоживання – використання води, пов'язане з вилученням її з місць локалізації з частковими або повними незворотними втратами і поверненням у джерела водозабору у зміненому (забрудненому) стані. Основні водоспоживачі: комунально-побутове господарство, промисловість, сільське господарство. 1.2. Водні об’єкти та їхній гідрологічний режим Водні об’єкти – це зосередження природних вод на земній поверхні чи у літосфері. Водним об’єктам властивий певний гідрологічний режим. Виділяють три групи водних об’єктів: водотоки, водойми та особливі водні об’єкти. Водотоки – це водні об’єкти, для яких характерними є переміщення води у напряму нахилу по заглибині на земній поверхні (річки, струмки, канали). Водойми – це водні об’єкти у заглибині на суші, для яких характерним є уповільнене переміщення води або повна його відсутність (океани, моря, озера, водосховища, ставки, болота). Особливі водні об’єкти – це льодовики і підземні води (водоносні горизонти та артезіанські басейни). Водні об’єкти можуть бути постійними й тимчасовими (пересихаючими). Гідрологічний режим – сукупність змін стану певного водного об’єкта, що закономірно повторюються та притаманні йому, на відміну від інших водних об’єктів. Він проявляється у вигляді багаторічних, річних, сезонних і добових коливань рівнів води; витрат води; льодових явищ; матеріалу, що переноситься потоком; складу і концентрації розчинних речовин; змін русла водотоку тощо. Явища і процеси, які характеризують гідрологічний режим водного об’єкта, називаються елементами гідрологічного режиму (наприклад, коливання рівня, витрат, температури тощо). Елементи гідрологічного режиму описуються за допомогою певного набору гідрологічних характеристик. Гідрологічні характеристики – кількісна оцінка елементів гідрологічного режиму та морфологічних особливостей річкових басейнів (характерні витрати і рівні води, швидкість течії тощо). Сукупність гідрологічних характеристик даного водного об’єкта в даному місці і в даний момент часу – гідрологічний стан водного об’єкта. 1.3. Методи гідрологічних досліджень Важливе місце в гідрології належить методам польових досліджень. Основними серед них є експедиційний та стаціонарний. Експедиційний метод – це проведення порівняно короткочасних (від декількох днів до кількох років) експедицій на водних об’єктах. Такий метод дослідження дає якісні матеріали й опис вод певних територій з проведенням лише окремих вимірювань (рівня, течії, хвилювання, температури води, льодових явищ тощо). Стаціонарний метод – це проведення тривалих (багаторічних) спостережень на окремих місцях водних об’єктів – на спеціальних гідрологічних станціях та постах за спеціальними програмами. Стаціонарні спостереження ведуться безперервно з року в рік і дають цінний матеріал для складання довідників, водного кадастру, гідрологічних прогнозів, проведення гідрологічних розрахунків та вирішення інших теоретичних і практичних задач. Останнім часом стали застосовувати дистанційні методи спостереження і вимірювання за допомогою локаторів, аерокосмічні зйомки і спостереження, автоматичні реєструючи системи ( автоматичні гідрологічні пости на річках, буйкові станції в океанах). В гідрології використовується й експериментальний метод дослідження. Розрізняють експерименти в лабораторії і експерименти у природі. У першому випадку явище чи процес відтворюється у лабораторних умовах, а в іншому - спостереження проводяться в природних умовах. Так, у лабораторіях вивчають рух води й наносів при різних похилах, руслові процеси, хімічні властивості води тощо. В польових умовах на спеціально обладнаних експериментальних майданчиках або невеликих водозборах вивчають формування стоку, поглинання води ґрунтом, випаровування з водної поверхні й суші та ін. Широко застосовують у гідрології метод математичної статистики й теорії ймовірності. За допомогою цих методів можна отримати ймовірні крайні значення елементів водного режиму, визначити ступінь ймовірності очікування цих величин, встановити типові риси режиму для водотоку певних територій. Завершальним етапом гідрологічних досліджень є теоретичне узагальнення і аналіз. Теоретичні методи в гідрології базується на використанні законів фізики і на географічних закономірностях просторово-часових змін гідрологічних характеристик. Серед цих методів в останній час на перший план виходять методи математичного моделювання, системного аналізу, гідролого-географічних узагальнень Включаючи гідрологічне районування і картографування, геоінформаційні системи. Блок 2. РОЗПОДІЛ ВОДИ НА ЗЕМНІЙ КУЛІ КРУГООБІГ ВОДИ 2.1. Розподіл води на земній кулі На земній кулі вода розподілена нерівномірно (табл. 2.1). Світовий океан містить найбільшу масу води (1,34 млрд км³ і охоплює площу 361 млн км², або 71%, а суша 149 млн км², або 29%). Із 149 млн км² площі суходолу 3% припадає на внутрішні водойми – озера, водосховища, річки. Обсяг води у них становить 184 тис. км³. Більшість водних об’єктів прісноводні, за винятком деяких солоних озер. Загальний об’єм води у водних об’єктах на земній кулі біля 1390 млн км3, при цьому на долю Світового океану припадає 96,4% ( табл. 2.1). Серед прісноводних об’єктів найбільші запаси води зосереджені у льодовиках (25,8 млн км³), які займають 16,2 млн км² суші. Це 68,7% всіх запасів прісних вод. З цієї кількості води на долю льодовиків Антарктиди, Гренландії і островів Арктики припадає відповідно 89.8, 9.7 і 0.3%, на гірські льодовики – лише 0.2%. Обсяг підземних вод становить 23,4 млн км³, (за А. Авак’яном і В. Широ-ковим), із яких близько половини є прісними, а решта – різного ступеня солоності. Точно визначити об’єм підземних вод дуже важко, оскільки невідома нижня межа їхнього поширення. Ґрунтова волога, на відміну від підземних вод, тісніше зв’язана з кліматичними умовами: у вологі сезони вона накопичується в ґрунті, а в сухі – витрачається на випаровування і на транспірацію рослинністю. Загальні запаси її становлять 16,5 тис. км³. В атмосфері вода знаходиться у вигляді водяної пари, крапель води і кристалів льоду. Загальна кількість її становить 12,9 тис. км³ і зосереджена в основному (90%) в нижніх шарах атмосфери – від 0 до 5 км. Багаторічна мерзлота поширена на площі 21 млн км² і більша її частина зосереджена в північній півкулі ( приблизно 20 млн км²). Об’єм льоду в районах багаторічної мерзлоти 300 тис. км³. Кількість біологічної води, тобто води, яка знаходиться в живих організмах і рослинах незначна – 1120 км³. Ці дані об’єму є орієнтовними, тому що кількість біомаси, в якій у середньому міститься 80% води, за підрахунками різних дослідників, коливається від 3,6·10¹¹ до 3,6·10¹4 т. Для задоволення потреб людини найбільшу цінність мають річкові води. Обсяг води їх дуже малий – 2 тис. км³ - 0,0002% загального обсягу вод і 0,006% обсягу прісних вод планети, але ці води мають високу активність водообміну і швидко відновляються. Сумарна площа озер усіх материків становить 2,058 млн км², найбільше їх в областях антропогенного зледеніння та безстічних областях. Об’єм води досягає 176,0 тис. км³, із них 91 тис. км³ припадає на води прісних озер, а 85,0 тис. км³ на солоні озера. Близько 2,7 млн км² (2%) суші займають болота. Найбільше їх у північній півкулі в лісовій зоні Азії, Європи та Північної Америки. Сумарний об’єм болотних вод світу становить приблизно 11,0 тис. км³. Таблиця 2.1 |
|
16-17 ЛЮТОГО 2013 РОКУ Географія та ландшафтознавство, геологія, геохімія, мінералогія, кліматологія, метеорологія, гідрологія |
Конспект уроку Тема: ГЕОГРАФІЧНА ОБОЛОНКА ЗЕМЛІ ТА ПРИРОДНІ КОМПЛЕКСИ Навчальна cформувати в учнів поняття «географічна оболонка, природні комплекси», а також сформувати уявлення учням про географічну... |
|
Горлов О. К. Фізико-хімічні основи технологічних процесів. Зварювання:... Горлов О. К. Фізико-хімічні основи технологічних процесів. Зварювання: навч посібник / О. К. Горлов, Є. П. Рогачов, С. М. Лашко.... |
44-45. Особливості розвитку географічної оболонки в археї (4000-2500 млн р.) Наявність гірських порід цього часу дозволяє більш впевнено говорити про палеогеографію ранніх етапів Земний історії. Це так звані... |
|
Змістовий модуль Педіатрія як наука про здорову і хвору дитину Передмова |
РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА З дисципліни: Принципи і методи аналізу художнього твору Спеціальність Враховується знання студентів, набуті при вивченні курсів "Вступ до літературознавства", "Вступ до мовознавства" та ін. Безсумнівний... |
|
Тема уроку: Живлення і режим річок. Робота річок ... |
5 Модуль Завдання та рекомендації з вивчення модуля Вступ |
|
ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ ДЛЯ ПІДГОТОВКИ ДО ІСПИТУ Біогеографія як наука про поширення живих організмів і їхніх співтовариств. Положення біогеографії в системі географічної науки,... |
195. Що таке хроматографія? Розглянути фізико хімічні принципи хроматографічного поділу Що називають електрокінетичним потенціалом?Які фактори впливають на с(сигма)-потенціал? Як змінюється с-потенціал негативно заряджених... |