Гидрология – комплекс наук о природных водах и гидрологических процессах, изучающих закономерности распространения и режим различных типов вод на Земле.

Объект: вода и её образования.

Предмет: процессы в водных объктах.

Задачи: рассмотрение основных и общих закономерностей природных процессов водных объектов; установление закономерностей кругооборота воды на планете; изучение водных объектов Земли, их типологии и распространение; рассмотрение гидрологических процессов как ведущего фактора в жизни геооболочки; изучение рационального использования водных ресурсов для хозяйства.

Состав науки: общая гидрология (общие закономерности), региональная гидрология (конкретные водные объекты в отдельных регионах), прикладная г. – инженерная ( способы адаптации водных объектов под человека, строительство, дренаж…), экспериментальная (проверка теории, моделирование).

Общая гидрология: гидрология океана и гидрология вод суши.

Гидрология связана с физикой, химией, математикой.

Методы: полевые (экспедиционные, стационарные, дистанционные), экспериментальные (лабораторные, натурные), теоретические (статистические, системного анализа, моделирования).

Вода – самый распространенный на земле минерал. Образует различные водоемы, содержится в воздухе в виде пара, существует в твердом виде (ледники, снежники), а так же в связанном состоянии в составе минералов, клеток растений и животных и т. д.

Вода представляет собой важный климатический, геологический, биологический (и т. д.) фактор. Посредством воды осуществляется обмен веществом и энергией между различными географическими районами.

Вода имеет высокую теплоемкость: 1 см³ воды нагревает на 1^оС 3134 см³ воздуха. Воды мирового океана – аккумулятор тепла планеты. Вода – источник жизни на планете.

Водные объекты – скопление природных вод на земной поверхности или в верхних слоях з.к., обладающих определенным гидрологическим режимом. 3 группы водных объектов: водоемы, водотоки, особые водные объекты. Все это гидросфера. Водотоки – водные объекты с поступательным движением, водоемы – понижения з.к. заполненные водой с замедленным движением, специальные объекты – ледники, подземные воды. Гидросфера – слабопрерывистая оболочка Земли, расположенная на поверхности з.к. и в её толще, представляющая собой совокупность океанов, морей и вод суши, включая снежный покров и ледники. Водный режим – совокупность закономерно повторяющихся изменений гидрологического состояния водного объекта.

Гидрологические характеристики:

Водного режима: уровень воды, скорость течения, расход воды, объем стока и т.д.

Теплового режима: температура воды (снега, льда…), тепловой сток.

Формы и размера: длина, ширина, глубина.

Гидрохимические: минерализация, соленость.

Гидрофизические: плотность, вязкость.

Гидробиологические: биопродуктивность, состав и численность водных организмов и т. д.

Вода в жизни человека: в хозяйстве, для поддержания жизнедеятельности, в энергетике, в промышленном производстве, транспорт и т.д. Человек без воды существовать не может. Потому проводится вода всюду, где её не хватает.

Происхождение воды: из первичных газовых смесей и сплавов. Из недр Земли выделилось 34*10²³ граммов воды. Ювенильная вода – новая из гейзеров, недр земли. Сегодня из литосферы ежегодно появляется 0,3-0,4 млн. м³ воды.

Гипотезы: 1) ледяные метеориты. 15 тыс. т метеоритного вещества в сутки падает на землю, 0,5% - лед. За 3,5 млрд лет – 900 км³ (вспомогательная гипотеза); 2) водород и кислород попали на Землю ионами, затем соединились. Н₂ выделился из космоса, связей МеНn, в процессе вторичного разогрева Н₂ соединялся с О₂.

Состав воды. Н₂ – 11,19%, О₂ – 88,81%. Н¹, О¹⁶ Кислород – акцептор, водород – донор. Молекула воды – диполь. Водяные молекулы ассоциируются в группы. Из-за дипольности – высокая ионизирующая способность – хороший растворитель. Н₂Огаз – простые молекулы – гидроли. Н₂Оводы – смесь гидролей, дигидролей, тригидролей (тетраэдр). Н₂Олед – гексагональная структура. Температура оказывает большое влияние на плотность воды. Она максимальна при 4^оС. Изотопный состав воды: три изотопа водорода: протий¹, дейтерий², тритий³. кислород имеет 6 изотопов – от О¹⁴ – до О¹⁹ . Возможны 36 видов воды. 99,7% - обычная вода. Остальные типы – 0,3%. Тяжелая вода имеет особые свойства: задерживает развитие микробов, убивает растения и микроорганизмы, угнетает высшие организмы. Её t_кип.=101,6^оС, t_зам.=9^оС.

Химические свойства воды: слабый электролит, ph – логарифм концентрации водородных ионов (моль/л) с обратным знаком. Вода – слабый раствор.

Минерализация – суммарное содержание в воде растворенных веществ [мл/л; г/л].

Соленость – содержание растворенных веществ в воде, выраженное в %о. Пресные воды <1; солоноватые 1-25; соленые 25-50; рассолы >50; рапа=60.

Содержание ионов и солей: Са⁺,Mg⁺,Na⁺,CO₃^-, SO4^2-, Cl^-

Пресные воды имеют гидрокарбонатно-кальциевый состав, солоноватые – сульфатно-натриевый и сульфатно-магниевый, соленые – хлоридно-натриевый.

Газы: О₂,N₂, CO₂, H₂S,SO₂. Источники газов: А, растения, реакции кипения, реакции жизнедеятельности, дегазация з.к.

Микроэлементы: бром, фтор, литий, барий, железо, никель, цинк, медь, свинец, кобальт, калий (⁴⁰К), рубидий, радий, цезий, азот, фосфор, кремний, углеводы, белки.

Загрязнители: нефтепродукты, ядохимикаты, удобрения, моющие средства, тяжелые металлы и радиоактивные вещества при С>ПДК.

Физические свойства: фазовый переход: 1) лед-вода tплав.=0^оС, при замерзании воды её удельный объем увеличивается на 10%, чем ниже температура – тем больше объем. При повышении давления темп.замерзания падает (маар.вп.=-12^оС). Если увеличить давление до 2 тыс атмосфер, то -22^оС. Далее увеличивать – темп.= +76^оС – горячий лед. 2) лед-пар – возгонка. 3) вода-пар. 1й этап – испарение, 2й – кипение. tкип= 100^оС, в горах 98-99^оС. Также влияет соленость.

Аномальные свойства воды и их географические следствия: аномальные плотности. После 4^оС вода с охлаждением расширяется. Может уменьшить плотность оставаясь жидкой до -70^оС (только чистая и неподвижная). Следствия:1) Лед на поверхности воды предотвращает остальную толщу от замерзания. 2) Аномалии обеспечивают физическое выветривание. 3) плотностные течения в м.о.; теплоемкость. Вода имеет среднюю теплоемкость 1кал/1г*1^оС Следствия: 1) Водоемы оказывают смягчающее влияние на климат. 2) 1 см³ воды нагревает на 1^оС 3134 см³ воздуха. 3) Изменение теплоемкости воды между 30^оС и 40^оС ведет к перестройке структуры воды.; теплопроводность. Она равна 0,6Вт/1м*1^оС=0,6. Следствие: лед прозрачен для ультрафиолетового излучения, не пропускает длинноволновую радиацию и земное излучение.; поверхностное натяжение. 72 дины(?)/м. Следствие: движение воды по капиллярам, испарение и транспирация влаги, процессы волнообразования в м.о.; электропроводность. Только у соленой воды! Увеличивается с увеличением давления.; магнитные; оптические; акустические.