Гидрология и гидрологический цикл в инженерии водных ресурсов

Гидрология и гидрологический цикл являются важной наукой.
которая занимается вопросами истощения и пополнения водных ресурсов. На сайте
Знание гидрологии необходимо для проектирования, эксплуатации и
обслуживания инженерных проектов в области водных ресурсов.

Что такое гидрология?

Гидрология – это изучение возникновения и движения
воды над или под поверхностью земли. Исследование охватывает всю
область воды, присутствующей на Земле, ее историю и количественное использование
на земле.

Инженер-строитель должен иметь базовые знания гидрологии, чтобы заниматься проектированием, планированием и строительством ряда ирригационных сооружений, противопаводковых работ, мостов и водопропускных труб.

Что такое гидрологический цикл?

Гидрологический цикл можно определить как непрерывный
процесс обмена водой с поверхности земли в атмосферу или наоборот
процесс обмена воды с поверхности земли в атмосферу или наоборот под воздействием солнечной радиации или солнечного тепла.

Это замкнутая система, в которой вода под действием солнечного тепла переходит из одного места в другое или из одной формы в другую. Каким бы ни был процесс, общее количество воды во всей системе остается постоянным. Схема гидрологического цикла представлена на рисунке 1 ниже.

Рис.1. Гидрологический цикл

Гидрологический цикл вовлечен в общую систему Земли. Всю систему можно разделить на три важные зоны: Атмосфера, гидросфера и литосфера. Атмосфера образует газообразную оболочку, которая находится над гидросферой. Гидросфера образует водоем, покрывающий поверхность Земли. Среда, которая находится под гидросферой до твердых пород, образует литосферу.

Каковы основные компоненты гидрологического цикла?

Основные компоненты гидрологического цикла составляют:

1. Осадки

Это выпадение влаги из атмосферы на поверхность земли в любой форме. Пример: дождь, град, снег, мокрый снег, гололёд, морось, снежинки.

2. Сток

Это вода, стекающая по земле и направляющаяся к рекам, озерам, океанам и т.д. в виде поверхностного или подповерхностного стока.

3. Испарение

Это преобразование природных жидкостей, таких как вода, в газообразную форму, как воздух. Испарение происходит в водоемах.

4. Конденсация

Это превращение пара или газа в жидкость. Водяной пар испаряется из таких водоемов, как океан, море и река. Эти пары после достижения высоты около 20 км в небе подвергаются конденсации и образуют облака. Впоследствии они выпадают в виде дождя, тумана и т.д.

5. Транспирация

Это испарение, происходящее с любого растения или зелени. Например, капелька воды на листе испаряется в атмосферу.

6. Испарение-транспирация

Это комбинация испарения и транспирации.

7. Инфильтрация

Это процесс фильтрации воды во внутренние слои почвы, основанный на ее структуре и природе. Почвы с водопроницаемым слоем проходят через большую инфильтрацию, чем почвы с непроницаемым слоем. Инфильтрация в таких почвах, как песок, гравий и более грубый материал, больше, а в более мелких частицах почвы, таких как глина и ил, инфильтрация меньше.

Инфильтрация обратно пропорциональна стоку. Если в почве инфильтрация меньше, то сток больше. Аналогично, большая инфильтрация дает меньший сток. Пример: битумные дороги имеют больше стоков, чем красные металлические грязевые дороги

8. Депрессионное накопление

Это часть осадков, необходимая для заполнения депрессивных зон земли.

9. Перехват

Часть осадков, необходимая для смачивания поверхности почвы, зданий и всех водопроницаемых поверхностей, называется перехватом.

Процесс гидрологического цикла

Процесс гидрологического цикла начинается с океанов. Вода в океанах испаряется под воздействием тепловой энергии солнечного излучения и образует водяной пар. Этот водяной пар поднимается вверх на большую высоту, образуя облака.

Большая часть облаков конденсируется и выпадает в виде осадков – дождя, града, снега, снега. Часть облаков приносится ветром на сушу. Даже в процессе выпадения осадков часть молекул воды может испаряться обратно в атмосферу.

Часть воды, которая достигает земли, попадает на земную поверхность, просачиваясь в различные слои почвы. Этот процесс повышает содержание влаги, а также уровень грунтовых вод.

Растительность отправляет часть воды с поверхности земли обратно в атмосферу через процесс транспирации. Когда вода просачивается и просачивается через земную поверхность, на земле образуется сток, который течет по контурам земли в направлении рек и озер и, наконец, через много лет вливается в океаны. Некоторое количество воды сохраняется в виде депрессионного хранилища.

Далее процесс гидрологического цикла продолжается при дуновении холодного воздуха над океаном, несущего молекулы воды, которые формируются в водяной пар, затем в облаках, конденсируются и выпадают в виде осадков. Аналогичным образом вода просачивается в почву, тем самым повышая уровень грунтовых вод, а также образуя стоковые воды, направляющиеся к водоемам. Таким образом, циклический процесс продолжается.

Уравнение водного баланса

Согласно уравнению водного баланса, сумма вод притока = сумме вод оттока. Из трех процессов: осадки, сток и испарение, приток – это осадки. Сток и испарение относятся к оттоку, тогда уравнение водного баланса может быть записано как,

осадки – сток = испарение

Это дает,

Осадки (P) = Испарение (E) + Сток (R)

• Испарение и методы его измерения.
• Инженерная гидрология – особенности и применение.
• Как защитить металлические кровельные панели в холодном климате?.
• Осадки – типы и особенности.
• Что такое технология облака точек в строительстве?.
• ЭВАПОТРАНСПИРАЦИЯ.
• Воздействие плотин на окружающую среду.