Чем занимается наука гидрология
Профессия «гидролог»: обязанности, карьера и перспективы
Вода – один из самых важных природных ресурсов на нашей планете. Ее изучением занимается гидролог.
Что такое гидрология? Так называется наука о водных ресурсах Земли, их свойствах, распространенности и происходящих в них процессах. Соответственно, гидролог – это специалист, который их исследует. Ученые давно просчитали, что вода составляет 70 % нашей планеты, а на сушу приходится всего 30 %. Поэтому вовсе не удивительно, что профессия гидролога востребована в разных хозяйственных и производственных сферах.
Экскурс в историю
Изначально гидрология была просто составляющей частью таких наук, как физическая география, геология, гидротехника, навигация. В полноценную, самостоятельную систему знаний она оформилась лишь в начале 20 столетия. Ее название впервые упоминалось в изданной в 1694 году книге немецкого натуралиста Эбергарда Мельхиора. Труд этого ученого был посвящен термальным источникам Германии и содержал «начала учения о водах». Справедливости ради стоит отметить, что основы науки заложил все-таки не он. Это произошло немного раньше – когда проводились первые расчеты водного баланса на примере одной из рек во Франции. А вот современное определение гидрологии дал в 1915 году русский ученый, специалист в области гидротехники и гидродинамики Виктор Глушков.
Гидрологическими наблюдениями люди начали заниматься еще в древние времена. Конечно, в тот период они носили примитивный характер. К примеру, колебания уровня воды в Ниле египтяне отслеживали при помощи так называемых «ниломеров». Это были «предки» современных гидрологических постов. По мере развития наук сначала в Древней Греции, а потом и в Древнем Риме вырисовывались вполне конкретные представления о том, каковы происхождение и роль воды в окружающей среде.
В начале 16 столетия Леонардо да Винчи одним из первых дал правильное пояснение происхождению рек. В 17 столетии значимый вклад в развитие гидрологии внесли такие знаменитые ученые, как Эдмунд Галлей, Пьер Перро, Рене Декарт, Эдм Мариотт. В 18–19 веках сформировалось учение о гидравлике, которое объясняло законы движения воды. Активное участие в его разработке принимали Даниил Бернулли, Анри Дарси, Антуан Шези.
Описание профессии
Гидрологи занимаются исследованием процессов, происходящих в водоемах всей планеты – изучают состояние естественных и искусственных водоемов, грунтовых вод. Именно они отвечают за обеспечение потребностей разных отраслей народного хозяйства в водных ресурсах и помогают сохранить их. Кроме того, работа таких специалистов связана с поиском новых источников воды, определением глубины их расположения и доступности для добычи и использования. Они решают и сугубо технические задачи – например, предупреждают возможное затопление шахтных проходок и подземных сооружений и просчитывают риски возникновения чрезвычайных ситуаций такого рода.
Гидрологи участвуют в охране как поверхностных, так и грунтовых вод, предотвращая их истощение и загрязнение промышленными стоками.
Они также разрабатывают методы рентабельной и одновременно экологичной добычи воды и рационального ее использования. Сконструировать очистную систему или городской водопровод, проанализировать и улучшить качество питьевой воды, дать экспертную оценку безопасности инженерных и строительных проектов – все это входит в компетенции представителей этой профессии.
Для наблюдений за водоемами оборудованы специальные пункты – гидрологические посты. В Российской Федерации их тысячи, большей частью станций заведует Гидрометеорологическая служба. Для измерений специалисты используют не только классические приспособления («вертушки», термометры, водомерные рейки), но и суперсовременные цифровые приборы. Кстати, новинками пользуются намного чаще, чем «профессиональным антиквариатом». С помощью автоматизированных комплексов отслеживают уровень и температуру воды, а локаторами измеряют скорость и глубину потоков. Также гидрологи наблюдают за изменениями в снежном и ледовом покрове, в статистике масштабов разливов рек. Для этого используются данные, передаваемые дронами, самолетами и спутниками.
Главная задача сотрудников гидрометеослужбы – своевременно сообщать о надвигающейся опасности во время сезонных паводков и половодья. Анализируя поступающие в режиме нон-стоп с гидрологических постов данные, специалисты фиксируют изменения и оперативно рассылают штормовые предупреждения в Министерство по чрезвычайным ситуациям, в местные органы власти.
Обязанности
По умолчанию гидролог:
Перечень обязанностей может расширяться или сокращаться в зависимости от места работы и должности.
Знания, навыки и личностные качества
Для успешной работы гидролог должен отлично знать геологию, физику и электронику, а также:
Принимая решение стать гидрологом, надо понимать, что профессия сопряжена с риском для здоровья и жизни. Работать нередко придется на маломерных судах (катерах, лодках) или вовсе на льдине, на мосту, не предназначенном для пешеходов, или на причале. Соответственно, потребуется умение плавать, оказывать первую медицинскую помощь и спасать тонущих. Пригодится и дисциплинированность, чтобы неукоснительно соблюдать технику безопасности и не подвергать свою жизнь неоправданной опасности.
Гидрологу следует иметь хорошую физическую форму. Работать придется с увесистым оборудованием, много ходить пешком, а и иногда и натягивать тросы, чтобы при отсутствии моста переправиться на другой берег или построить (отремонтировать) водоизмерительный пост, расположенный в труднодоступном месте.
Работа гидролога проходит не только в «полевых» условиях. Немало времени он проводит в кабинете, занимаясь ведением журналов, изучением карт, расчетами, составлением отчетов. Все это требует внимательности и усидчивости. Этот кропотливый труд частично облегчила компьютеризация. Гидрологи сегодня активно пользуются AutoCAD и Excel, а также специальными программами для выполнения расчетов и ГИС-технологиями.
Где учиться
Желающему стать гидрологом необходимо получить высшее образование. Направление подготовки – «гидрометеорология». Такую специальность обычно предлагают географические и гидрографические факультеты. Есть еще разные профили – какие именно, надо интересоваться в вузе перед поступлением.
Гидрологов готовят многие высшие учебные заведения России. Несколько примеров:
Для поступления в любой вуз абитуриенту необходимо сдать ЕГЭ по русскому языку, географии и математике. Некоторые высшие учебные заведения могут дополнительно потребовать результаты экзамена по физике.
Будущих гидрологов научат выполнять измерения и проводить расчеты, составлять прогнозы, обращаться с геодезическими приборами, пользоваться специальными компьютерными программами. В ходе учебной и производственной практики студенты смогут ознакомиться с условиями будущей работы и окончательно определиться с выбором.
Зарплата
Согласно информации сайтов трудоустройства, профессия гидролога наиболее высокооплачиваема в Мурманской области. Специалисту там готовы платить в среднем 150 тысяч рублей. На втором месте по уровню оплаты труда – Ленинградская область (50 тысяч рублей). Замыкает тройку лидеров Омская область, в которой гидрологи могут рассчитывать примерно на 40 тысяч рублей.
По России в целом работодатели указывают в открытых вакансиях зарплату от 28 тысяч до 42 тысяч рублей. Примерно треть нанимателей готова платить гидрологу от 14 тысяч до 28 тысяч рублей, четверть – рассчитывает найти специалиста, который согласится на оклад меньше 14 тысяч рублей.
Трудоустройство и карьера
Теоретически гидролог может рассматривать четыре варианта трудоустройства:
Гидролог – востребованная профессия. Вот только устраивающие специалистов условия предлагает не каждый работодатель. Удачное трудоустройство и карьерный рост зависят от нескольких факторов. Кроме уровня квалификации, на них влияют:
Лучшей школой для начинающего гидролога считается Гидрометеослужба. Тут можно обрести ценные навыки и опыт. Параллельно есть возможность учиться в аспирантуре, получить ученую степень и делать научную карьеру.
Квалифицированных специалистов ждут и в таких государственных учреждениях, как:
Их сотрудники относятся к категории госслужащих, и чтобы устроиться на работу, надо пройти конкурсный отбор. Желающих достаточно, поэтому стать штатным сотрудником министерства или гидрологического ведомства непросто.
Инженерные исследования ведут крупные проектные институты и небольшие фирмы. В солидных организациях под них отведены целые отделы. В штате маленькой компании может быть только один гидролог. Как правило, работодатель стремится получить уже опытного специалиста. Следовательно, первой ступенью карьерной лестницы можно сделать работу в небольшой организации или в Гидрометеослужбе. Затем появится возможность подняться выше – устроившись в более крупное учреждение. После этого специалист может постепенно расти от рядового сотрудника до руководителя отдела.
Достигать профессиональных высот можно и в научных организациях: Институте водных проблем Российской академии наук, Государственном гидрологическом институте, Государственном океанографическом институте, а также в столичных и региональных вузах. Каким образом? Преподавать курс гидрологии и вести научную деятельность. Параллельное выполнение договорных работ позволит получать неплохие материальные бонусы.
Как вариант, можно обеспечить себя работой самостоятельно: оформившись как индивидуальный предприниматель, в приватном порядке выполнять заказы на гидрологические расчеты и составлять отчеты по имеющимся инженерным исследованиям.
Будущее профессии
Уже сегодня востребованность профессии гидролога возрастает. Ни для кого не секрет, что состояние водоемов постепенно ухудшается. Следовательно, увеличится потребность в высококвалифицированных специалистах, которые смогут предложить новые методы и технологии поддержания экологического баланса.
Экология – важнейший профессиональный тренд. Создавать новые очистные системы, проектировать городские водопроводы, анализировать и улучшать качество питьевой воды, оценивать безопасность инженерных и строительных проектов – это то, что будут делать гидрологи в не столь далеком будущем.
гидрология
Полезное
Смотреть что такое «гидрология» в других словарях:
гидрология — гидрология … Орфографический словарь-справочник
ГИДРОЛОГИЯ — наука, объектом изучения которой, в широком смысле слова, является вода, встречающаяся в природе, в атмосфере, гидросфере и литосфере. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941… … Морской словарь
ГИДРОЛОГИЯ — (греч., от hydor вода, и logos слово). Наука о свойствах и составе вод, в особенности минеральных. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГИДРОЛОГИЯ греч., от hydor, вода, и logos, слово. Описание вод на… … Словарь иностранных слов русского языка
ГИДРОЛОГИЯ — (от гидро. и. логия), наука о природных водах и протекающих в них процессах. Исследует все виды вод гидросферы (океаны, моря, реки, озера, водохранилища, болота; почвенные и приповерхностные подземные воды). Гидрология разделяется на… … Современная энциклопедия
гидрология — сущ., кол во синонимов: 13 • агрогидрология (1) • геогидрология (1) • география (1 … Словарь синонимов
гидрология — и, ж. hydrologie f., нем. Hydrologie. Наука о воде и ее свойствах; гидрография. Сл. 18. Такой порядок описания < минеральных вод> если и может быть допущен, то разве в заметках туристов, в guides des voyageurs, в сборниках материалов для… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
гидрология — Наука, изучающая гидросферу, ее свойства и протекающие в ней процессы и явления во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой. [ГОСТ 19179 73] Тематики гидрология суши EN hydrology DE Hydrologie FR hydrologie … Справочник технического переводчика
Гидрология — наука о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических свойствах, химическом и газовом составах, взаимодействии с атмосферными и поверхностными водами, режиме, практическом использовании в народном хозяйстве,… … Геологические термины
ГИДРОЛОГИЯ — ГИДРОЛОГИЯ, наука, изучающая воды Земли, их источники, круговорот, распределение, использование, химический и физический состав. КРУГОВОРОТ ВОДЫ это природная система циркуляции земной воды. Гидрологами называют ученых и инженеров, изучающих… … Научно-технический энциклопедический словарь
Кто такой гидролог и чем он занимается?
Профессия гидролога подразумевает изучение водных ресурсов Земли, их состава и процессов, протекающих в морях, реках и океанах. Главная задача гидрологии как науки, найти способ решения распространенных «водных проблем».
Гидрологи изучают не только поверхностные, но и грунтовые водоемы, начиная с момента их зарождения. Это достаточно редкая, но, тем не менее, востребованная профессия.
Какие задачи решают гидрологи?
В компетенции гидролога находятся следующие задачи:
Гидрологи могут работать в службе охраны вод, подыскивать подходящие и безопасные места для утилизации отходов или занимать различные должности в лабораториях.
Профессия гидролога может быть как исключительно офисной, так и подразумевать всевозможные командировки для проведения полевых работ. Результаты гидрологических исследований используются во многих сферах деятельности.
Они позволяют избежать развития экологических катастроф, создать оптимальные условия для жизни человека и водных обитателей.
Как стать гидрологом?
На сегодняшний день получить профессию гидролога можно в восьми ВУЗах страны. Останавливая свой выбор на данной специальности, человек должен заранее осознавать, что в некоторых случаях работа гидролога может быть сопряжена с риском для здоровья и жизни.
Профессионал должен прекрасно разбираться в следующих отраслях:
После получения соответствующего диплома об образовании, гидролог может рассчитывать на трудоустройство в следующие организации:
Кроме перечисленного, гидролог может вести самостоятельную деятельность, оказывая определенный перечень услуг.
Основные направления гидрологии
Существует несколько направлений гидрологии. Специалисты в данной отрасли могут заниматься следующими видами деятельности:
Наблюдение за водными ресурсами начинается с гидрологического поста.
На территории Росси таких постов насчитывается порядка нескольких тысяч. Для наблюдения могут использоваться такие приспособления, как термометры, вертушки или водомерные рейки. Современные автоматизированные комплексы позволяют значительно упростить рабочий процесс.
Научные дисциплины гидрологии
ГИДРОЛОГИЯ КАК НАУКА
Общие сведения
Гидрология буквально – наука о воде (от греческого «hydro» – вода и «logos» учение, знание, наука).
Гидрология занимается изучением природных вод, явлений и процессов, в них протекающих, а также определяющих распространение вод по земной поверхности и в толще почвогрунтов, закономерностей, по которым эти явления и процессы развиваются.
Гидрология относится к комплексу наук, изучающих физические свойства Земли, в частности такой их элемент как гидросфера, то есть гидрология – часть физической географии – науки, занимающейся изучением явлений, происходящих на поверхности земного шара, формированием и динамикой их развития, взаимосвязями и закономерностями.
Предметом изучения гидрологии являются водные объекты: океаны, моря, реки, озера и водохранилища, болота и скопления влаги в виде снежного покрова, ледников, почвенных и подземных вод.
Предметом изучения гидрологии являются водные объекты: океаны, моря, реки, озера и водохранилища, болота и скопления влаги в виде снежного покрова, ледников, почвенных и подземных вод.
Гидрология как прикладная наука получила развитие в связи с насущными хозяйственными задачами. Она занимается рациональным использованием и охраной поверхностных и грунтовых вод, прогнозом паводков, оценкой водных ресурсов и другими проблемами.
Воды поверхности Земли (океанов, морей, рек, озер, болот, ледников), ее воздушной оболочки (атмосферы) и находящиеся в земной коре тесно связаны между собой. Поэтому ряд вопросов, относящихся к деятельности воды на земном шаре, одновременно рассматривается гидрологией, метеорологией, геологией, почвоведением, геоморфологией, географией и другими науками, изучающими атмосферу и литосферу.
В гидрологических исследованиях широко используются выводы физики, гидравлики и гидродинамики.
Так как процессы, совершающиеся в морях и океанах, существенно отличаются от процессов, происходящих в реках, озерах и болотах, что определяет и различие в методах их исследований, гидрология делится на гидрологию моря и гидрологию суши.
Гидрологию моря чаще называют океанологией, или океанографией, сохраняя термин «гидрология» за гидрологией суши. Такое понятие и будет использоваться в дальнейшем.
В зависимости от объектов исследования в гидрологии суши различают:
3) гидрологию болот;
4) гидрологию подземных вод;
5) гидрологию ледников.
Научные дисциплины гидрологии
Помимо деления по видам изучаемых объектов в гидрологии выделяют самостоятельные разделы (научные дисциплины):
1) Гидрометрия – рассматривает методы наблюдений за режимом водных объектов и измерений гидрологических величин; применяемые для этого приборы и способы обработки результатов.
2) Гидрография – изучает и выявляет закономерности распространения поверхностных вод; дает описание водных объектов или территорий с общей характеристикой режима и хозяйственного значения, географических условий территории.
3) Общая гидрология – изучает и описывает водные объекты и их характерные свойства, устанавливает общие закономерности управляющие процессом формирования и деятельности вод суши. Изучает связь гидрологических явлений с метеорологическими факторами и условиями подстилающей поверхности. Освещает особенности проявления гидрологических закономерностей в различных водных объектах.
4) Инженерная гидрология – занимается разработкой методов расчета (гидрорасчеты) и прогноза (гидропрогнозы) гидрологических характеристик, необходимых в хозяйственной деятельности, строительстве гидротехнических сооружений, планировании изменений естественного режима водных объектов.
5) Водохозяйственные расчеты и регулирование речного стока – совокупность методов оценки соответствия водных ресурсов, объектов или территории требованиям их хозяйственного использования, способов определения режима регулирования стока, параметров гидротехнических сооружений и правил их работы.
6) Гидрофизика – изучает физические и механические свойства вод (испарение, образование и таяние льда и снега, влагосодержание почв).
7) Динамика вод суши и русловые процессы – изучает закономерности перемещения водных масс и наносов, течения, волнение, сгонно-нагонные явления; закономерности формирования берегов и русел рек, явления размыва, перемещения и отложения (аккумуляции) частиц грунтов, слагающих русло и берега.
8) Гидрохимия – изучает химические свойства и состав вод суши. В настоящее время ее важной задачей является решение проблемы качества воды.
9) Охрана водных ресурсов – в последнее время развивается направление, занимающееся разработкой научных основ рационального использования и охраны водных ресурсов с целью предотвращения их истощения, загрязнения и неблагоприятного изменения водного режима. В рамках этого направления развивается гидроэкология – наука, изучающая изменения водных ресурсов, гидрологического режима и качества вод; влияние этих изменений на экологическое состояние водных объектов и окружающей природной среды.
Гидрология опирается на обшеобразовательные дисциплины и специальные дисциплины из смежных отраслей знаний:
Гидрология
Гидроло́гия – наука, изучающая природные воды Земли и процессы, в них происходящие.
Термин «гидрология» образован от греч. Yδρoλoγια (др.-греч. ὕδωρ «вода» иλoγoς «слово», «учение»). Однако 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.
Термин «гидрология» впервые появился в 1694 г. в книге, содержащей «начала учения о водах», изданной Эбергардом Мельхиором Эбергард Мельхиор (? – после 1739), немецкий натуралист, живший на рубеже XVII-XVIII вв. Автор серии книг о термальных источниках Германии во Франкфурте-на-Майне. В действительно самостоятельную науку гидрология оформилась лишь в 1920–1930-х гг.
Гидрология как часть физической географии входит в комплекс наук о Земле.
Разделы гидрологии
Гидрологию подразделяют прежде всего на крупные разделы по предмету, направленности и методам исследований. Это – гидрология водных объектов, изучающая закономерности гидрологических процессов и явлений в водных объектах разных типов; гидрография, занимающаяся описанием конкретных водных объектов; прикладная гидрология, разрабатывающая методы расчёта и прогноза различных гидрологических характеристик, а также приёмы и методы практического использования гидрологических знаний в разных областях экономики; гидрометрия, разрабатывающая методы измерений и наблюдений при изучении природных вод; специальные разделы гидрологии, такие, как физика природных вод (или гидрофизика), динамика вод (например, динамика русловых потоков, динамика морских течений), химия природных вод (или гидрохимия).
По объектам исследования в гидрологии выделяют три большие части: гидрологию суши, или точнее гидрологию поверхностных вод суши (часто называемую просто гидрологией), изучающую водные объекты суши – реки, озёра, водохранилища, болота, ледники; гидрологию океанов и морей (синоним – физическая океанология), занимающуюся изучением морских гидрологических процессов; гидрологию подземных вод, изучающую воды, находящиеся в верхней части земной коры.
Гидрология суши, в свою очередь, по объектам исследования подразделяется на гидрологию рек (устаревшее название – потамология от греч. ποταμός «река»), гидрологию озёр (иногда называемую также лимнологией от греч. λίμνη «озеро» или озероведением), гидрологию болот и гидрологию ледников.
Болота как физико-географические объекты (геоморфологические, биологические, а также и гидрологические процессы в болотах) изучает также комплексная наука «болотоведение». Гидрология болот может считаться одновременно частями гидрологии суши и болотоведения. То же касается ледников. Как природные объекты их изучает раздел физической географии, называемый «гляциологией», включающий помимо гидрологических также геологические, геоморфологические, климатические и другие исследования. Поэтому гидрологию ледников можно считать одновременно и частью гидрологии суши, и частью гляциологии. Гидрологию подземных вод иногда отождествляют с самостоятельной наукой «гидрогеологией» – разделом геологии. Однако гидрогеология изучает не только закономерности распространения, залегания и движения подземных вод, но и их роль в геологических процессах, а также условия и возможности хозяйственного использования подземных вод (разведки и добычи). Гидрогеология кроме того решает разнообразные задачи по инженерно-геологическому обеспечению строительства, мелиорации, разработки месторождений полезных ископаемых и др. Поэтому гидрология подземных вод также может считаться как частью гидрологии суши, так и частью гидрогеологии.
В последнее время в качестве самостоятельных разделов гидрологии стали выделять гидрологию водохранилищ, использующую методы гидрологии рек и гидрологии озёр, а также гидрологию устьев рек, пограничную между гидрологией рек и океанологией.
Отдельные разделы, выделяемые в гидрологии по предмету направленности и методам исследований, так же, как и гидрология в целом, допускают подразделение по объектам изучения. Так, в рамках гидрографии можно выделить гидрографию рек, гидрографию озёр, гидрографию океанов и морей, или региональную океанологию и т. д. Прикладная гидрология также может быть подразделена на прикладную океанологию (например, промысловую) и инженерную гидрологию суши. Прикладную (инженерную) гидрологию суши, в свою очередь, иногда подразделяют на самостоятельные разделы применительно и к рекам, и к озёрам – гидрологические расчёты и гидрологические прогнозы. В прикладной гидрологии иногда отдельно выделяют, например, мелиоративную гидрологию, ирригационную гидрологию и др. Гидрометрия также может относиться и к морям, и к рекам, и к озёрам. В специальных разделах гидрологии могут быть выделены подразделы, относящиеся к водным объектам разных типов, например физика океана, химия океана; комплекс дисциплин, имеющих отношение к физике речного потока, – динамика русловых потоков, теория русловых процессов, а также гидрофизика рек, гидрофизика озёр; гидрохимия рек, гидрохимия озёр и т. д. Специальные разделы гидрологии входят одновременно разделами в физику и химию.
Научные и практические задачи гидрологии
Основные научные задачи гидрологии состоят в исследовании закономерностей процессов в водных объектах, выявлении их взаимосвязей с процессами, протекающими в атмосфере, литосфере и биосфере с учётом влияния хозяйственной деятельности. Особое значение при этом имеет установление закономерностей круговорота воды на земном шаре, географического распределения различных гидрологических характеристик в глобальном масштабе и рассмотрение гидрологических процессов как важнейшего фактора в формировании географической оболочки Земли.
Важной научной задачей гидрологии является также изучении режима и гидрологических процессов в отдельных речных бассейнах, океанах, морях, озёрах, водохранилищах.
Одной из наиболее актуальных и сложных задач гидрологии в последнее время стали исследование влияния современного потепления климата на изменения в гидросфере планеты (Мировом океане, ледниках, водах суши) и разработка их прогноза.
Помимо упомянутых научных задач перед гидрологией стоят и важные практические задачи, например, обеспечение гидрологическими данными различных отраслей экономики: промышленности и энергетики, сельского, водного, рыбного, коммунального хозяйства, водного транспорта и др., разработка научных основ рационального использования водных объектов и их охраны, а также мероприятий по предотвращению негативного воздействия вод на территории и социально-экономические объекты.
Связь гидрологии с другими науками
Гидрология, изучающая природные воды, относится к наукам географическими тесно связана с другими физико-географическими науками – метеорологией и климатологией, геоморфологией, гляциологией, картографией и т.д. Эта связь отражает объективно существующее единство природы, проявляющееся во взаимосвязи и взаимодействии всех компонентов природной среды.
Связана гидрология и с другими естественными науками – геологией, биологией, почвоведением, геохимией.
Гидрология не может продуктивно развиваться без опоры на фундаментальные науки – физику, химию, математику.
К гидрологии тесно также примыкают такие разделы физики, как гидрофизика, гидромеханика, гидродинамика, гидравлика, термодинамика. Гидрохимия как раздел гидрологии широко использует законы взаимодействия химических веществ и методы химического анализа их состава. Таким образом, гидрология связана с физикой и химией через специальные разделы гидрологии.
В последнее время проявляется тенденция к «экологизации» многих естественных наук. Но поскольку содержание и задачи экологии как междисциплинарного научного направления ещё до конца не сформулированы, не вполне определилось и место гидрологии в комплексе наук экологического цикла. В настоящее время активно разрабатываются основы геоэкологии – комплексной науки, призванной изучать взаимодействие геосфер (т. е. как живой, так и неживой природы) между собой и с человеческим обществом. В рамках геоэкологии начала развиваться гидроэкология (водная или аквальная экология), изучающая экологию водных объектов (рек, озёр, морей и др.). Эта комплексная наука должна изучать водные экосистемы – совокупность трёх взаимодействующих компонентов – водной среды, водных организмов и человеческого общества. Место гидрологии как науки в гидроэкологии вполне определённо – это изучение абиотических компонентов водной среды и их взаимодействия с водной биотой и деятельностью человека. Имеет право на существование и такая специфическая часть гидрологии как экологическая гидрология (или экогидрология). Под экологической гидрологией можно понимать те разделы гидрологии, которые имеют непосредственную экологическую направленность и ориентированы на изучение взаимодействия водных объектов и водной среды с водной биотой и человеческой деятельностью.
Методы гидрологии
Современная гидрология располагает большим арсеналом взаимодополняющих друг друга методов познания гидрологических процессов. Важнейшее место в гидрологии занимают методы полевых исследований (экспедиционные и стационарные). Исторически это был первый способ познания законов природы, но и в наши дни без использования или учёта результатов полевых работ не обходится ни одно гидрологическое исследование.
В последнее время стали широко применяться так называемые нетрадиционные дистанционные методы наблюдения и измерения с помощью локаторов, аэрокосмические съёмки и наблюдения, автономные регистрирующие системы (автоматические гидрологические посты на реках, буйковые станции в океанах).
Широко использует гидрология 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. Во втором – наблюдения проводятся на небольших участках природных объектов, специально выбранных для детальных исследований. Человек не в состоянии регулировать проявление природных процессов, но благодаря специальному выбору ряда внешних условий (например, характера почвы, растительности, крутизны склонов и т. д.), применению специального оборудования и особых методов (включая изотопные) и тщательным наблюдениям может создать условия для исследований, невозможные при обычных полевых работах.
Краткие сведения из истории развития гидрологии
Первые примитивные сведения о гидрологическом режиме водных объектов получили люди, поселившиеся на берегах рек, озёр, морей.
В развитие гидрологических знаний свой вклад внесли путешественники, географы, историки, философы Древней Греции и Древнего Рима такие как Гераклит, Геродот, Платон, Аристотель. Интересные гидрологические наблюдения проводил Леонардо да Винчи, выдающийся представитель эпохи Возрождения. Гидрологическими процессами и явлениями интересовались известные европейские физики и математики Декарт, Галлей, Бернулли и другие.
Начало гидрологических наблюдений в России относится к XV–XVI вв.: в записях русских летописцев сохранились сведения о наводнениях, паводках, замерзании и вскрытии рек. Много данных о реках и озёрах приведено в «Книге Большому Чертежу» – приложении к одной из первых карт России (1552). В 1773 г. эти сведения были переизданы Н.И. Новиковым под заглавием «Древняя Российская Идрография, содержащая описание Московского государства рек, протоков, озёр, кладезей и какие по ним города и урочища и на каком они расстоянии».
В XVII в. начались наблюдения за уровнем воды на р. Москве. При Петре I проводились первые гидрологические изыскания на Дону, Оке, Волге с целью использования этих рек для судоходства. В 1715 г. были организованы постоянные наблюдения за режимом р. Невы у Петропавловской крепости. В изучение рек заметный вклад внесли русские землепроходцы и географы XVIII в.
В XIX в. изыскания, связанные с улучшением судоходных условий на реках России, были расширены. Крупные гидрографические работы на реках провела созданная в 1875 г. при Министерстве путей сообщения навигационно-описная комиссия. В 1881 г. были впервые опубликованы данные наблюдений за уровнем воды на реках.
Ценные материалы по гидрографии дали экспедиции П.П. Семёнова-Тян-Шанского и Н.М. Пржевальского. В конце XIX в. в России были опубликованы крупные многих известных естествоиспытателей, заложившие основы учения о реках.
Широкое развитие гидрологических изысканий и исследований в нашей стране началось в 1920-х гг. Эти исследования были направлены на комплексное использование водных ресурсов страны (не только для судоходства, но и для гидроэнергетики и орошения). В 1919 г. был создан Российский гидрологический институт, который в 1926 г. преобразуется в ныне существующий Государственный гидрологический институт (ГГИ) в Санкт-Петербурге. В 1920 г. был принят план электрификации страны (план ГОЭЛРО), выполнение которого потребовало проведения широких гидрологических исследований.
В предвоенный период усилиями российских учёных были разработаны теоретические основы гидрологии суши. Таким образом, гидрология суши как самостоятельная наука оформилась в Советском Союзе в 1920–1930-е гг.
Во время Великой Отечественной войны гидрологи обеспечивали действующую армию гидрологической информацией о водном и ледовом режиме рек и озёр.
В послевоенные годы восстановление и дальнейшее развитие народного хозяйства страны потребовали существенного расширения гидрологических изысканий и исследований. Ведутся гидрологические работы для крупного гидроэнергетического строительства на Днепре и Волге, мелиоративных мероприятий на юге Европейской территории Союза и в Средней Азии, улучшения судоходных условий на Волге и сибирских реках.
После распада СССР руководство наблюдениями и исследованиями в области гидрологии в Российской Федерации было возложено на Федеральную службу по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Росгидромету подчинены региональные управления гидрометеослужбы (УГМС), а им – местные центры по гидрометеорологии (ЦГМС) и разветвлённая сеть гидрометобсерваторий, гидрометстанций и гидрологических постов.
Практическое значение гидрологии
Независимо от того, идёт ли речь о разных водопользователях, эксплуатация водных ресурсов, оценка возможности и эффективности их использования невозможны без научного обоснования и соответствующих исследований. Поэтому в рациональном освоении водных ресурсов важная роль принадлежит гидрологии. Гидрологи обеспечивают водопользователей данными о количестве и качестве воды, о пространственно-временных изменениях гидрологических характеристик.
Промышленность и коммунальное хозяйство заинтересованы в оценке как количества, так и качества потребляемой воды, орошаемое земледелие – в данных о режиме водного объекта, из которого осуществляется водозабор.
Любое строительство на берегах рек (набережных, причалов и др.), а также сооружение мостов, переходов трубопроводов и линий высоковольтных электропередач (ЛЭП) через реки требует знания об уровнях воды, ледовых явлениях, скоростях течения, русловых процессах (размыве или намыве дна и берегов). Любое строительство на берегах озёр и морей или в прибрежной зоне, например, сооружение свайных платформ для добычи нефти на шельфе, невозможно без учёта данных о волнении, ледовых явлениях и других характеристиках режима. Предоставить такие данные проектировщикам и строителям могут только гидрологи.
Речной водный транспорт нуждается в сведениях об уровнях воды, скоростях течения, ледовых явлениях, русловых процессах. Заметим, что изучение режима многих рек России началось именно в связи с их использованием для судоходства. Морскому транспорту требуются данные о морских течениях и волнении. Океанологи нередко снабжают моряков сведениями о так называемых «рекомендуемых курсах», позволяющих пересечь океан наиболее быстро и безопасно.
Гидроэнергетика нуждается в данных о современных и ожидаемых колебаниях стока воды, рыбное хозяйство – в сведениях о физико-химических характеристиках воды (температуре, солёности, содержании растворённого кислорода и т. д.).
Гидрологические исследования необходимы не только для удовлетворения запросов водопользователей. Велика их роль и в решении такой проблемы, как защита населённых пунктов и земель от наводнений (причем не только на реках, но и в приморских районах). Особую актуальность приобретают исследования и прогнозы наводнений на реках, вызванных дождевыми паводками или ледяными заторами, а в устьях рек и в прибрежных морских районах – штормовыми нагонами и волнами цунами.
Велика роль гидрологов в разработке кратко-, средне- и долгосрочных прогнозов состояния водных объектов (рек, озёр, морей).
Важна роль гидрологии и в решении проблем охраны природы, при разработке мероприятий по защите водных объектов от истощения и загрязнения. Гидрологи ведут контроль за состоянием качества воды, разрабатывают приёмы прогноза распространения загрязняющих веществ, например, «нефтяных пятен» после аварий танкеров на реках и в морях.