تاريخ الهيدرولوجيا ، موضوع الدراسة وأمثلة من التحقيقات

ال الهيدرولوجيا إنه العلم المسؤول عن دراسة المياه من جميع جوانبها ، بما في ذلك توزيعها على الكوكب ودوره الهيدرولوجي. كما يتناول العلاقة بين الماء والبيئة والكائنات الحية.

تعود المراجع الأولى حول دراسة سلوك المياه إلى اليونان القديمة والإمبراطورية الرومانية. تعتبر قياسات تدفق نهر السين (باريس) التي قام بها بيير بيرولت وإدمي ماريوت (1640) بداية الهيدرولوجيا العلمية..

بعد ذلك ، استمرت القياسات الميدانية وتم تطوير أدوات قياس دقيقة بشكل متزايد. حاليا ، تعتمد الهيدرولوجيا في أبحاثها بشكل رئيسي على تطبيق نماذج المحاكاة.

من بين أحدث الدراسات ، يبرز تقييم تراجع الأنهار الجليدية بسبب تأثير الاحتباس الحراري. في تشيلي ، تراجع السطح الجليدي لحوض Maipo بنسبة 25 ٪. في حالة جبال الأنديز الجليدية ، يرتبط تخفيضها بارتفاع حرارة المحيط الهادئ.

مؤشر

• 1 التاريخ
  • 1.1 الحضارات القديمة
  • 1.2 النهضة
  • 1.3 القرن السابع عشر
  • 1.4 القرن الثامن عشر
  • 1.5 القرن التاسع عشر
  • 1.6 20 و 21 قرون
• 2 مجال الدراسة
• 3 أمثلة على البحوث الحديثة
  • 3.1 هيدرولوجيا المياه السطحية
  • 3.2 جيولوجيا المياه
  • 3.3 Criology
• 4 المراجع

تاريخ

الحضارات القديمة

نظرًا لأهمية المياه للحياة ، فقد لوحظت دراسة سلوكها منذ بداية البشرية.

تم تحليل الدورة الهيدرولوجية بواسطة فلاسفة يونانيين مختلفين مثل أفلاطون وأرسطو وهومر. أثناء وجوده في روما ، كان سينيكا وبلينيو مهتمين بفهم سلوك الماء.

ومع ذلك ، فإن الفرضيات التي أثارها هؤلاء الحكماء القدماء تعتبر خاطئة في الوقت الحاضر. كان Roman Marco Vitruvio أول من أشار إلى أن الماء المتسرب في الأرض جاء من المطر والثلوج.

بالإضافة إلى ذلك ، خلال هذا الوقت تم تطوير قدر كبير من المعرفة الهيدروليكية العملية ، مما سمح ببناء أعمال كبيرة مثل قنوات روما أو قنوات الري في الصين ، وغيرها..

نهضة

خلال عصر النهضة ، قدم مؤلفون مثل ليوناردو دافنشي وبرنارد باليسي مساهمات مهمة في علم الهيدرولوجيا ؛ تمكنوا من دراسة الدورة الهيدرولوجية فيما يتعلق بتسرب مياه الأمطار والعودة من خلال الينابيع.

القرن السابع عشر

يعتبر أن الهيدرولوجيا تولد في هذه الفترة كعلم. بدأت القياسات الميدانية ، خاصة تلك التي أجراها بيير بيرولت وإدمي ماريوت على نهر السين (فرنسا).

كما يسلطون الضوء على العمل الذي قام به إدموند هالي في البحر الأبيض المتوسط. تمكن المؤلف من تأسيس العلاقة بين التبخر والهطول والتدفق.

القرن الثامن عشر

حققت الهيدرولوجيا تطورات مهمة في هذا القرن. كانت هناك العديد من التجارب التي سمحت بإنشاء بعض المبادئ الهيدرولوجية.

يمكننا تسليط الضوء على نظرية برنولي ، التي تنص على أن الضغط في الماء يتزايد عندما تنخفض السرعة. قدم باحثون آخرون مساهمات ذات صلة فيما يتعلق بالخصائص الفيزيائية للمياه.

كل هذه التجارب تشكل الأساس النظري لتطوير الأعمال الهيدرولوجية الكمية.

القرن التاسع عشر

يتم تعزيز الهيدرولوجيا كعلم تجريبي. تم إحراز تقدم كبير في مجال الهيدرولوجيا الجيولوجية وقياس المياه السطحية.

في هذه الفترة ، تم تطوير صيغ مهمة مطبقة على الدراسات الهيدرولوجية ، تبرز معادلة هاغن بويزويل للتدفق الشعري وصيغة بئر دوبويت ثيم (1860)..

القياسات المائية (الانضباط الذي يقيس تدفق وقوة وسرعة نقل السوائل) هي قواعدها. تم تطوير صيغ لقياس التدفق وتم تصميم أدوات قياس ميدانية مختلفة.

من ناحية أخرى ، وجد ميلر ، في عام 1849 ، أن هناك علاقة مباشرة بين كمية الأمطار والارتفاع.

القرنين 20 و 21

خلال الجزء الأول من القرن العشرين ، ظلت الهيدرولوجيا الكمية من الانضباط التجريبية. بحلول منتصف القرن ، يتم تطوير النماذج النظرية لتقديم تقديرات أكثر دقة.

في عام 1922 ، تم إنشاء الرابطة الدولية للهيدرولوجيا العلمية (IAHS). تجمع IAHS أخصائيي الهيدرولوجيا في جميع أنحاء العالم حتى الوقت الحالي.

يتم تقديم مساهمات مهمة في هيدروليات الآبار ونظريات تسلل المياه. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الإحصاءات في الدراسات الهيدرولوجية.

في عام 1944 ، وضع برنارد أسس الأرصاد الجوية الهيدرولوجية من خلال تسليط الضوء على دور ظواهر الأرصاد الجوية في دورة المياه.

في الوقت الحالي ، يعمل علماء الهيدرولوجيا في مجالاتهم المختلفة على تطوير نماذج رياضية معقدة. من خلال عمليات المحاكاة المقترحة ، من الممكن التنبؤ بسلوك الماء في ظل ظروف مختلفة.

تعد نماذج المحاكاة هذه مفيدة جدًا في تخطيط الأعمال الهيدروليكية الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن استخدام موارد المياه على كوكب الأرض بطريقة أكثر كفاءة وعقلانية.

مجال الدراسة

مصطلح الهيدرولوجيا يأتي من اليونانية الهيدروليكية (الماء) و شعار (العلم) ، وهو ما يعني علم المياه. لذلك ، الهيدرولوجيا هي العلم المسؤول عن دراسة المياه ، بما في ذلك أنماط دورانها وتوزيعها على الكوكب.

الماء عنصر أساسي لتطوير الحياة على هذا الكوكب. 70٪ من الأرض مغطاة بالمياه ، 97٪ منها مالحة وتشكل محيطات العالم. 3 ٪ المتبقية هي مياه عذبة ، ومعظمها متجمد في أعمدة الأنهار الجليدية في العالم ، لذلك فهو مورد نادر.

في مجال الهيدرولوجيا ، يتم تقييم الخواص الكيميائية والفيزيائية للمياه وعلاقتها بالبيئة وعلاقتها بالكائنات الحية..

الهيدرولوجيا كعلم لها طبيعة معقدة ، لذلك تم تقسيم دراستها إلى مجالات مختلفة. يفكر هذا القسم في العديد من الجوانب التي تركز على بعض مراحل الدورة الهيدرولوجية: ديناميات المحيطات (علم المحيطات) ، البحيرات (علم النبات) والأنهار (علم النبات) ، المياه السطحية ، الأرصاد الجوية الهيدرولوجية ، الهيدرولوجيا الجيولوجية ( المياه الجوفية) و cryology (المياه الصلبة).

أمثلة على البحوث الحديثة

ركزت الأبحاث في مجال الهيدرولوجيا في السنوات الأخيرة بشكل أساسي على تطبيق نماذج المحاكاة والنماذج الجيولوجية ثلاثية الأبعاد والشبكات العصبية الاصطناعية. 

هيدرولوجيا المياه السطحية

في مجال هيدرولوجيا المياه السطحية ، يتم تطبيق نماذج من الشبكات العصبية الاصطناعية لدراسة ديناميات مستجمعات المياه. وبالتالي ، يتم استخدام مشروع SIATL (محاكي تدفق المياه لمستجمعات المياه) في جميع أنحاء العالم لإدارة مستجمعات المياه.

كما تم تطوير برامج الكمبيوتر ، مثل WEAP (تقييم المياه والتخطيط) ، وضعت في السويد وعرضت مجانا كأداة شاملة للتخطيط لإدارة الموارد المائية.

الهيدروجيولوجيا

في هذا المجال ، تم تصميم النماذج الجيولوجية ثلاثية الأبعاد لإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد لاحتياطيات المياه الجوفية.

في دراسة أجراها Gámez والمتعاونون في دلتا نهر Llobregat (إسبانيا) ، يمكن أن توجد طبقات المياه الجوفية الحالية. وبهذه الطريقة ، كان من الممكن تسجيل مصادر المياه في هذا الحوض الهام الذي يزود مدينة برشلونة.

cryology

يعد criología أحد الحقول التي شهدت ارتفاعًا كبيرًا في السنوات الأخيرة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى دراسة الأنهار الجليدية. بهذا المعنى ، لوحظ أن الأنهار الجليدية في العالم تتأثر بشدة بالاحتباس الحراري.

لذلك ، تم تصميم نماذج المحاكاة لتقدير سلوك الفقد في الأنهار الجليدية في المستقبل.

قام Castillo ، في عام 2015 ، بتقييم الأنهار الجليدية في حوض Maipo ، حيث وجد أن السطح الجليدي قد انحسر 127.9 كم², الارتداد الذي حدث في السنوات الثلاثين الماضية ويتوافق مع 25 ٪ من السطح الأولي للجليد.

في جبال الأنديز ، أجرى Bijeesh-Kozhikkodan والمتعاونين (2016) تقييماً لسطح الأنهار الجليدية خلال الأعوام 1975 إلى 2015. ووجدوا أنه خلال هذه الفترة كان هناك انخفاض كبير في هذه الكتل من الماء المثلج.

لوحظ الانخفاض الرئيسي في سطح الأنديز الجليدي بين عامي 1975 و 1997 بالتزامن مع ارتفاع درجة حرارة المحيط الهادئ.

مراجع

1. ASCE لجنة العمل المعنية بتطبيق الشبكات العصبية الاصطناعية في الهيدرولوجيا (2000) الشبكات العصبية الاصطناعية في الهيدرولوجيا. الأول: المفاهيم الأولية. مجلة الهندسة الهيدرولوجية 5: 115-123.
2. Campos DF (1998) عمليات الدورة الهيدرولوجية. طبع الثالث. جامعة سان لويس بوتوسي المتمتعة بالحكم الذاتي ، كلية الهندسة. جامعة التحرير Potosina. سان لويس بوتوسي ، المكسيك. 540 صفحة.
3. Bijeesh-Kozhikkodan V، S F Ruiz-Pereira، W Shanshan، P Teixeira-Valente، A Bica-Grondona، A C Becerra Rondón، I C Rekowsky، S Florêncio de Souza، N Bianchini، U Franz-Bremer، J Cardia-Simões. (2016). تحليل مقارن للتراجع الجليدي في جبال الأنديز المدارية باستخدام جهاز الاستشعار عن بعد Investig. Geogr. تشيلي ، 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) توصيف الهيدرولوجيا الجليدية لحوض نهر Maipo من خلال تطبيق نموذج جغرافي-هيدرولوجي شبه موزع فيزيائيا. رسالة ماجستير في العلوم الهندسية ، الموارد المذكورة وبيئة المياه. جامعة تشيلي ، كلية العلوم الفيزيائية والرياضية ، قسم الهندسة المدنية.
5. كورين V و S Reed و M Smith و Z Zhang و D-J Seo (2004) نظام نمذجة أبحاث مختبرات الهيدرولوجيا (HL-RMS) التابع للخدمة الوطنية الأمريكية للطقس. مجلة الهيدرولوجيا 291: 297-318.
6. .