1. Задачи гидрологии

Глобальная цель — изучение гидросферы, но если конкретизировать, то задачи делятся на:

• Инвентаризация водных ресурсов: Сколько у нас воды? Где она? (Составление кадастров).

• Изучение водного режима: Как меняется уровень рек по сезонам? Когда ждать паводка?

• Прогнозирование: Предсказание наводнений, засух, ледостава.

• Оценка качества воды: Гидрохимия и загрязнение.

• Обоснование гидротехнического строительства: Данные для постройки ГЭС, мостов, дамб.

2. Отрасли гидрологии (Структура науки)

Гидрология — это большая "семья" наук. Классически её делят по объектам изучения:

1. Гидрология суши (самый обширный раздел для нас):

   • Потамология: учение о реках (от греч. potamos — река).

   • Лимнология: учение об озерах (limne — озеро).

   • Гляциология: наука о льдах (ледники, снежный покров).

   • Болотоведение: (иногда называют тельматология) — изучение болот.

2. Океанология: изучает Мировой океан.

3. Гидрогеология: изучает подземные воды (часто идет как отдельная геологическая дисциплина, но тесно связана с гидрологией).

Также гидрологию делят по методам и целям:

• Общая гидрология: изучает общие закономерности (наш предмет сейчас).

• Гидрометрия: наука об измерениях (как и чем мерить воду).

• Инженерная гидрология: прикладные расчеты для строительства.

• Гидрография: описание конкретных водных объектов (рек, озер) определенной территории.

3. Предмет и составные части общей гидрологии

Предмет общей гидрологии — это сами водные объекты (реки, озера, моря) и общие закономерности процессов, протекающих в них (круговорот воды, термический режим, динамика водных масс).

В состав общей гидрологии входят разделы, изучающие физические свойства воды, химический состав, и, что важно, водный баланс. Уравнение водного баланса — это "альфа и омега" гидролога:

$$P = Q + E + \Delta S$$

Где $P$ — осадки, $Q$ — сток, $E$ — испарение, $\Delta S$ — изменение запаса влаги.

4. Методы гидрологических исследований

Как мы получаем данные? Есть 4 основных метода:

1. Стационарный метод

Это основа гидрологии. Наблюдения проводятся непрерывно в одной точке по единой методике годами и десятилетиями.

• Гидрологические посты и станции: Специально оборудованные места на реках.

• Что меряют: Уровень воды (рейкой), температуру, ледовые явления.

2. Экспедиционный метод

Выезды на объекты, где нет станций. Это разовые, но детальные обследования.

• Пример: Изучение последствий паводка или экспедиция к истоку реки для уточнения его координат.

3. Экспериментальный метод

• Полевой эксперимент: Например, выливаем краску в реку, чтобы измерить скорость течения или диффузию (метод трассеров).

• Лабораторный эксперимент: Моделирование русла реки в уменьшенном масштабе в гидролотке.

4. Дистанционные методы (Аэрокосмические)

Современный тренд. Использование спутниковых снимков для оценки снежного покрова, площади разливов рек или мутности воды в океане.

В гидрометрии (в рамках стационарного метода) используют специальные приборы. Самый классический — гидрометрическая вертушка для измерения скорости течения.

3. Основные этапы развития гидрологических исследований. Гидрометеорологическая служба и контроль природной среды.

4. Круговорот воды в природе. Внутриматериковый влагооборот. Водный баланс земного шара.

5. Водообмен водных объектов земного шара. Классификация водных объектов по водообмену.

6. Основные физические и химические свойства воды и их влияние на гидрологический режим водоемов и водотоков.

7. Виды воды в порах горных пород и почв, механизм их движения.

8. Теория происхождения подземных вод.

9. Виды залегания подземных вод. Воды почвенные, грунтовые и межпластовые, безнапорные, напорные (артезианские).

10. Движение подземных вод. Инфильтрация воды. Ламинарный и турбулентный режим движение подземных вод. Формула Дарси.

11. Типы питания и режима почвенных и грунтовых вод.

12. Типы гидравлической связи подземных и речных вод.

13. Химический состав подземных вод и их минерализация. Минеральные волы и их распространение на территории РФ.

14. Роль подземных вод в гидрологических и физико-географических процессах, их значение в народном хозяйстве.

15. Продольные профили рек. Стадии развития рек. Гидрологический режим рек в верхнем, среднем и нижнем течении.

16. Механизм течения реки. Закономерности ламинарного и турбулентного движения (Дарсн и Шези). Виды движения воды в потоках: установившееся (равномерное, неравномерное) и неустановившееся.

17. Особенности движения воды в руслах рек.

18. Колебания уровней рек и факторы, влияющие на них. Водомерные посты. Первичная обработка наблюдений за уровнем воды.

19. Скорость течения воды и ее распределение по вертикали и живому сечению.

20. Расход воды и методы его определения (гидрометрической вертушкой, по кривым расходов, поверхностными поплавками)

21. Гидрограф стока реки и его расчленение по видам питания.

22. Классификации рек по типам водного режима Б.Д. Зайкова. М.И. Львовича и др.

23. Многолетние колебания речного стока, характеристики водного стока, нормы и карты стока.

24. Распределение среднемноголетнего годового стока воды по территории РФ.

25. Внутригодовое распределение речного стока и факторы, влияющие на него.

26. Тепловой и ледовый режим рек. Фазы ледового режима рек и температура воды в реках и её изменения.

27. Фазы гидрологического режима (половодье, паводки, межень), их характеристики, время наступления и продолжительность в различных физико-географических условиях.

28. Энергия и работа водных потоков Понятие о потенциальных и технических гидроэнергетических ресурсах,

29. Мутность воды в живом сечении и по длине реки Селевые потоки. Распределение мутности и стока наносов рек на территории СНГ.

30. Взвешивание частиц в потоке. Гидравлическая крупность наносов. Основные количественные Характеристики стока взвешенных речных наносов.

31. Перемещение влекомых наносов по дну реки. Начальная скорость донного влечения. Формула Эри. Расход влекомых наносов.

32. Характерные формы русловых образований (микро-, мезо- и микроформы). Меандрирование.

33. Устья рек; дельты и эстуарии условия их образования. Особенности гидрологического режима на устьевом участке реки и на устьевом взморье.

34. Происхождение котловин озёр. Классификация озёр по происхождению.

35. Основные морфометрические характеристики озёр, батиграфические и объёмные кривые озера и их практическое применение.

36. Водный баланс озёр и особенности его расчёта.

37. Волнения в озёрах: элементы волны. Затухание волн с глубиной, деформация воли под действием ветра и у берега. Интерференция и рефракция волн.

38. Течения, сгонно-нагонные явления, сейши в озёрах и водохранилищах.

39. Особенности формирования прямой и обратной термической стратификации в озёрах. Стагнация и циркуляция.

40. Вертикальная и горизонтальная термическая неоднородность.

41. Термические классификации озёр (Фореля, В. Хомскиса. А. Тихомирова, Хатчинсона и др.).

42. Химический состав воды и особенности газового режима озер.

43. Круговорот органического вещества в озере. Трофическая классификация озёр.

44. Гидробиология водоёмов. Основные группы водных организмов (гидробионтов): планктон, нектон, бентос, условия их обитания. Первичная продукция и биомасса.

45. Донные отложения озёр и водохранилищ. Заиление водохранилищ.

46. Высшая водная растительность и зарастание водоёмов. Схема

зарастания озера и водохранилища.

47. Стадии эволюции озёр и водохранилищ.

48. Водохранилища: назначение, морфологические тины и основные гидроморфологические характеристики.

49. Виды регулирования поверхностного стока водохранилищ.

50. Происхождение болот, торфонакопление. Типы болот; условия их питания. характер их растительности.

51. Строение, морфология и гидрография торфяных болот. Водный режим болот.

52. Термический режим болот, особенности замерзания и оттаивания. Движение воды в болотах.

53. Снеговая линия, ее положение на земном шаре. Орографическая и климатическая снеговая линия.

54. Особенности образования и гидрологического режима ледников. 54. Типы ледников и их значение в режиме рек и народном хозяйстве.

55. Принципы гидрологического районирования.

56. Гидрометрические приборы и гидрологические справочники. Государственный водный кадастр.

57. Водные ресурсы, их виды. принципы комплексного использования и охраны водных ресурсов. Основы водного законодательства.

58. Гидрохимия как наука. Краткий исторический очерк. Современное состояние и задачи гидрохимических исследований.

59. Теоретические основы гидрохимии. Строение вещества и закономерности протекания химических процессов. Химический состав природных вод.

60. Природная вода как многокомпонентный раствор; концентрация растворов и способы ее выражения; главные ионы; классификация вод по pH; растворенные газы; биогенные вещества; органическое вещество; микрокомпоненты и их значения.

61. Терминология. Гидрохимическая информация. Гидрохимические карты.

62. Гидрохимическая съемка. Гидрохимические наблюдения.

63. Гидрохимические показатели качества воды. Гидрохимический режим.

64. Формирование химического состава природных вод Природныенапорных вод. Изменение природной зональности химического состава под действием антропогенных факторов и процессов.

75. Общие представления о методах химического анализа природных вод. Химические методы.

76. Электрохимические методы анализа природных вод.

77. Оптические методы анализа природных вод.

67. Общая и региональная гидрохимия. Гидрохимия атмосферных осадков (химический состав атмосферных осадков; происхождение и формирование состава атмосферных осадков). Изменение химического состава атмосферных осадков под действием антропогенного влияния.

68. Гидрохимия рек (формирование химического состава вод на водосборе; общие закономерности формирования химического состава речных вод; гидрохимический режим главных ионов и т.д.). Изменение химического состава вод под действием антропогенного влияния.

69. Гидрохимия озер и искусственных водоемов. Изменение химического состава под действием антропогенного влияния.

70. Особенности химического состава подземных вод. Грунтовые воды. Изменение качества грунтовых вод под действием антропогенного влияния.

71. Напорные (артезианские) воды. Минеральные воды. Изменение химического состава вод под действием антропогенного влияния.

72. Гидрохимическая зональность. Зональность атмосферных осадков. Изменение природной зональности химического состава под действием антропогенных факторов и процессов.

73. Зональность поверхностных вод. Изменение природной зональности химического состава под действием антропогенных факторов и процессов. 74. Зональность грунтовых и напорных вод. Изменение природной зональности химического состава под действием антропогенных факторов и процессов.

75. Общие представления о методах химического анализа природных вод. Химические методы.

76. Электрохимические методы анализа природных вод.

77. Оптические методы анализа природных вод.

78. Хроматографические, хромато- масс-спектрометрические методы определения состава природных вод.

79. Оценка качества воды для питьевых, технических и ирригационных целей.

80. Качество воды для хозяйственно-питьевых целей, для технических целей. Оценки пригодности природных вод для орошения.

81. Гидрохимические исследования на водных объектах.

82. Проведение гидрохимических работ у водного объекта.

83. Техника безопасности при выполнении гидрохимических работ. 84. Гидрохимические и гидробиологические исследования на сети ОГСНК.

85. Обобщение материалов гидрохимических наблюдений. Цели и задачи обобщения материалов, гидрохимических наблюдений.

86. Государственный учет вод и государственный водный кадастр.

87. Мониторинг загрязнения водных объектов и охрана поверхностных вод от загрязнения.

88. Источники поступления загрязняющих веществ в водные объекты и загрязнение поверхностных вод.

89. Охрана вод от загрязнения. Гидрохимия на службе мониторинга охраны вод.

90. Прогнозирование изменений химического состава поверхностных вод. Оперативное прогнозирование.

91. Долгосрочное прогнозирование изменений химического состава поверхностных вод.

92. Экологические катастрофы. Анализ причин современных крупных экологических катастроф и оценка их негативного воздействия на поверхностные воды.