Hidrologia

A água cobre 70% da superfície da Terra.

Hidrologia (do grego: Yδωρ, hudōr, "água"; e λόγος, logos, "estudo") é o estudo do movimento, distribuição e qualidade da água em toda a Terra, e, portanto, ambos os endereços do ciclo hidrológico e os recursos hídricos . Um praticante de hidrologia é um hidrólogo, trabalhando dentro dos campos de ambos os terra ou ciência ambiental , geografia física ou civil, e engenharia ambiental .

Domínios de hidrologia incluem hidrometeorologia, hidrologia de superfície, hidrogeologia, gestão de bacia de drenagem e qualidade da água, onde a água desempenha o papel central. Oceanografia e meteorologia não estão incluídos porque a água é apenas um dos muitos aspectos importantes.

Pesquisa hidrológica é útil na medida em que nos permite entender melhor o mundo em que vivemos, e também fornece uma visão para a engenharia ambiental , política e planejamento.

História de hidrologia

Hidrologia tem sido um assunto de investigação e engenharia por milênios. Por exemplo, em cerca de 4000 aC, o Nile foi represado para melhorar a produtividade agrícola das terras anteriormente estéreis. cidades da Mesopotâmia foram protegidos da inundação com altas paredes de barro. Aquedutos foram construídos pelos gregos e romanos antigos , enquanto a História da China mostra que eles construíram irrigação e controle de inundações obras. A antiga Hidrologia usados cingalesa para construir obras de irrigação complexos em Sri Lanka , também conhecidos para a invenção do Pit válvula que permitiu a construção de grandes reservatórios, anicuts e canais que ainda funcionam.

Marcus Vitruvius, no primeiro século aC, descreveu uma teoria filosófica do ciclo hidrológico, em que a precipitação que cai nas montanhas infiltrada a superfície da terra e levou a córregos e nascentes em terras baixas. Com a adoção de uma abordagem mais científica, Leonardo da Vinci e Bernard Palissy alcançado de forma independente uma representação precisa do ciclo hidrológico. Não era até o século 17 que as variáveis hidrológicas começou a ser quantificado.

Pioneiros da moderna ciência da hidrologia incluem Pierre Perrault, Edme Mariotte e Edmund Halley . Ao medir a precipitação, escoamento superficial, e área de drenagem, Perrault mostrou que a precipitação foi suficiente para explicar o fluxo do Sena. Marriotte velocidade combinada e medições de seção transversal do rio para obter quitação, novamente no Sena. Halley mostrou que a evaporação do Mar Mediterrâneo foi suficiente para dar conta da vazão dos rios que correm para o mar.

Avanços no século 18 incluiu a Bernoulli piezômetro e equação de Bernoulli, por Daniel Bernoulli, o Tubo de Pitot. O século 19 viu o desenvolvimento em Hidrologia, incluindo a lei de Darcy, a Dupuit-Thiem bem fórmula, e Hagen- Equação de fluxo capilar de Poiseuille.

Análises racionais começou a substituir o empirismo no século 20, enquanto as agências governamentais começaram seus próprios programas de investigação hidrológicos. De particular importância foram hidrograma de Leroy Sherman unidade, a teoria infiltração de Robert E. Horton, e Aqüífero test / equação de CV Theis descrevendo hidráulica bem.

Desde a década de 1950, hidrologia foi abordado com uma base mais teórica do que no passado, facilitada pelos avanços na compreensão física dos processos hidrológicos e pelo advento dos computadores e, especialmente, Sistemas de Informação Geográfica (GIS).

Ciclo hidrológico

O tema central da hidrologia é que a água se move em toda a Terra através de diferentes vias e em taxas diferentes. A imagem mais vívida deste está na evaporação da água do oceano, que forma nuvens. Estas nuvens deriva sobre a terra e produzir chuva. A água da chuva corre para os lagos, rios ou aqüíferos. A água em lagos, rios e aquíferos então evapora para a atmosfera ou flui de volta para o oceano, completando um ciclo.

Ramos de hidrologia

Hidrologia química é o estudo das características químicas da água.

Ecohidrologia é o estudo das interações entre os organismos e do ciclo hidrológico.

Hidrogeologia é o estudo da presença e circulação de água em aqüíferos.

Hidroinformática é a adaptação da tecnologia da informação para aplicações de Hidrologia e Recursos Hídricos.

Hidrometeorologia é o estudo da transferência de água e energia entre a terra e as superfícies do corpo da água e da atmosfera inferior.

Isótopos hidrologia é o estudo das assinaturas isotópicas de água.

Superfície hidrologia é o estudo dos processos hidrológicos que operam na ou perto da Terra superfície 's.

Campos relacionados

• Química aquática
• Engenharia Civil
• Climatologia
• Engenharia Ambiental
• Geomorfologia
• Hidrografia
• Engenharia hidráulica
• Limnologia
• Oceanografia
• Geografia física

Medições hidrológicas

O movimento da água através da Terra pode ser medida em um número de maneiras. Esta informação é importante tanto para a avaliação dos recursos hídricos e compreensão dos processos envolvidos no ciclo hidrológico. A seguir está uma lista de dispositivos utilizados por hidrólogos eo que eles são usados para medir.

• Capacitância probe- umidade do solo
• Características da precipitação - disdrômetro
• A evaporação do -Symon tanque de evaporação
• Infiltrômetro - infiltração
• Piezômetro - pressão das águas subterrâneas e, por inferência, a profundidade das águas subterrâneas (ver: teste de aqüífero)
• Radar - propriedades de nuvens, a estimativa de taxa de chuva, granizo e neve detecção
• Pluviômetro - chuva e queda de neve
• Satélite - identificação área chuvosa, a estimativa de taxa de chuva, de cobertura da terra / uso do solo, umidade do solo
• Psicrômetro - umidade
• Medidor de fluxo - fluxo de fluxo (ver: descarregar (hidrologia))
• Tensiômetro - umidade do solo
• Reflectometer domínio do tempo - a umidade do solo

Previsão hidrológica

Observações dos processos hidrológicos são usados para fazer previsões do comportamento futuro dos sistemas hidrológicos (fluxo de água, qualidade da água). Uma das principais preocupações atuais em pesquisa hidrológica é a previsão em Ungauged Bacias (PUB), ou seja, em bacias onde nenhum ou poucos dados existem.

Hidrologia estatística

Ao analisar as estatísticas propriedades de registros hidrológicos, como chuvas ou rio de fluxo, hidrólogos pode estimar futuros fenômenos hidrológicos. Isto, no entanto, assume as características dos processos permanecem inalterados.

Estas estimativas são importantes para engenheiros e economistas para que adequada análise de risco pode ser realizado para influenciar as decisões de investimento em infra-estrutura futuro e para determinar as características de confiabilidade rendimento de sistemas de abastecimento de água. A informação estatística é utilizada para formular regras de funcionamento para as grandes barragens que fazem parte dos sistemas que incluem agrícola , industrial e demandas residenciais.

Veja: período de retorno.

Modelagem hidrológica

Modelos hidrológicos são representações simplificadas, conceituais de uma parte do ciclo hidrológico. Eles são usados principalmente para a previsão hidrológica e para a compreensão de processos hidrológicos. Dois tipos principais de modelos hidrológicos podem ser distinguidos:

• Modelos com base em dados. Estes modelos são Sistemas de caixas de preto, usando conceitos matemáticos e estatísticos para conectar um determinado entrada (por exemplo, precipitação ) para a saída do modelo (por exemplo, escoamento). Técnicas utilizadas comumente são regressão, funções de transferência, redes neurais e identificação do sistema. Estes modelos são conhecidos como modelos estocásticos hidrologia.

• Modelos baseados em descrições de processos. Estes modelos representam os tentar processos físicos observados no mundo real. Tipicamente, tais modelos contêm representações escoamento superficial, fluxo de subsuperfície, evapotranspiração, e fluxo do canal, mas eles podem ser muito mais complicado. Estes modelos são conhecidos como modelos hidrológicos deterministas. Modelos hidrológicos deterministas podem ser subdivididos em modelos-evento único e modelos de simulação contínuas.

Uma pesquisa recente em modelagem hidrológica tenta ter uma abordagem mais global para a compreensão da comportamento de sistemas hidrológicos para fazer melhores previsões e para enfrentar os grandes desafios na gestão dos recursos hídricos.

Transporte hidrológico

O movimento da água é um importante meio pelo qual outro material, tal como o solo ou poluentes, são transportados de um lugar para outro. Entrada inicial para águas receptoras podem surgir a partir de um quitação fonte pontual ou uma fonte de linha ou fonte área, tais como escoamento superficial. Desde os anos 1960 bastante complexo modelos matemáticos têm sido desenvolvidos, facilitado pela disponibilidade de computadores de alta velocidade. As classes de poluentes mais comuns analisados são nutrientes , pesticidas, sólidos totais dissolvidos e sedimentos .

Aplicações de hidrologia

• Determinando o balanço hídrico de uma região.
• Projetando projetos de restauração ribeirinhos.
• Atenuantes e previsão de inundações , deslizamento de terra e seca risco.
• Em tempo real previsão de inundações e alerta de cheias.
• Projetando irrigação esquemas e gestão agrícola produtividade.
• Parte do módulo de risco em modelagem de catástrofes.
• Fornecer água potável .
• Projetando barragens para abastecimento de água ou geração de energia hidrelétrica.
• Projetando pontes .
• Desenho esgotos e sistema de drenagem urbana.
• Analisando os impactos de umidade antecedente em sistemas de esgoto sanitário.
• Prevendo mudanças geomorfológicas, como a erosão ou sedimentação.
• Avaliar os impactos das alterações ambientais naturais e antropogénicas sobre os recursos hídricos .
• Avaliando contaminante risco de transporte e estabelecer orientações gerais das políticas ambientais.