Veeringe skeem
Hudroloogia
(
vanakreeka
sonadest
hyd?r
'vesi' ja
logos
'moiste, opetus') on
teadus
, mis uurib
Maa
ja teiste planeetide vee liikumist, jagunemist ja kvaliteeti, kaasa arvatud veeringet, vee ressursse ja keskkonna veevarude haldamist. Teadlast, kes selle teadusharuga tegeleb, nimetatakse hudroloogiks.
[1]
Hudroloogia jagatakse
pinnavee
hudroloogiaks,
pohjavee
hudroloogiaks ja merehudroloogiaks. Hudroloogia valdkonda kuuluvad ka
hudrometeoroloogia
,
hudrogeoloogia
, valgla ohjamine ja vee kvaliteet ? valdkonnad, kus vesi mangib pohilist rolli.
Okeanograafia
ja
meteoroloogia
ei kuulu hudroloogia alla, kuna nendes valdkondades on vesi uks tahtsatest aspektidest, aga mitte ainus.
[1]
Isesulguva kaitsetammi katsetamine
Inimesed on teinud puudeid suunata vee liikumist ule mitme tuhande aasta. Naiteks juba 4000 aastat eKr ehitati
Niilusele
vesiehitisi
, et joe vett suunates suurendada saagikust ja parandada maa viljakust.
Mesopotaamia
linnad kaitsesid end uleujutuste eest korgete muldvallidega. Vanad kreeklased ja roomlased ehitasid
akvedukte
ning
Vana-Hiinas
rajati niisutus- ja uleujutuskaitsevorke.
[2]
Marcus Vitruvius
kirjeldas esimesel sajandil eKr veeringeteooriat, kus sademed langevad magedele ning labides Maa pinna tekitavad ojad ja allikad. Teaduslikumat lahenemist kasutades kirjeldasid nii
Leonardo da Vinci
kui ka
Bernard Palissy
teineteisest soltumatult tanapaeval tuntud veeringet. Alles 17. sajandil hakati leidma hudroloogiliste muutujate vaartusi.
[2]
Moodsa hudroloogia rajajad olid
Pierre Perrault
,
Edme Mariotte
ja
Edmond Halley
. Mootes sademeid, aravoolu ja aravooluala, naitas Perrault, et sademetest piisab
Seine’i
joe varustamiseks. Mariotte kasutas vee voolukiiruse ja joe ristloike pindala mootmeid, et arvutada Seine'i joe aravool. Halle naitas, et Vahemerest aurustub vesi sinna sissevoolavate jogede veehulga arvelt.
[2]
18. sajandil hudroloogia arenes, kuna
Daniel Bernoulli
leiutas
piesomeetri
, Bernoulli loi
Bernoulli vorrandi
ja
Henri Pitot
omakorda Pitot’ toru. 19. sajandil arenes pohjavee hudroloogia ning avastati
Darcy seadus
, loodi
Dupuit'-Thiemi kaevuvalem
ja Hageni-Poiseuille' kapillaarsuse vorrand.
[2]
20. sajandil asendus empiirilisus regionaalsete analuusidega. Valitsused algatasid hudroloogilise uurimise programme. Tahtsamateks saavutusteks olid
Leroy Shermani
hudrograaf,
Robert E. Hortoni
maasseimbumise teooria ja
Charles Vernon Theisi
pohjavee vorrand, mis kirjeldab kaevu hudraulikat.
Tanu arvutite arengule ja
geoinfosusteemidele
on alates 1950. aastatest hudroloogiale lahenetud teoreetilisemalt kui varem.
[1]
[2]
Eesti hudroloogiateaduste rajaja on tehnikateadlane
August Velner
, tema poeg tehnikateadlane
Harald-Adam Velner
, kelle teadustoo pohisuunad olid veekogude vee kvaliteedi reguleerimine ja prognoosimine, veevarude kompleksne kasutamine ja kaitse, heitvete puhastamine ja hudroenergeetika.
[1]
- Okeanograafia
on teadusharu, mis uurib uldisemalt ookeane.
- Meteoroloogia
uurib uldisemalt atmosfaari ja ilma, kaasa arvatud lume- ja vihmasadu.
- Limnoloogia
ehk jarveteadus uurib liikuvate, seisvate, looduslike, inimtekkeliste, soolaste ja magedate siseveekogude bioloogilisi, keemilisi, fuusikalisi, geoloogilisi ja muid omadusi.
[3]
- Piirkonna veebilansi maaramine
- Pollumajandusliku veebilansi maaramine
- Ripaalala taastamise projekteerimine
- Uleujutuste, maalihete ja poudade ennustamine ja ennetamine
- Reaalajas uleujutuste prognoosimine ja hoiatuste edastamine
- Pollumaa niisutuse projekteerimine
- Joogivee varustamine
- Tammide projekteerimine
- Sildade projekteerimine
- Kanalisatsiooni ja aravoolu projekteerimine linnades
- Geomorfoloogiliste muutuste nagu erosiooni ja settimise ennustamine
- Veevarude muutuste uurimine
- Saasteainete transpordiga seotud riskide uurimine
[3]
Pikemalt artiklis
veeringe
Hudroloogia keskseks teemaks on asjaolu, et vesi liigub labi Maa erinevaid teid mooda ning erineva kiirusega. Veeringe koige piltlikum naide on vee aurustumine ookeanist, mille jarel tekkinud pilved liiguvad merelt maale ja tekitavad sademeid. Sademete vesi jouab jogedesse, jarvedesse voi pohjavette. Osa veest aurustub ning osa jouab tagasi ookeani, lopetades nii ka uhe tsukli. Vesi muudab uhe tsukli kaigus mitu korda oma olekut.
[3]
Hudroloogia uurib vee liikumist eri olekutes, vee liikumist uhe oleku kestel voi lihtsalt kvantifitseerib vee kogused mingis olekus. Osa hudroloogiast keskendub otseste mootmiste saamisele ning osa modelleerib protsesse, et teha ennustusi ja prognoose.
[3]
Sademete pinnasesse imbumine on hudroloogias oluline teema. Monel juhul imab kuiv pinnas sademeid halvemini kui marg pinnas. Teatud olukordades on imbumist voimalik moota infiltromeetriga.
[3]
Hudroloogia uurib pinnavee voolamist ja lahustunud ainete liikumist. Vee liikumist suuremates jogedes uurivad ka hudraulika ja hudrodunaamika.
[3]
Uks olulisemaid uurimisobjekte on pinnavee ja pohjavee vastastikune moju. Tegemist on keeruliste protsessidega ja veehulga liikumine, kas pohjaveest pinnavette voi vastupidi, soltub paljudest sellistest muutujatest nagu pohjavee tase, pinnaveekogu pohja omadused jm.
[3]
Aurustumine on oluline veeringe osa. Seda mojutab osaliselt ohuniiskus, mida on voimalik moota naiteks niiskusmooturiga. Aurustumist mojutab ka lume, rahe voi jaa olemasolu.
[3]
Sademete hulka on voimalik moota eri viisidel: sadeveemooturi, radari voi satelliitidega.
[3]
Hudroloogiliste protsesside kaugseire pakub eri tuupi infot, naiteks pilvkatte, maapinna niiskuse voi taimkatte kohta. Kaugseiret tehakse nii maapealsete sensorite kui ka satelliitidega.
[3]
Hudroloogia uurib vees olevaid orgaanilisi ja mitteorgaanilisi uhendeid nii lahustunud kui ka sette kujul. Vee kvaliteeti mojutab selles lahustunud hapniku reageerimine orgaaniliste uhenditega, aga mojutavad ka muud keemilised reaktsioonid. Veeproovide votmine on tihti automatiseeritud ja proovid analuusitakse proovivotmise kohas.
[3]
Hudroloogiliste andmete, nagu sademete hulk voi joe vooluhulk, analuusimisel on hudroloogidel voimalik hinnata tulevasi hudroloogilisi nahtusi. Haruldaste nahtuste prognoosimiseks analuusitakse nende kordumisperioodi. Veel huvitab hudrolooge ka naiteks jogede keskmine vooluhulk aasta voi aastaaja kohta.
[4]
Nende analuuside pohjal saavad insenerid ja majandusteadlased teha usutavaid riskihinnanguid. Vastavalt nendele on voimalik planeerida taristu arengut ja muid investeeringuid. Statistilist informatsiooni kasutatakse ka suurte tammide kaitumiseeskirjade loomisel.
[4]
Hudroloogiline mudel on lihtsustatud kujututis veeringi osast. Mudeleid kasutatakse peamiselt ennustuste tegemiseks ja hudroloogiliste protsesside paremaks moistmiseks. Eristatakse kaht peamist hudroloogilist mudelit: andmetel pohinev ja protsessi kirjeldusel pohinev.
[4]
- Andmetel pohinev mudel kasutab n-o musta kasti metoodikat, kus kasutatakse matemaatilisi ja statistilisi lahenemisi, et leida seos sisendi (naiteks sademete hulk) ja valjundi (naiteks aravool) vahel, proovimata analuusida protsessi olemust. Naiteks on teada, et niiske pinnas imab vett kiiremini kui taiesti kuiv pinnas.
[4]
- Protsessi kirjeldusel pohinev mudel puuab modelleerida vaadeldud fuusikalisi protsesse. Sellised mudelid sisaldavad tavaliselt andmeid reljeefi, aurustumise, pinnavee voolamise ja teiste parameetrite kohta. Neid nimetatakse deterministlikuteks. Mudelid voivad olla pidevad voi siis koostatud mingi kindla uhekordse nahtuse tarvis.
[4]
Praegused hudroloogilised mudelid puuavad holmata kogu Maad ning annavad voimaluse paremini moista hudroloogiliste susteemide kaitumist.
[4]
- Rahvusvaheline veemajandusinstituut (International Water Management Institute)
[5]
- UNESCO-IHE veeharidusinstituut (UNESCO-IHE Institute for Water Education)
[6]
- ↑
1,0
1,1
1,2
1,3
Viessman, Jr., Warren; Gary L. Lewis (2003).
Introduction to hydrology
(5th ed.). Upper Saddle River, N.J.: Pearson Education.
ISBN
0-673-99337-X
.
- ↑
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
Hubbart, Jason (2008).
History of hydrology
The encyclopedia of earth (vaadatud 21. novembril 2014)
- ↑
3,00
3,01
3,02
3,03
3,04
3,05
3,06
3,07
3,08
3,09
3,10
3,11
Maidment, David R., toim (1993).
Handbook of hydrology
. New York: McGraw-Hill.
ISBN
0-07-039732-5
.
- ↑
4,0
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
McCuen, Richard H. (2005).
Hydrologic analysis and design
(3rd ed.). Upper Saddle River, N.J.: Pearson-Prentice Hall.
ISBN
0-13-142424-6
.
- ↑
"International Water Management Institute (IWMI)"
. IWMI
. Vaadatud 8. marts 2013
.
- ↑
"UNESCO-IHE Institute for Water Education"
. UNIESCO-IHE.
Originaali
arhiivikoopia seisuga 4. august 2007
. Vaadatud 8. marts 2013
.