Hydrologie

L'eau couvre 70% de la surface de la Terre.

Hydrologie (du grec: Yδωρ, hudōr, «eau» et λόγος, logos, «étude») est l'étude du mouvement, de la distribution, et la qualité de l'eau tout au long de la Terre, et donc les deux adresses cycle hydrologique et les ressources en eau . Un praticien de l'hydrologie est un hydrologue, travaillant dans les domaines de soit la terre ou sciences de l'environnement , la géographie physique ou civile et génie de l'environnement .

Domaines de l'hydrologie comprennent hydrométéorologie, hydrologie de surface, hydrogéologie, la gestion des bassins de drainage et qualité de l'eau, où l'eau joue un rôle central. Océanographie et de la météorologie ne sont pas inclus parce que l'eau ne est qu'un des nombreux aspects importants.

La recherche hydrologique est utile en ce qu'elle nous permet de mieux comprendre le monde dans lequel nous vivons, et donne aussi un aperçu de génie de l'environnement , politiques et la planification.

Histoire de l'hydrologie

Hydrologie a été un objet d'une enquête et d'ingénierie pour des millénaires. Par exemple, dans environ 4000 BC du Nil a été endigué pour améliorer la productivité agricole des terres auparavant stériles. villes mésopotamiennes ont été protégés contre les inondations avec des hauts murs de terre. Aqueducs ont été construits par les Grecs et les Romains , tandis que l' histoire de la Chine montre qu'ils ont construit irrigation et de maîtrise des crues. L'ancien Hydrologiques utilisées Cinghalais pour construire les ouvrages d'irrigation complexes à Sri Lanka , également connu d'invention de la valve Pit qui a permis la construction de réservoirs de grandes anicuts et canaux qui fonctionnent encore.

Marcus Vitruvius, dans le premier siècle avant JC, décrit une théorie philosophique du cycle hydrologique, dans lequel précipitations tombant dans les montagnes infiltré la surface de la terre et conduit à ruisseaux et des sources dans les basses terres. Avec l'adoption d'une approche plus scientifique, Leonardo da Vinci et Bernard Palissy atteint indépendamment une représentation précise du cycle hydrologique. Ce ne était pas jusqu'à ce que le 17ème siècle que les variables hydrologiques ont commencé à être quantifiée.

Pionniers de la science moderne de l'hydrologie incluent Pierre Perrault, Edme Mariotte et Edmund Halley . En mesurant les précipitations, les eaux de ruissellement, et la zone de drainage, Perrault a montré que les précipitations ont été suffisantes pour tenir compte des flux de la Seine. Mariotte combiné vitesse et les mesures rivière de section pour obtenir la décharge, à nouveau dans la Seine. Halley a montré que l'évaporation de la mer Méditerranée était suffisant pour tenir compte de l'écoulement des rivières qui se jettent dans la mer.

Les progrès dans le 18ème siècle inclus la Bernoulli piézomètre et l'équation de Bernoulli, par Daniel Bernoulli, la Tube de Pitot. Le 19ème siècle a vu le développement en hydrologie des eaux souterraines, y compris la loi, le Dupuit-Thiem bien formule et Hagen- de Darcy L'équation d'écoulement capillaire de Poiseuille.

Analyses rationnelles ont commencé à remplacer l'empirisme dans le 20e siècle, alors que les agences gouvernementales ont commencé leurs propres programmes de recherche hydrologiques. On retiendra en particulier l'unité hydrogramme de Leroy Sherman, la théorie de l'infiltration de Robert E. Horton et aquifère test / équation de Theis CV décrivant l'hydraulique de puits.

Depuis les années 1950, l'hydrologie a été abordée avec une base plus théorique que dans le passé, facilité par les progrès dans la compréhension de la physique des processus hydrologiques et par l'avènement des ordinateurs et en particulier Systèmes d'information géographique (SIG).

Cycle hydrologique

Le thème central de l'hydrologie est que l'eau se déplace à travers la Terre par le biais de différentes voies et à des taux différents. L'image la plus vivante de cela est dans l'évaporation de l'eau de l'océan, qui forme des nuages. Ces nuages dérivent sur la terre et produisent pluie. Le flux de l'eau de pluie dans les lacs, des rivières ou des aquifères. L'eau dans les lacs, les rivières et les aquifères alors soit se évapore dans l'atmosphère ou éventuellement reflue à l'océan, l'achèvement d'un cycle.

Branches de l'hydrologie

Hydrochimie est l'étude des caractéristiques chimiques de l'eau.

Écohydrologie est l'étude des interactions entre les organismes et le cycle hydrologique.

Hydrogéologie est l'étude de la présence et de mouvement de l'eau dans les aquifères.

Hydro est l'adaptation de la technologie de l'information pour les applications de l'hydrologie et des ressources en eau.

Hydrométéorologie est l'étude du transfert de l'eau et de l'énergie entre la terre et la surface du corps de l'eau et de la basse atmosphère.

L'hydrologie isotopique est l'étude des signatures isotopiques de l'eau.

Hydrologie de surface est l'étude des processus hydrologiques qui fonctionnent à ou près de la Terre surface de.

Domaines connexes

• La chimie aquatique
• Génie civil
• Climatologie
• Génie de l'environnement
• Géomorphologie
• Hydrographie
• Hydraulique
• Limnologie
• Océanographie
• Géographie physique

Mesures hydrologiques

Le mouvement d'eau à travers la terre peut être mesurée de plusieurs manières. Cette information est importante à la fois pour l'évaluation des ressources en eau et de comprendre les processus impliqués dans le cycle hydrologique. Voici une liste des appareils utilisés par les hydrologues et ce qu'ils sont utilisés pour mesurer.

• Capacité Probe- humidité du sol
• caractéristiques des précipitations - de disdromètre
• Évaporation de -Symon bac d'évaporation
• Infiltomètre - infiltration
• Piézomètre - la pression des eaux souterraines et, par déduction, la profondeur des eaux souterraines (voir: aquifère test)
• Radar - les propriétés des nuages, l'estimation du taux de pluie, la grêle et la détection de la neige
• Pluviomètre - pluie et les chutes de neige
• Satellite - l'identification de la zone des pluies, la pluie estimation du taux, la couverture terrestre / utilisation des terres, l'humidité du sol
• Psychromètre Sling - Humidité
• jauge de Stream - flux de flux (voir: décharger (hydrologie))
• Tensiomètre - l'humidité du sol
• Temps réflectomètre - l'humidité du sol

Prévision hydrologique

Observations des processus hydrologiques sont utilisés pour faire prédictions du comportement futur des systèmes hydrologiques (débit d'eau, qualité de l'eau). L'une des principales préoccupations actuelles de la recherche hydrologique est la prédiction dans les bassins non jaugés (PUB), soit dans des bassins où pas ou seulement très peu de données existent.

Hydrologie statistique

En analysant les statistiques propriétés de dossiers hydrologiques, comme les précipitations ou la rivière débit, hydrologues peuvent estimer les phénomènes hydrologiques. Ceci, cependant, assume les caractéristiques des processus restent inchangés.

Ces estimations sont importantes pour ingénieurs et économistes sorte que bon l'analyse des risques peut être effectuée pour influencer les décisions d'investissement dans les infrastructures avenir et de déterminer les caractéristiques de rendement de la fiabilité des systèmes d'approvisionnement en eau. L'information statistique est utilisée pour formuler des règles d'exploitation des grands barrages qui font partie des systèmes qui comprennent agricole , industrielle et exigences résidentielles.

Voir: période de retour.

La modélisation hydrologique

Les modèles hydrologiques sont simplifiées, représentations conceptuelles d'une partie du cycle hydrologique. Ils sont principalement utilisés pour la prévision hydrologique et pour comprendre les processus hydrologiques. Deux grands types de modèles hydrologiques peuvent être distinguées:

• Modèles basés sur les données. Ces modèles sont systèmes de boîte noire, à l'aide de concepts mathématiques et statistiques pour relier un certain entrée (par exemple précipitations ) à la sortie du modèle (par exemple, ruissellement). Techniques couramment utilisés sont régression, fonctions de transfert, les réseaux de neurones et identification de système. Ces modèles sont connus comme modèles hydrologiques stochastiques.

• Les modèles basés sur les descriptions de processus. Ces modèles essaient de représenter les processus physiques observés dans le monde réel. Typiquement, ces modèles contiennent des représentations de ruissellement de surface, écoulement souterrain, évapotranspiration, et canal d'écoulement, mais ils peuvent être beaucoup plus compliqué. Ces modèles sont connus comme modèles hydrologiques déterministes. Modèles hydrologiques déterministes peuvent être subdivisés en modèles à un seul événement et modèles continus de simulation.

Des recherches récentes dans la modélisation hydrologique essaie d'avoir une approche plus globale à la compréhension de la comportement des systèmes hydrologiques de faire de meilleures prévisions et de relever les défis majeurs en matière de gestion des ressources en eau.

Transports hydrologique

le mouvement de l'eau est un moyen important par lequel un autre matériau, comme le sol ou des polluants, sont transportés d'un endroit à. Entrée initiale dans les eaux réceptrices peut provenir d'une point de décharge de la source ou d'un source ligne ou source de la zone, tels que ruissellement de surface. Depuis les années 1960 plutôt complexe modèles mathématiques ont été développés, facilitée par la disponibilité des ordinateurs à grande vitesse. Les catégories de polluants les plus courants sont analysés nutriments , pesticides, total des solides dissous et de sédiments .

Applications de l'hydrologie

• Détermination de la l'équilibre de l'eau d'une région.
• Concevoir des projets de restauration riverains.
• Atténuer et prévoir les inondations , glissements de terrain et la sécheresse risque.
• Temps réel prévision des crues et avertissement d'inondation.
• Concevoir irrigation et la gestion de systèmes agricoles productivité.
• Partie du module de danger la modélisation des catastrophes.
• Fournir de l'eau potable .
• Conception barrages pour approvisionnement en eau ou production d'énergie hydroélectrique.
• La conception des ponts .
• Conception les égouts et le système de drainage urbain.
• Analyser les impacts de humidité antérieure sur les systèmes d'égouts sanitaires.
• Prédire changements géomorphologiques, tels que l'érosion ou sédimentation.
• Évaluer les impacts des changements environnementaux naturels et anthropiques sur les ressources en eau .
• Évaluation contaminant risque de transport et établir des lignes directrices de la politique environnementale.