Реферат. Методы гидрологических исследований

Бесплатно!


Гидрология – наука, изучающая природные воды Земли и процессы, в них происходящие. Гидрология занимается исследованием не особенностей воды как таковой (физического вещества или химического соединения), а изучением распространения природных вод на Земле, их режима и происходящих в них процессов.
Современная гидрология располагает большим арсеналом взаимодополняющих друг друга методов познания гидрологических процессов.
Важнейшее место в гидрологии занимают методы полевых исследований. Исторически это был первый способ познания законов природы, но и в наше время без использования или учета результатов полевых работ не обходится ни одно гидрологическое исследование. Полевые исследования подразделяются на экспедиционные и стационарные. Первые из них заключаются в проведении относительно кратковременных (от нескольких дней до нескольких лет) экспедиций на водных объектах (в океане, на леднике, реке, озере). Вторые состоят в проведении длительных (обычно многолетних) наблюдений в отдельных местах водных объектов – на специальных гидрологических станциях и постах. Обычно при гидрологических исследованиях сочетают экспедиционный и стационарный методы.
Для наблюдения за гидрологическими характеристиками в водных объектах применяют разнообразные измерители уровня воды и течений и зонды, фиксирующие температуру воды и содержание гидрохимических показателей. Для изучения рельефа дна и измерения глубин на реках, в озерах и морях используют эхолоты и гидролокаторы бокового обзора с фиксацией результатов промеров на компьютере. В последние годы была решена проблема пространственной «привязки» результатов полевых работ с помощью «спутниковой навигации» - GPS (globalpositioningsystem, или системы глобального позиционирования с помощью спутников).
В последнее время стали широко применяться так называемые нетрадиционные дистанционные методы наблюдения и измерения с помощью локаторов, аэрокосмические съемки и наблюдения, автономные регистрирующие системы (автоматические гидрологические посты и т.п.).
С помощью радиолокаторов ведут наблюдения за дождевыми облаками; этот метод и в будущем позволит прогнозировать атмосферные осадки и вызываемые ими дождевые паводки. Огромные возможности дает использование авиации и космических аппаратов для наблюдений за состоянием водных объектов. Так, с помощью установленных на самолетах ИК-радиометров, работающих в инфракрасном диапазоне, можно определять поверхностного слоя океанов, морей и озер. Снимки со спутников позволяют вести наблюдения за замерзанием и вскрытием рек, разливами и наводнениями, ледяными заторами, состоянием ледников, течениями в океане и т.д. Космические снимки помогли оценить влияние недавнего повышения уровня Каспийского моря на морские берега и речные дельты. Только космические снимки позволяют следить за осыханием и деградацией Аральского моря (наземные наблюдения в этом районе практически прекратились). Космические снимки позволяют по цвету поверхности моря определять концентрацию хлорофилла – главной характеристики, отражающей состояние морской экосистемы. В будущем несомненно все большее распространение получат полностью автономные (работающие без участия людей) автоматические установки, ведущие наблюдение за режимом рек, озер, морей, ледников и передающие по радио информацию в центры сбора и анализа данных.
Широко применяют в гидрологии и методы экспериментальных исследований. Различают эксперименты в лаборатории и эксперименты в природе. В первом случае на специальных лабораторных установках проводят эксперименты в условиях, полностью контролируемых экспериментатором. Так, в лабораториях изучают различные режимы движения воды и наносов, размывы речного русла, гидрохимические процессы и т.д. Во втором случае наблюдения проводят на небольших участках природных объектов, специально выбранных для детальных исследований.
Установить связи между различными гидрологическими характеристиками или между ними и другими определяющими факторами (например, высотой местности, осадками, скоростью ветра) в конкретных природных условиях, а также оценить вероятность наступления того или иного гидрологического явления помогают статистические методы, использующие современные приемы обработки данных наблюдений и математической статистики.
И наконец, завершающим этапом исследований во многих случаях становятся теоретические обобщения и анализ. Теоретические методы в гидрологии базируются, с одной стороны, на законах физики, а с другой – на географических закономерностях пространственно-временных изменений гидрологических характеристик. Среди этих методов в последнее время на первый план выходят методы математического моделирования, системного анализа, гидролого-географических обобщений, включая гидрологическое районирование и картографирование, геоинформационные технологии.
Таким образом, в результате исследования темы моего реферата, я пришла к выводу, что основными методами исследований современной гидрологии являются: 1) полевой, 2) экспериментальный и 3) теоретический.
Полевые исследования включают стационарные наблюдения и измерения отдельных характеристик гидрологического режима по определенной программе в постоянном пункте водного объекта в течение длительного времени и экспедиционные исследования, которые проводятся
в течение сравнительно короткого периода времени и работы могут осуществляться на довольно обширном участке водного объекта по определенной программе.
Экспериментальный метод заключается в детальном исследовании того или иного гидрологического процесса в лабораторных или природных условиях. Для проведения экспериментальных работ созданы специальные научно-исследовательские лаборатории, водно-балансовые станции, где в естественных условиях изучается весь процесс формирования стока воды на водосборе.
Теоретический метод исследования заключается в использовании общих физических законов и математических методов для решения гидрологических задач. В гидрологии созданы системы современных методов изучения, анализа и математического описания процессов формирования речного стока и опасных гидрологических явлений. Результаты, полученные теоретическим методом, проверяются на фактическом материале.
Наиболее полные сведения о водных объектах и их режиме могут быть получены при совместном использовании всех четырех методов исследований.
Для проведения более детальных исследований необходимо использовать следующие методы:
1. Методологический (взаимосвязь, избирательность, доказательность методов, приемов и подходов).
2. Измерительный (приборы и способы измерения изучаемых величин).
3. Экспериментальный (проведение экспериментов и наблюдений).
4. Содержательный:
- физический (описание гидрологических процессов и явлений и их зависимости от универсальных законов природы);
- химический (описание гидрологических, гидрохимических процессов и загрязнения с учетом круговорота химических элементов и веществ);
- биологический (описание гидрологических, биохимических и биологических процессов в экосистемах).
5. Математический:
- детерминированный (способы описания гидрологических процессов и явлений);
- вероятностный (способы описания случайных гидрологических величин, процессов и полей).
6. Географический (обобщение и систематизация параметров моделей формирования стока и других гидрологических процессов и явлений по ландшафтам, природным зонам и конкретным территориям).
7. Исторический (реставрация гидрологического прошлого и прогнозы будущего, история гидрологии).
8. Экологический (специфическая ориентация возможностей гидрологии в решении задач охраны окружающей среды).
9. Прикладной:
- расчетный (ориентация методов гидрологии для нужд строительного и экологического проектирования);
- прогностический (использование гидрологических моделей для экстраполяции гидрологических процессов в будущее).
Таким образом, в данном реферате были рассмотрены основные методы гидрологических исследований. На мой взгляд, наиболее распространенным методом является метод полевых исследований.
 
Список литературы

1.    Авакян А.Б., Широков В.М. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. Екатеринбург: Виктор, 1994. 319с.
2.    Берникова Т. А. Гидрология с основами метеорологии и климатологии. Учебник. - М.: МОРКНИГА, 2011. – 600с Водные ресурсы России и их использование. / Под ред. проф. И.А. Шикломанова. СПб: ГГИ, 2008. 600 с.
3.    Климатология, метеорология и гидрология. Учебное пособие / Бондаренко Ю. В., Афонин В. В., Желудкова С. В. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2010 – 183 с.
4.    Матарзин Ю.М. Гидрология водохранилищ. Пермь: ПГУ, 2003. 296 с. 5.
5.    Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений. – Л.: Гидрометеоиздат, 2007. – 124 с.
6.    Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных гидрометрических наблюдений. – Л.: Гидрометеоиздат, 2007. – 69 с.
7.    Методы полевых гидрологических и метеорологических исследований: Учебное пособие/ Ю. В. Бондаренко. – 2-е изд. доп. и исп. – Саратов: Издательский центр «Наука», 2011. – 202 с.
8.    Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., ДОБРОЛЮБОВ С.А Гидрология. М.: Высш. школа, 2007, 463 с.
9.    Определение основных расчетных гидрологических характеристик. – СП 33-101- 2003.
10.    Пособие по определению основных гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
11.    Рождественский А.В., Ежов А.В. Оценка точности гидрологических расчетов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 277 с.
12.    Рождественский А.В., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 424 с.
13.    Руководство по определению гидрографических характеристик картометрическим способом. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 92 с.
14.    Русловой режим рек Северной Евразии (в пределах бывшего СССР) / Под ред. проф. Р.С. Чалова. М.: МГУ, 1994. 336 с.
15.    Эдельштейн К.К. Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения. М.: ГЕОС, 1998. 277 с.