3. Методи гідрологічних досліджень

У сучасній гідрології застосовуються різні методи досліджень еле­ментів гідрологічного режиму водних об'єктів. Основними серед них є методи польових досліджень: експедиційний, стаціонарний та напів- стаціонарний.

Експедиційний метод полягає в збиранні матеріалів про водні об'єкти шляхом порівняно короткочасного обстеження певної тери­торії або окремих водних об'єктів за спеціально розробленими про­грамами. Такий метод дослідження, поряд з отриманням якісних (описових) матеріалів про стан водних об'єктів, дає можливість про­ведення вимірювань і одержання емпіричних даних. Особливо екс­педиційний метод дослідження має ефект на слабкодосліджених (або недосліджених) водних об'єктах, де отримана таким чином інфор­мація може бути чи не єдиним джерелом в їх гідрологічній оцінці. Ці матеріали одержують в основному в експедиціях, тривалість яких може бути від кількох днів до кількох років.

Щоб мати уявлення про зміни (динаміку) елементів гідрологічного режиму протягом тривалого періоду, застосовують стаціонарний ме­тод досліджень. Він полягає у проведенні в певних пунктах ряду спо­стережень за коливанням рівнів води, швидкістю течії, хвилюванням, льодовими явищами, температурою, хімізмом води тощо. Ці спосте­реження теж проводять за спеціальними програмами. Пункти спо­стережень на водних об'єктах називаються гідрологічними станціями і постами. Стаціонарні спостереження ведуться безперервно з року в рік і дають цінний матеріал для гідрологічних і географічних узагаль­нень, складання довідників, водного кадастру, гідрологічних прогно­зів, проведення гідрологічних розрахунків та вирішення інших теоре­тичних і практичних задач.

Мережа стаціонарних спостережень є основою для ведення моні­торингу поверхневих і підземних вод. Під моніторингом вод розумі­ють систему спостережень, збирання, обробки, збереження та аналі­зу інформації про стан водних об'єктів прогнозування його змін та розробки науково обґрунтованих рекомендацій для прийняття від­повідних рішень.

За даними спостережень великої кількості гідрологічних станцій і постів, використовуючи загальногеографічні методи (аналогії, інтер­поляції, картографування), роблять узагальнення гідрологічних хара­ктеристик у вигляді карт, типізації, класифікації, районування тощо.

Стаціонарні спостереження проводять у разі необхідності і під час експедиційних досліджень.

Останнім часом почали застосовувати так звані нетрадиційні ме­тоди гідрологічних досліджень. Серед них - дистанційні вимірювання за допомогою локаторів, аерокосмічні зйомки і спостереження, авто­номні реєструвальні системи (автоматичні гідрологічні пости на річ­ках, буйкові станції в океанах).

Суттєво модернізувалися і методи обробки гідрологічної інформації, до яких можна віднести цифрове картографування з використанням ГІС-технологій, дистанційне зондування земної поверхні (ДЗЗ), супутникове передавання гідрологічних даних у реальному режимі часу.

Завданням сучасної гідрології є не тільки опис і кількісна оцінка водних об'єктів, але й установлення законів, яким підпорядковані процеси в гідросфері. Виконання таких завдань можливе лише із за­стосуванням генетичного методу, який дозволяє досліджувати закономірності розвитку гідрологічних процесів і явищ на основі узагаль­нення емпіричного матеріалу та фізичного аналізу зв'язків між проце­сами і явищами, які розглядаються. Залежності між елементами гід­рологічного режиму і факторами, що на них впливають, можна одер­жати внаслідок теоретичних побудов, які ґрунтуються на законах фі­зики, механіки і хімії. Проте в ряді випадків гідрологічні процеси такі складні, що встановлення точних зв'язків між їхніми елементами і факторами впливу на них вимагає складної і кропіткої роботи. У та­ких випадках у гідрології застосовуються наближені емпіричні залеж­ності у вигляді формул або графіків.

Для розв'язання питань про вплив тих або інших факторів на роз­виток і особливості гідрологічних процесів на допомогу гідрологові приходить дослід - експериментальний метод досліджень, коли або відтворюється явище чи процес у лабораторних умовах, або відшу­куються в природних умовах аналоги досліджуваного явища. Так, у лабораторіях вивчають рух води і наносів при різних похилах, моде­люють руслові процеси, виникнення і трансформацію хвиль, сейш у морях та озерах, фізичні й хімічні властивості води тощо. У польових умовах на спеціально обладнаних експериментальних майданчиках або невеликих водозборах вивчають формування стоку, поглинання води ґрунтом, випаровування з водної поверхні і суші, вплив агроте­хнічних заходів, які проводяться на водозаборах, на стік та ін.

Завершальним етапом гідрологічних досліджень, які виконуються будь-яким із вказаних методів, є теоретичний аналіз одержаних ре­зультатів. Він базується, з одного боку, на використанні законів фізи­ки, а з іншого - на географічних закономірностях просторово-часових змін гідрологічних характеристик. Нині для цього широко використо­вуються методи математичного й імітаційного моделювання, систем­ного аналізу, гідролого-географічних узагальнень.

Проектування гідротехнічних споруд, меліоративних систем, сис­тем водопостачання, їх будівництво та експлуатація потребують знання кількісних характеристик елементів водного режиму водотоків: середніх і крайніх (найбільших і найменших) величин рівнів во­ди, витрат води, величин випаровування з водної поверхні, розмив- ної дії потоку тощо. Матеріали спостережень дають можливість одер­жати ці величини лише за період спостережень, чого часто недоста­тньо для встановлення необхідних параметрів, особливо екстремаль­них значень. Отримати крайні значення елементів водного режиму,визначити ступінь імовірності очікування цих величин,встановити типові риси режиму для водотоків певних територій можна за допо­могою методів математичної статистики і теорії ймовірності, які ду­же широко застосовуються в гідрології.