- •Ющенко ю.С.
- •Чернівці Зелена Буковина 2005
- •Наука про природні води
- •Предмет і об’єкт гідрологічних досліджень
- •1.1.1. Уявлення про природні води до Нового часу
- •1.1.2. Формування основ наукової гідрології
- •1.1.3. Сучасна гідрологія
- •1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології
- •1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі
- •1.1.6. Колообіги та циркуляції природних вод
- •Середньорічний водний баланс Землі [12]
- •1.1.7. Зміни водних об’єктів в часі
- •1.1.8. Основні гідрологічні поняття та терміни
- •Фундаментальні основи гідрологічних досліджень
- •1.2.1. Молекули та надмолекулярні структури води
- •1.2.2. Агрегатні стани та фазові переходи води
- •1.2.3. Густина води
- •1.2.4. Теплові властивості води
- •1.2.5. В’язкість, поверхневий натяг та змочування
- •1.2.6. Деякі фізичні властивості снігу та льоду
- •1.2.7. Умови перебування води в ґрунтах та породах
- •1.2.8. Механіка рідини і дослідження природних вод
- •1.2.9. Основи статики природних вод
- •1.2.10. Загальні поняття та визначення гідродинаміки
- •1.2.11. Види руху водних потоків
- •1.2.12. Два режими руху рідини
- •1.2.13. Рівняння нерозривності
- •1.2.14. Рівняння Бернуллі
- •1.2.15. Рух поверхневих водотоків
- •1.2.16. Спокійні та бурхливі потоки
- •1.2.17. Приклади ламінарного руху
- •1.2.18 Течії у водойомах
- •1.2.19. Хвилі у воді
- •1.2.20. Стратифікація, стійкість та перемішування природних вод
- •1.2.21. Природні води як хімічний розчин
- •1.2.22. Основні типи домішок у природних водах
- •Головні іони в океанічних водах (за с. Бруєвичем)
- •1.2.23 Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу
- •1.2.24. Забруднення та якість природних вод
- •Методи гідрологічних досліджень
- •1.3.1. Математичні методи, інформатика
- •1.3.2. Системний підхід
- •1.3.3. Експеримент та моделювання
- •1.3.4. Порівняння, типізація, класифікація
- •1.3.5. Історичний метод
- •1.3.6. Прогнозування
- •1.3.7. Експедиційний метод
- •1.3.8. Вимірювання, спостереження, моніторинг
- •1.3.9. Балансові методи
- •1.3.10. Картографічні методи
- •1.3.11. Географо-гідрологічні методи
- •1.3.12. Еколого-гідрологічні методи
- •Гідрологія водних об’єктів
- •Гідрологія океанів і морів
- •2.1.1. Поділ Світового океану
- •Основні характеристики океанів
- •2.1.2. Рельєф дна та донні відклади Світового океану
- •2.1.3. Розподіл основних гідрологічних характеристик та водні маси океану. Процеси перемішування
- •2.1.4 Морський лід
- •2.1.5. Морські хвилі
- •2.1.6. Припливи в океані
- •2.1.7. Морські течії
- •2.1.8. Рівень океанів і морів
- •2.1.9. Життя в океані
- •2.1.10. Моря України
- •Гідрологія льодовиків
- •2.2.1. Процеси утворення льодовиків
- •2.2.2. Рух льодовиків
- •2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна сітка льодовиків
- •2.2.4. Баланс та режим льодовиків
- •2.2.5. Процеси та явища пов’язані з льодовиками
- •Гідрологія підземних вод
- •2.3.1. Походження підземних вод
- •2.3.2. Класифікації підземних вод
- •2.3.3. Води зони аерації
- •2.3.4. Ґрунтові води
- •2.3.5. Артезіанські води
- •2.3.6. Підземні води у тріщинуватих та закарстованих породах
- •2.3.7. Структури підземної гідросфери
- •2.3.8. Рух підземних вод
- •2.3.9. Підземний стік
- •2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані з підземними водами
- •Гідрологія річок
- •Найбільші річки світу
- •2.4.1. Річкові системи
- •2.4.2. Річкові водозбори
- •2.4.3. Річкові долини
- •2.4.4. Русла та заплави річок
- •2.4.5. Рух води в річках
- •2.4.6. Поняття про водний режим річок
- •2.4.7. Процеси водного живлення річок
- •2.4.8. Аналіз водного режиму річок
- •2.4.9. Рівневий режим річок
- •2.4.10. Утворення та основні характеристики річкових наносів
- •2.4.11. Основні категорії та стік наносів
- •2.4.12. Поняття про русловий процес річок
- •2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу
- •2.4.14. Термічний режим річок
- •2.4.15. Льодовий режим річок
- •2.4.16. Гідрохімічний режим та особливості гідробіології річок
- •Гідрологія озер
- •Найбільші озера світу
- •2.5.1. Котловини озер
- •2.5.2. Морфометрія та морфологія озер
- •2.5.3. Термічний режим озер
- •2.5.4. Льодовий режим озер
- •2.5.5. Динаміка озер
- •2.5.6. Водний режим озер
- •2.5.7. Гідрохімічні та гідробіологічні особливості озер
- •2.5.8. Донні відклади озер
- •Гідрологія особливих типів водних об’єктів
- •2.6.1. Сніговий покрив
- •2.6.2. Гідрологічні явища та процеси в зоні багаторічної мерзлоти та холодного клімату
- •2.6.4. Гідрологія водосховищ
- •2.6.5. Канали та гідромеліоративні системи
- •2.6.6. Гідрологія боліт
- •2.6.7. Гідрологія гирл річок
- •Типи гирлових областей річок
- •Загальні гідрологічні явища та процеси
- •Природні води і атмосфера Землі
- •3.1.1. Кліматична система Землі і природні води
- •Характеристики складових кліматичної системи Землі
- •3.1.2. Взаємодія океану та атмосфери
- •3.1.3. Атмосферна ланка колообігу води
- •Водний баланс та стік води з суходолу
- •3.2.1. Водний баланс територій
- •3.2.2. Формування стоку
- •3.2.3. Стік води в річках
- •Природні води і тверде тіло Землі
- •3.3.1. Літосфера та підземні води
- •3.2.2. Ендогенний вплив на поверхневу гідросферу
- •3.3.3. Природні води і рельєф
- •3.3.4. Гідрогенні відклади та акумулятивні утворення
- •Природні води та еволюційні процеси
- •3.4.1. Еволюція географічної оболонки та її складових
- •3.4.2. Біогенний етап розвитку природних вод
- •3.4.3. Антропогенний етап розвитку природних вод
- •Заключення Новітній етап розвитку гідрології
Методи гідрологічних досліджень
Метод (гр. methodos) — буквально «шлях до мети, до чогось». Методи наукових досліджень вказують шлях до наукової істини, до розуміння законів природи, суспільства, мислення. Метод має об’єктивну та суб’єктивну сторони. Суб’єктивна пов’язана з особливостями мислення та діяльності вченого, або групи вчених. Об’єктивність методу, як і теорії, забезпечується випробовуванням на практиці. Методи умовно поділяють на філософський (найбільш загальний), загально-наукові, часткові (для певних наук), спеціальні та специфічні. До загальнонаукових відносять: спостереження, порівняння, рахунок, вимірювання, експеримент, узагальнення, абстрагування, формалізацію, аналіз та синтез, індукцію та дедукцію, аналогію, ідеалізацію, моделювання, введення ієрархії (ранжирування), а також аксіоматичний, гіпотетичний, історичний та системний методи.
Методи, як і теорії, розвиваються історично, вдосконалюються разом з наукою. Певні сукупності методів називають методиками, а всю сукупність методів і вчення про методи науки — її методологією. Як і люба складна система методологія це не просто арифметична сума методів, а стратегія досліджень, що сприяється на знання найвищого рівня узагальнення, тобто на теоретичне ядро науки разом із загальнонауковими та філософськими уявленнями.
Якщо розглядати всю систему методів певної науки на різних ієрархічних рівнях, то вона за об’ємом наближається до самого предмету науки, оскільки охоплює всі види досліджень. Відповідно ми не можемо в даному розділі дати скільки-небудь повний огляд методів гідрологічних досліджень, а зупинимося лише на деяких основних їх групах та видах.
1.3.1. Математичні методи, інформатика
Майже 400 років тому великий Галілео Галілей сказав: «Філософія написана у грандіозній книзі — природі, яка відкрита для всіх і кожного, хто навчився розуміти її мову та знаки, якими вона написана. Написана ж вона математичною мовою, а знаки її — математичні формули». Але він же сказав: «Легше пізнати рух світил небесних, ніж закони руху маленького струмка». Ступінь математизації різних галузей наук про Землю, і в тому числі гідрології, суттєво різний. Це пов’язано зі складністю досліджуваних об’єктів. Тому небезпідставним є питання про коректність використовування тих чи інших математичних методів, або підходів. Поряд з цим існують традиційні напрямки, де застосування математичних методів є необхідністю. Наприклад, в обробці даних спостережень, або експериментів (а також при плануванні цих робіт) широко використовують імовірностно-статистичні методи.
Вони також є основними в гідрологічних розрахунках. За їх допомогою вивчають закономірності просторового розподілу та повторюваності в часі гідрологічних характеристик, похибок їх вимірювань та розрахунку. Поряд з цим поєднання географічних та статистичних методів досліджень, на думку Д.Л. Соколовського, «дозволяє врахувати за допомогою сумарних параметрів та коефіцієнтів як вплив географічного середовища, в якому відбуваються гідрологічні процеси, так і стохастичний характер більшості гідрологічних залежностей, що підкоряються імовірностним законам...».
Іншою важливою галуззю застосування математичних методів в гідрології є аналіз фізичних процесів з використанням фундаментальних залежностей (систем рівнянь) фізики та математичної фізики. Термогідродинамічні та інші геофізичні процеси лежать в основі динаміки водних об’єктів, а значить, і переносу домішок, енергії, інформації, На основі систем основних та додаткових рівнянь та залежностей будують (розвивають) математичні моделі, проводять фізико-математичний аналіз.
Застосування математичних методів необхідно також в інформаційних технологіях, при розробці методів, приладів та обладнання для спостережень, моніторингу водного середовища, при складанні та обробці карт та планів, в аналізі прикладних питань, в гідропрогнозах, системних дослідженнях і у багатьох інших випадках. Тому і спектр методів дуже великий.
Надзвичайно важливою методологічною рисою сучасних досліджень є погляд на гідрологічні (та інші природні) процеси як поєднання детермінованих та випадкових (стохастичних) складових, а також хаосу та порядку. У зв’язку із цим трансформуються і математичні методи.
У теперішній час важливою рисою гідрологічних досліджень є також застосування інформаційних технологій. Це системи спостереження та контролю, банки даних, системи створення та обробки карт, розрахунку динаміки забруднень, попередження про небезпечні явища та багато інших.