Hidroloji: Tanımı, Kapsamı, Tarihçesi ve Uygulaması

Hidrolojinin tanımı, kapsamı, tarihçesi ve uygulaması hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun.

Hidrolojinin Tanımı ve Kapsamı:

Hidroloji, yeryüzünde mevcut suyun tüm yönleriyle ilgilenen bilimdir. Su oluşumunu, özelliklerini, dağılımını ve dolaşımını ve ayrıca canlılar ve çevresi üzerindeki etkilerini incelemeyi içerir. Tamamen saf bir bilim değildir, çünkü birçok pratik uygulamaya sahiptir ve diğer bilimlerden çokça faydalanmaktadır.

Genel olarak, tüm konu matematiksel bir denklem şeklinde ifade edilebilir.

Denklem:

P = R + L veya

Yağış = Akıntı + Kayıplar

Yukarıdaki denklemde yağış, düşen her türlü nemden toplam su beslemesini gösterir ve çoğunlukla yağış ve kar yağışı içerir. Akıntı, bir nehir veya denize katılmak için yüzey üzerinde akan fazla suyu temsil eder.

Kayıplar terimi, sırasıyla buharlaşma ve süzülme gibi işlemlerle atmosfere ve yeraltına giden suyun bir bölümünü içerir. Pratik nedenlerden dolayı hidroloji okyanus ve suyun tıbbi kullanımındaki tüm çalışmaları kapsamaz.

Bu denklemi hidrolojik döngü arkaplanı ile inceledikten sonra, kayıp teriminin asla bu suyun kaybolduğu ve bir daha kullanılamayacağı anlamına geldiği açıktır. Geçici olarak görüntüden kaybolan (örn. Buharlaşma, sızıntı vb.) Ve uygun koşullar verilen su, çeşitli görevleri yerine getirmek için tekrar ortaya çıkan sudur. Bu nedenle, denklemin üç terimini, yani yağmurluk, akıntı ve kayıpları incelemek gerekir.

Hidrolojinin konusu temel olarak:

ben. Yağış yağışlarının değerlendirilmesi;

ii. Güvenilir akışın değerlendirilmesi;

iii. Hidrolik yapıların güvenliği için taşkın hesaplamaları tasarlayın;

iv. Kayıpların değerlendirilmesi; ve

v. Rezervuarların kullanım ömrünün ve kapasitesinin hesaplanması.

Gelişim Tarihi:

Modern hidroloji biliminin yağış, buharlaşma, alan-hız yöntemiyle nehir deşarjı ölçümleri ile başlamış olduğu düşünülebilir. 17. yüzyılda başlayan bu ölçümlerden bilim adamları, gözlemlenen hidrolojik fenomen üzerine doğru sonuçlar çıkarmayı başardılar. Bununla birlikte, hidrolojinin gelişinin ancak 17. yüzyıldan beri olduğu söylenemez. Aslında hidrolojik döngü kavramı, eskiden beri birçok filozof tarafından açıklanmıştır.

Hidroloji biliminin çeşitli gelişim evrelerinin kronolojisi aşağıdaki gibi geniş bir şekilde görselleştirilebilir:

ben. Kavramların belirlenmesi - 14. yüzyıla kadar

ii. Gözlemler - 15. ve 16. yüzyıllar

iii. Ölçümler - 17. yüzyıl

iv. Deneyler - 18. yüzyıl

v. Modernleşme - 19. yüzyıl

vi. Ampirik formüllerin belirlenmesi - 1900 - 1930

vii. Hidrolojik teorinin rasyonelleşmesi - 1930 - 1950

viii. Matematiksel analizle teorizasyon - bugüne kadar 1950

14. yüzyılın sonlarına kadar hidrolojik kavramların sadece spekülasyonlar yapılmasına rağmen birçok hidrolik yapı inşa edildi. Tarihte bilinen büyük eserler, Abassinian kuyuları, Pers kanatları, Mısır ve Çin sulama sistemleri, İndus vadisinin su temini ve drenaj sistemleri, Roma su kemerleri, Çin taşkın kontrol işleri vs.'dir. Bunlar doğal olarak inşa edilmiştir. Hidrolojinin pratik bilgisine rağmen yaygın olarak duyurulmamıştı.

Sonraki iki yüzyılda, sadece spekülasyon eğilimleri gözlemi kapatmak için değişti. Bu dönemde Leonardo da Vinci, bugün kabul edildiği gibi hidrolojik döngüyü tanıdı. On yedinci yüzyılda, hidrolojik döngü ilkesinin kanıtlanmış kanıtını sağlayan yağış, buharlaşma, nehir deşarjı vb. Pierre Perrault ve Edme Mariotte isimleri bu bağlamda dikkat çekicidir.

On sekizinci yüzyılda hidroloji alanında hidrolik deneysel çalışmalar yapıldı. Sonuç olarak çeşitli hidrolik prensipler keşfedildi. Bunlar arasında Bernoullis piezometresi, Borda tüpü, Pitot tüpü, Bernoulli teoremi, Chezy'nin formülü vs. vardır. Bu gelişmeler büyük ölçüde nicel hidrolojik çalışmaların yapılmasına katkıda bulunmuştur.

On dokuzuncu yüzyılda deneysel çalışmalar büyük ölçüde modernize edildi. Bütün bu faaliyetler, modern bir hidroloji biliminin sağlam temelini attı. Katkıların çoğunluğu yeraltı suyu hidrolojisi ve yüzey suyu ölçümü ile ilgiliydi. Darcy'nin yer altı suyu akışı yasası, Dupit'in iyi formülü, Hagen-Poiseuille'in kılcal akış denklemi, Francis savak deşarj formülü. Ganguillet ve Kutter'ın Chezy'nin katsayısını belirlemesi. Manning'in akış formülü, fiyat akım ölçeri geliştirme, Dalton kanunu bu yüzyılın göze çarpan gelişmelerindendir.

On dokuzuncu yüzyılın sonuna kadar hidroloji bilimi büyük ölçüde deneyseldi. Öyle oldu çünkü birçok kantitatif hidrolojik belirleme için fiziksel temel iyi bilinmiyordu. Ampirik formüllerde kullanılacak katsayıların ve parametrelerin seçimi deneyim ve yargıya bağlı olmak zorundaydı. Böylece hidrolojideki adisyon daha belirgin hale geldi. Yirminci yüzyılın ilk üç yılında, hidroloji biliminin ilerlemesi için artan hidrolojik araştırmalar yapıldı.

1930'dan 1950'ye kadar olan sürede, hidrolojik problemleri ampirik çözümler yerine çözmek için rasyonel bir temel oluşturan birçok büyük hidrolog ortaya çıktı. Birkaç isim vermek gerekirse, Sherman birim hidrograf teorisi verdi, Horton infiltrasyon teorisi temelinde aşırı yağış miktarını belirleme yöntemi verdi, Gumbel frekans analizi için aşırı değer dağılımının kullanılmasını önerdi, Einstein teorik analizde kullanılmak üzere yatak yükü fonksiyonunu geliştirdi. sedimantasyon problemleri.

1950'den bu yana, hidrolojik problemlerde artan oranda teorik yaklaşımlar benimsenmiştir. Şimdi bu tür sorunlar kolayca matematiksel analize tabi tutulur. Bilgisayarların gelişmesiyle birlikte karmaşık matematiksel hidrolojik teorilerin çözümü bir gerçek haline geldi.

Mühendislikte Uygulama:

Herhangi bir su kaynağı geliştirme projesinin başarısı, zamanında ve yeterli su mevcudiyetine bağlıdır. Doğal olarak bu doğal kaynağın doğru bir şekilde değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Değerlendirme yaparak, kaynağın nereden geldiğini, nereye gittiğini, ne zaman veya ne zaman geldiğini ve ne kadarının gerçekten mevcut olduğunu ayrıntılı olarak öğrenmeye çalışıyoruz.

Bu nedenle, hidrolojik araştırmalar, hidrolik yapıların tasarımı, inşası ve işletilmesini içeren herhangi bir su kaynağı geliştirme programında ilk adımı oluşturur. Başarısız olan hidrolik yapıların geçmişi, arızaların çoğunun yapıların zayıflıklarından ziyade tasarlanırken ve inşa edilirken yapılan hidrolojik analizin yetersizliğinden kaynaklandığını göstermektedir.

Yeterli hidrolojik veri toplama maliyeti ve analizi, su kaynakları geliştirme projesinin toplam maliyetinin önemsiz bir parçasını teşkil eder, ancak projenin başarılı bir şekilde çalışmasını ve ömrünü sağlar ve bu nedenle vazgeçilmez bir faaliyet haline gelir.

Su, en hayati doğal kaynaklardan biri olmasına rağmen, bazen fırtınalar ve taşkınlarla tahribat getiriyor. Bir mühendisin su basması tahmin etmesi, sulama, hidroelektrik üretimi, endüstriyel ve evsel su temini, su taşkın kontrolü vb. İçin yeterli depolama kapasitesini sağlaması beklenmektedir.

Hidroloji bilgisinin pratik uygulamaları şunlardır:

ben. Drenaj vadisinde herhangi bir noktada tepe akışı ve gelecekteki akış koşulları herhangi bir havza veya alan için doğru bir şekilde tahmin edilebilir.

ii. Dökülme kapasitesi, tasarım seli tahmin edilerek doğru bir şekilde tasarlanabilir.

iii. Nehir eğitim çalışmalarının tasarımı kolaylaştırılmıştır.

iv. Hidroelektrik enerji üretimi için kullanılan dereden güvenilir verimler hesaplanabilir.

v. İlçe ve kanalizasyon şebekelerine su temini uygun şekilde tasarlanabilir.

vi. Bir nehir havzasının su kaynakları hesabı hazırlanabilir.

vii. Rezervuar kapasitesi doğru bir şekilde belirlenebilir.

viii. Rezervuarların işletimi verimli bir şekilde yapılabilir.