Hydrologi: Definisjon, omfang, historie og anvendelse

Les denne artikkelen for å lære om definisjon, omfang, historie og anvendelse av hydrologi.

Definisjon og omfang av hydrologi:

Hydrologi er vitenskapen som omhandler alle aspekter av vannet tilgjengelig på jorden. Det inkluderer studier av forekomst av vann, dets egenskaper, dens fordeling og sirkulasjon og også dens virkninger på levende vesener og deres omgivelser. Det er ikke helt en ren vitenskap fordi den har mange praktiske anvendelser, og det bruker mye kunnskap om andre vitenskaper.

I stort sett kan hele emnet uttrykkes i form av en matematisk ligning.

Ligningen er:

P = R + L eller

Nedbør = Avgang + Tap

I ovennevnte ligning indikerer nedbør totalforsyning av vann fra alle former for fallende fuktighet og omfatter hovedsakelig nedbør og snøfall. Avløpet representerer overskuddsvann som strømmer over overflaten for å bli med i elv eller sjø.

Begrepet tap inkluderer den delen av vann som går til atmosfæren og underjordisk av prosessene som fordampning og perkolering henholdsvis. Av praktiske grunner dekker ikke hydrologi alle studier av hav og medisinsk bruk av vann.

Etter å ha studert denne ligningen med bakgrunn i hydrologisk syklus vil det være klart at begrepet tap aldri innebærer at dette vannet går tapt og ikke kan brukes igjen. Det er vannet som midlertidig forsvinner fra utsikten (f.eks. Fordampning, sipning, etc.) og gitt gunstige forhold, vises igjen for å utføre ulike oppgaver. Derfor er det nødvendig å studere alle tre betingelsene i ligningen, nemlig regnfall, avstrømning og tap.

Hensikten med hydrologi innebærer hovedsakelig:

Jeg. Vurdering av nedbørsmengde

ii. Vurdering av pålitelig strømning;

iii. Design oversvømmelser for sikkerheten til hydrauliske konstruksjoner;

iv. Vurdering av tap; og

v. Beregning av brukstid og kapasitet til reservoarene.

Historie om utvikling:

Den moderne vitenskapsteori om hydrologi kan anses å ha begynt med målinger av nedbør, fordampning, avløp ved områdehastighetsmetode etc. Fra disse målingene som startet i 1700-tallet, kunne forskerne trekke de riktige konklusjonene om det observerte hydrologiske fenomenet. Adventen av hydrologi kan imidlertid ikke sies å være bare siden 17 århundre. Faktisk var begrepet hydrologisk syklus professorert av mange filosofer fra uendelig tid.

Kronologien til ulike faser av utviklingen av vitenskapen om hydrologi kan i stor grad visualiseres som følger:

Jeg. Spekulasjon av konsepter - opp til 14-tallet

ii. Observasjoner - 15. til 16. århundre

iii. Målinger - 17. århundre

iv. Eksperimenter - 18. århundre

v. modernisering - 19. århundre

vi. Kvantifisering av empiriske formler - 1900 til 1930

vii. Rationalisering av hydrologisk teori - 1930 til 1950

viii. Teorisering ved matematisk analyse - 1950 til dags dato

Selv om hydrologiske konsepter frem til slutten av 1400-tallet bare var spekulert, ble mange hydrauliske konstruksjoner konstruert. De store verkene som er kjent i historien er de britiske brønnene, de persiske kanatsene, de egyptiske og kinesiske vanningsanleggene, vannforsyning og dreneringssystemer i Indus-dalen, romerske akvedukter, kinesiske flomkontrollverk osv. Disse var naturlig konstruert på grunnlag av av den praktiske kunnskapen om hydrologi, selv om det ikke var utbredt.

I de påfølgende to århundrene endret utviklingen av bare spekulasjon til nært observasjon. I løpet av denne perioden anerkjente Leonardo da Vinci den hydrologiske syklusen som aksepteres i dag. Det syttende århundre viste utvikling av teknikker for målinger av nedbør, fordampning, utslipp av vann, etc. som ga dokumentert bevis på hydrologiske syklusprinsipper. Navnene til Pierre Perrault og Edme Mariotte er bemerkelsesverdige i denne sammenheng.

I det attende århundre ble antall hydrauliske eksperimentelle studier innen hydrologi utført. Som et resultat ble ulike hydrauliske prinsipper oppdaget. Bemerkelsesverdig blant dem er Bernoullis piezometer, Borda-røret, Pitotrøret, Bernoullis teorem, Chezys formel etc. Disse utviklingen bidro stort til å ta opp kvantitative hydrologiske studier.

I det nittende århundre ble eksperimentelle studier sterkt modernisert. Alle disse aktivitetene la en fast base av moderne vitenskap om hydrologi. Størstedelen av bidragene var relatert til grunnvannshydrologi og overflatevannsmåling. Darcys lov om grunnvannstrøm, Dupits brønnformel, Hagen-Poiseuilles ekvivalent av kapillærstrøm, Francis weir-utslippsformel. Ganguillet og Kutter er bestemt av Chezy's koeffisient. Mannings flytformel, utvikling av prisstrømmåler, Daltons lov er noen av de merkbare utviklingene i dette århundret.

Upto slutten av det nittende århundre vitenskapen om hydrologi var stort sett empirisk. Det var slik fordi det fysiske grunnlaget for mange kvantitative hydrologiske bestemmelser ikke var kjent. Valget av koeffisienter og parametere som skal brukes i empiriske formler måtte avhenge av erfaring og vurdering. Dermed ble adhocismen i hydrologi tydeligere. I de tre første tiårene av det tjue århundre ble det tatt opp økende hydrologiske undersøkelser for videreføring av vitenskapen om hydrologi.

I perioden fra 1930 til 1950 oppstod mange store hydrologer som ga rasjonell grunnlag for å løse hydrologiske problemer i stedet for empiriske løsninger. For å nevne noen, ga Sherman enhetshydrografteori, Horton ga metode for å bestemme nedbørsmengde på grunnlag av infiltrasjonsteori, Gumbel foreslo bruken av ekstremverdier for frekvensanalyse, Einstein utviklet bedlastfunksjonen til bruk i den teoretiske analysen av sedimenteringsproblemer.

Siden 1950 er stadig mer teoretiske tilnærminger blitt vedtatt i hydrologiske problemer. Nå er slike problemer lett utsatt for matematisk analyse. Med utviklingen av datamaskiner er løsningen av kompliserte matematiske hydrologiske teorier blitt en realitet.

Søknad i ingeniørfag:

Suksessen til et vannressursutviklingsprosjekt avhenger av rettidig og tilstrekkelig tilgjengelighet av vann. Naturlig riktig vurdering av denne naturressursen tar stor vekt på. Ved vurdering prøver vi å vite i detalj hvorfra ressursen kommer, hvor den går, når eller når den kommer, og hvor mye av den er virkelig tilgjengelig.

Derfor er hydrologiske undersøkelser det første skrittet i et vannressursutviklingssystem som involverer design, konstruksjon og drift av hydrauliske konstruksjoner. Historien om hydrauliske strukturer som har feilet, viser at flertallet av feil skyldes utilstrekkelig hydrologisk analyse gjort mens konstruksjonene ble konstruert og konstruert i stedet for på grunn av strukturelle svakheter.

Kostnaden ved å samle tilstrekkelige hydrologiske data og dens analyse utgjør en ubetydelig del av totalkostnaden for vannressursutviklingsprosjektet, men det sikrer en vellykket drift og levetid for prosjektet og blir derfor uunnværlig aktivitet.

Selv om vannet er en av de mest vitale naturressursene, bringer det noen ganger ødeleggelse i form av stormer og oversvømmelser. En ingeniør forventes å anslå oversvømmelser for å sikre tilstrekkelig lagringskapasitet for vanning, vannkraftproduksjon, industriell og innenlands vannforsyning, flomkontroll etc.

De praktiske bruksområdene innen kunnskap om hydrologi er følgende:

Jeg. Peakstrøm og fremtidige strømningsforhold, på et hvilket som helst tidspunkt i dreneringsdalen, kan estimeres riktig for et hvilket som helst basseng eller område.

ii. Spildkapasitet kan nøyaktig utformes ved å estimere designflom.

iii. Utforming av elvenes opplæringsarbeid er lettet.

iv. Berørbare utbytter fra strømmen for generering av vannkraft kan beregnes.

v. Vannforsyning til by- og avløpsplaner kan være skikkelig utformet.

vi. Vannressursregnskapet til et elvområde kan utarbeides.

vii. Reservoarkapasiteten kan bestemmes nøyaktig.

viii. Drift av reservoarer kan gjøres på en effektiv måte.