Заключення Новітній етап розвитку гідрології

Люба наука проходить певні етапи розвитку, що визначаються як внутрішніми закономірностями, фундаментальними дослідженнями і відкриттями, так і зовнішніми факторами — вимогами практики, змінами об’єктів досліджень, загальнонауковими тенденціями, зміною методології, розвитком близьких, суміжних наук. В умовах сучасної загальної екологізації науки в цілому, а також значних антропогенних змін водних об’єктів та гідрологічних процесів виникає логічне запитання: чи не веде це до нового етапу розвитку гідрології? Відповідь напевно повинна бути позитивною. Екологічні запити створюють принципово нові підходи. Якщо раніше основними завданнями гідрології вважалися: як забезпечити достатню кількість води для використання?, як правильно оцінити (розрахувати, спрогнозувати) цю кількість?, то тепер акценти зміщуються на якість. Весь гідрологічний режим водних об’єктів та територій врешті буде переглянуто «крізь призму» якості.

Крім того інтенсивно розвиваються змінені, штучні водні об’єкти, водно-господарські, водно-технічні системи, які також повинні бути введені в коло питань загальної гідрології. «Класична» гідрологія ще далеко не вичерпала свій ресурс, вона продовжує розвиватися. Але її вже суттєво доповнюють галузі пов’язані з проблемами оптимізації використання природних вод (гідроекологія, екогідрологія, рекреаційна гідрологія, науки пов’язані з водним господарством, водне право, історична гідрологія та інші). Багато питань ще мало досліджені. Розвиток комплексу гідрологічних наук стимулює також увагу до методологічних питань, прогресу загальної гідрології.

В теперішній час продовжується дослідження гідрологічних процесів у різних типах водних об’єктів, а також на глобальному рівні; розвиваються системи спостережень, моніторингу, обліку вод; вдосконалюються методи гідрологічних розрахунків та прогнозів, методи моделювання гідрологічних явищ та процесів; поглиблюються знання про основні географічні закономірності формування водних ресурсів, режиму водних об’єктів, розширюються палеогідрологічні уявлення; формуються знання про роль води в різноманітних природних екосистемах, ландшафтах, про гідрогеохімічні процеси. Сучасна гідрологія характеризується також прогресом теоретичних, методологічних та методичних основ та поглядів, використанням новітніх наукових досягнень.

Важливою складовою розвитку гідрології є гідрологічна освіта. Це стосується не тільки підготовки спеціалістів-гідрологів, океанологів, але і суміжних, споріднених спеціальностей. Система освіти повинна відповідати стану розвитку науки, практичним запитам у даній галузі, а також сучасному рівню вимог до освіти в цілому.

Список рекомендованої літератури

1. Бисвас А.К. Человек и вода. Из истории гідрологии. /Пер. с англ./ Л.: Гидрометеоиздат, 1975. — 288 с.

2. Богословський Б.Б., Самохин А.А., Соколов Д.П. Общая гідрология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 422 с.

3. Винников С.Д., Проскуряков Б.В. Гидрофизика. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988. — 348 с.

4. Давыдов Л.К., Дмитриева А.А., Конкина Н.Г. Общая гидрология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — 462 с.

5. Догановский А.М., Малинин В.Н. Гидросфера Земли. — С. — Пб.: Гидрометеоиздат, 2004. — 630 с.

6. Егоров Н.И. Физическая океанография. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974 — 455 с.

7. Жуков Л.А. Общая океанология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 376 с.

8. Карасев И.Ф., Васильев А.В., Субботина Е.С. Гидрометрия. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991 . — 376 с.

9. Левківський С.С., Хільчевський В.К., Ободовський О.Г. та ін. Загальна гідрологія. — К.: Фітосоціоцентр, 2000. — 264 с.

10. Лосев К.С. Вода. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 272 с.

11. Лучшева А.А. Практическая гидрология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 440 с.

12. Михайлов В.Н., Добровольский А.Д. Общая гидрология. — М.: Высшая школа, 1991. — 368 с.

13. Михайлов Л.Е. Гидрогеология — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 263 с.

14. Ободовський О.Г. Руслові процеси. — К.: ВПЦ “Київський університет”, 1998. — 134 с.

15. Основи загальної гідрології / За ред. С.С. Левківського. — К.: Вища школа, 1975. — 190 с.

16. Самохин А.А., Соловьева Н.Н. Догановский А.М. Практикум по гидрологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 296 с.

17. Синюков В.В. Вода известная и неизвестная. — М.: Знания, 1987. — 176 с.

18. Сніжко С.І. Оцінка та прогнозування якості природних вод. —К.: “Ніка-Центр”, 2001. — 264 с.

19. Сненглер О.А. Слово о воде. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 152 с.

20. Спицын Н.П., Соколова В.А. Общая и речная гидравлика. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — 359 с.

21. Степанов В.Н. Природа мирового океана. — М.: “Просвещение”, 1982. — 192 с.

22. Хільчевський В.К. Водопостачання і водовідведення: гідроекологічні аспекти. — К.: ВПЦ “Київ. ун-т”, 1999. — 319 с.

23. Хільчевський В.К. Гідрохімія океанів і морів. — К.: ВПЦ “Київ. ун-т”, 2003. — 114 с.

24. Чеботарев А.Н. Общая гидрология. — Л.: Гідрометеоиздат, 1975. — 544 с.

25. Чеботарев А.Н. Гидрологический словарь. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978. — 308 с.

26. Ющенко Ю.С. Геогідроморфологічні закономірності розвитку русел. — Чернівці: “Рута”, 2005. — 320 с.

Зміст

Передмова . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Ч а с т и н а 1 Наука про природні води . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 4

Розділ 1.1. Предмет і об’єкт гідрологічних досліджень . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.1.1. Уявлення про природні води до Нового часу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.1.2. Формування основ наукової гідрології . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.1.3. Сучасна гідрологія . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.1.6. Колообіги та циркуляції природних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 20

1.1.7. Зміни водних об’єктів в часі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.1.8. Основні гідрологічні поняття та терміни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Розділ 1.2. Фундаментальні основи гідрологічних досліджень . . . . . . . . 27

1.2.1. Молекули та надмолекулярні структури води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1.2.2. Агрегатні стани та фазові переходи води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 33

1.2.3. Густина води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

1.2.4. Теплові властивості води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

1.2.5. В’язкість, поверхневий натяг та змочування . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

1.2.6. Деякі фізичні властивості снігу та льоду . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

1.2.7. Умови перебування води в ґрунтах та породах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

1.2.8. Механіка рідини і дослідження природних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

1.2.9. Основи статики природних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

1.2.10. Загальні поняття та визначення гідродинаміки . . . . . . . . . . . . .. . . . . 60

1.2.11. Види руху водних потоків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

1.2.12. Два режими руху рідини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

1.2.13. Рівняння нерозривності . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 74

1.2.14. Рівняння Бернуллі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

1.2.15. Рух поверхневих водотоків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

1.2.16. Спокійні та бурхливі потоки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

1.2.17. Приклади ламінарного руху . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

1.2.18. Течії у водойомах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

1.2.19. Хвилі у воді . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

1.2.20. Стратифікація, стійкість та переміщування природних вод . . . .. . . 111

1.2.21. Природні води як хімічний розчин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

1.2.22. Основні типи домішок у природних водах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

1.2.23. Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу . . . . . . 122

1.2.24. Забруднення та якість природних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 124

Розділ 1.3. Методи гідрологічних досліджень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

1.3.1. Математичні методи, інформатика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

1.3.2. Системний підхід . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

1.3.3. Експеримент та моделювання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

1.3.4. Порівняння, типізація, класифікація . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

1.3.5. Історичний метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 131

1.3.6. Прогнозування . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 132

1.3.7. Експедиційний метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

1.3.8. Вимірювання, спостереження, моніторинг . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 134

1.3.9. Балансові методи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 137

1.3.10. Картографічні методи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 140

1.3.11. Географо-гідрологічні методи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

1.3.12. Еколого-гідрологічні методи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Ч а с т и н а 2. Гідрологія водних об’єктів . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Розділ 2.1. Гідрологія океанів і морів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

2.1.1 . Поділ Світового океану . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

2.1.2. Рельєф дна та донні відклади Світового океану . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

2.1.3. Розподіл основних гідрологічних характеристик

та водні маси океану. Процеси перемішування . . . . . . . . . . . .. . . . . 153

2.1.4. Морський лід . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

2.1.5. Морські хвилі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

2.1.6. Припливи в океані . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

2.1.7. Морські течії . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

2.1.8. Рівень океанів і морів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

2.1.9. Життя в океані . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

2.1.10. Моря України . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

Розділ 2.2. Гідрологія льодовиків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

2.2.1. Процеси утворення льодовиків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

2.2.2. Рух льодовиків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 186

2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна

сітка льодовиків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

2.2.4. Баланс та режим льодовиків . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

2.2.5. Процеси та явища пов’язані з льодовиками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

Розділ 2.3. Гідрологія підземних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

2.3.1. Походження підземних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

2.3.2. Класифікації підземних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

2.3.3. Води зони аерації . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

2.3.4. Ґрунтові води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

2.3.5. Артезіанські води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

2.3.6. Підземні води у тріщинуватих та закарстованих породах . . . . . . . . 205

2.3.7. Структури підземної гідросфери . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

2.3.8. Рух підземних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

2.3.9. Підземний стік . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані з підземними водами . . .. . . 216

Розділ 2.4. Гідрологія річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

2.4.1. Річкові системи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

2.4.2. Річкові водозбори . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

2.4.3. Річкові долини . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

2.4.4. Русла та заплави річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

2.4.5. Рух води в річках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

2.4.6. Поняття про водний режим річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

2.4.7. Процеси водного живлення річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

2.4.8. Аналіз водного режиму річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

2.4.9. Рівневий режим річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

2.4.10. Утворення та основні характеристики річкових наносів . . . . . . . . . 246

2.4.11. Основні категорії та стік наносів . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

2.4.12. Поняття про русловий процес річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258

2.4.14. Термічний режим річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

2.4.15. Льодовий режим річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

2.4.16. Гідрохімічний режим та особливості гідробіології річок . . . . . . . . 266

Розділ 2.5. Гідрологія озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

2.5.1. Котловини озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

2.5.2. Морфометрія та морфологія озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

2.5.3. Термічний режим озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

2.5.4. Льодовий режим озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

2.5.5. Динаміка озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

2.5.6. Водний режим озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

2.5.7. Гідрохімічні та гідробіологічні особливості озер . . . . . . . . . . . . . . . . 287

2.5.8. Донні відклади озер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Розділ 2.6. Гідрологія особливих типів водних об’єктів . . . . . . . . .. . . . . 291

2.6.1. Сніговий покрив . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

2.6.2. Гідрологічні явища та процеси в зоні багаторічної мерзлоти

та холодного клімату . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

2.6.3. Селі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

2.6.4. Гідрологія водосховищ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

2.6.5. Канали та гідромеліоративні системи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

2.6.6. Гідрологія боліт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

2.6.7. Гідрологія гирл річок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

Ч а с т и н а 3. Загальні гідрологічні явища та процеси . 316

Розділ 3.1. Природні води і атмосфера Землі . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

3.1.1. Кліматична система Землі і природні води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

3.1.2. Взаємодія океану та атмосфери . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 321

3.1.3. Атмосферна ланка колообігу води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

Розділ 3.2. Водний баланс та стік води з суходолу . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

3.2.1 Водний баланс територій . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 332

3.2.2. Формування стоку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

3.2.3. Стік води в річках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

Розділ 3.3. Природні води і тверде тіло Землі . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 345

3.3.1. Літосфера та підземні води . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346

3.2.2. Ендогенний вплив на поверхневу гідросферу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

3.3.3. Природні води і рельєф . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

3.3.4. Гідрогенні відклади та акумулятивні утворення . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Розділ 3.4. Природні води та еволюційні процеси . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

3.4.1. Еволюція географічної оболонки та її складових . . . . . . . . . . . . . . . . 352

3.4.2. Біогенний етап розвитку природних вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

3.4.3. Антропогенний етап розвитку природних вод . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 356

Заключення. Новітній етап розвитку гідрології . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 360

Список рекомендованої літератури . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 362

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

Ющенко Юрій Сергійович, Гринь Григорій Іванович, Масікевич Юрій Григорович, Моісеєв Віктор Федорович, Солодкий Володимир Дмитрович, Змарада Анатолій Олександрович, Байрачний Володимир Борисович

ГІДРОЛОГІЯ

Навчальний посібник

Підписано до друку 12.12.2005 р. Формат 60 х 90 1/16. Папір офсетний. Гарнітура Таймс.

Ум. др. арк. 21,39. Зам. 05-28. Тираж 300 прим. Ціна договірна.

Друк видавництва редакції «Зелена Буковина», 58012, м. Чернівці, вул. Некрасова, 27. Тел. (0372) 58-48-59.

Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи до Державного реєстру видавців, виготівників і розповсюджувачів видавничої продукції — ДК № 563 від 10 серпня 2001 р.