struka(e): geografija, opća | geofizika

hidrologija (hidro- + -logija), znanost koja proučava vode iznad Zemljine površine i ispod nje te pritom istražuje: pojavljivanje, otjecanje i raspodjelu vode u vremenu i prostoru te biološka, kemijska i fizikalna svojstva vode i njezino djelovanje na okoliš, uključujući i utjecaj na živa bića. Bavi se također procesima upravljanja vodnim zalihama, procesima njihova mijenjanja i nadopunjavanja na Zemljinoj površini i tretira različite faze u hidrološkome ciklusu. U užem smislu, hidrologija je znanost koja proučava pojave vode na Zemlji i zakone njezina stalna kruženja. Unutar toga, hidrološka razmatranja najčešće se odnose na površinsko otjecanje vode.

Primjenjuje se za proračun padalina, evapotranspiracije, površinskog otjecanja, predviđanje rizika od poplava, klizišta i suše, za upravljanje vodnim resursima, primjerice za osiguravanje pitke vode, projektiranje sustava za navodnjavanje u poljoprivredi, brana za proizvodnju električne energije i sustava gradske kanalizacije i odvodnje.

Podjela hidrologije

Prema mjestu nalaženja vode hidrologija se dijeli na hidrologiju površinskih voda, hidrologiju podzemnih voda i hidrologiju mora.

Hidrometeorologija je znanost o vodi u atmosferi, povezuje probleme hidrologije i meteorologije.

Potamologija proučava površinske tokove i njihove vodne režime. Uključuje hidrodinamiku i elemente ispiranja (erozije) i taloženja nanosa u vodotocima.

Limnologija je znanost o jezerima i slatkim vodama stajaćicama.

Kriologija proučava vodu u njezinim čvrstim oblicima, primjerice led, tuču, snijeg i soliku.

Hidrologija podzemnih voda (hidrogeologija) bavi se podzemnim vodama, njihovim pojavama i kretanjima u različitim uvjetima u litosferi. Ta se interdisciplinarna znanost sastoji pretežno od hidrologije i geologije.

Hidrometrija se bavi mjernim metodama mjerenja, tehnikama i instrumentarijem.

Primijenjena hidrologija bavi se gospodarskim upravljanjem vodama.

Ekohidrologija proučava međudjelovanje živih organizama i hidrološkog ciklusa.

Zbog složenosti hidroloških problema potreban je interdisciplinarni pristup. Zato velik prinos hidrologiji daju matematika, vjerojatnost i statistika, geologija, geografija, fizika, kemija, biologija, mehanika fluida, meteorologija, pedologija s poljoprivredom, šumarstvo i informatika.

Povijest hidrologije

Početci hidrologije sežu u razdoblje drevnih civilizacija koje su se razvile uz rijeke Nil u Egiptu, Eufrat i Tigris u Mezopotamiji, Ind u Indiji i Huang He u Kini. Sve su četiri civilizacije nastale u sličnim geografskim uvjetima, u područjima s malo oborina i vrlo toplim ljetima, koja su se nalazila u blizini rijeka s nestalnim vodnim režimima. Iako je malo poznatih pojedinosti o izgledu drevnih brana na Nilu, njihovoj gradnji redovito su prethodila duga i, koliko je u ono doba bilo moguće, sustavna mjerenja razina vode. Utvrđeno je da se u Egiptu već potkraj IV. tisućljeća pr. Kr. razvio poseban sustav mjerenja vodostaja Nila duž cijeloga njegova toka: na obalnim ili hramskim zidovima postojala su posebno označena mjesta (»nilomjeri«), slična današnjim vodokazima, s kojih su se redovito očitavali i bilježili vodostaji. U vrućoj i sušnoj Babiloniji, velike vode Eufrata i Tigrisa javljale su se u razdoblju od ožujka do lipnja. Početkom ljeta voda se najčešće povukla, a tlo se vrlo brzo isušilo. Prema tome, trebalo je riješiti problem akumuliranja vode – iskapanjem bazena za zadržavanje vode. Budući da su se kanali brzo zatrpavali nanosom, gradnja nasipa, brana, kanala i održavanje cijeloga hidrotehničkog sustava zahtijevali su dobru društvenu organizaciju. U Hamurabijevu zakoniku nalazi se i zakon o vodi, koji se odnosi na natapanje, izgradnju ganata ili kanata (podzemnih provodnika vode) i ostale načine gospodarenja vodama. Stari Grci i Rimljani gradili su akvedukte.

Najstarije tumačenje hidrološkoga ciklusa dano je u indijskim svetim knjigama napisanima između 800. i 500. pr. Kr. U njima se navodi da rijeke ulaze u mora, putuju od mora do mora, a oblaci ih dižu u nebo kao paru i šalju ih dolje kao kišu. Aristotel je (oko 350. pr. Kr.) smatrao da se hladni zrak preobražava u vodu, a kako su planine hladne, u njima se mnogo zraka preobražava u vodu. Aristotelova teorija o podrijetlu izvora, potoka i rijeka bila je prihvaćena gotovo još sljedećih 1800 godina, sve do renesanse.

Tek je Leonardo da Vinci definirao kruženje vode u prirodi i prvi brzinu vode u različitim dubinama vodotoka mjerio plovkom koji se sastojao od šipke sa zaprekom na donjem kraju i mjehurom sa zrakom na gornjem. Bernard Palissy pisao je o izvorima, podzemnim vodama i opskrbi gradova vodom. Francuski znanstvenik Pierre Perrault je (1674) na slijevu Seine izračunao dotok vode u rijeci na osnovi izmjerenih količina oborina i isparavanja. Te je rezultate 1686. potvrdio Edme Mariotte proračunavši protok Seine na temelju izmjerenih brzina vode i snimljenih poprečnih presjeka rijeke pa su se tako hidrološke varijable počele kvantificirati. U XVIII. st. pojavile su se prve studije na osnovi izmjerenih veličina. Izumljeni su Venturijeva cijev i Woltmanov vodomjer.

Motrenja, mjerenja i ispitivanja prirodnih pojava u XIX. st. unaprjeđuju se nizom teorijskih doprinosa koji su osnova suvremene hidrologije. Hidrologija se povezuje s ostalim znanostima, ponajprije s geologijom, hidraulikom i meteorologijom, pa se unaprjeđuje važnim iskustvenim formulama. Primjerice, racionalna formula (racionalna metoda) omogućuje izračunavanje maksimalnoga protoka malih sljevova, kao umnoška ploštine slijevne površine, izmjerenoga kišnog intenziteta i koeficijenta otjecanja.

U prvoj polovici XX. st. vjerodostojni su se hidrološki pokazatelji izračunavali po različitim formulama, primjerice po formuli francuskoga matematičara Edmonda Mailleta iz 1905. za dugotrajno snižavanje protoka (recesije) u vodotoku tijekom vremena. Otkrića iz toga razmjerno kratkoga razdoblja racionalizacije prihvaćena su kao temelj suvremene hidrologije (jedinični hidrogram, koji je u hidrologiju 1932. uveo američki hidrolog LeRoy Kempton Sherman, model površinskog otjecanja američkoga hidrologa Roberta Elmera Hortona, raspodjela ekstremnih vrijednosti njemačkoga matematičara Emila Juliusa Gumbela, formula za vučeni nanos švicarskoga inženjera Hansa Alberta Einsteina itd.).

U drugoj polovici XX. st. se, zahvaljujući razvoju hidrometrijskih instrumenata te metoda i načina mjerenja, došlo do velikog broja osnovnih hidroloških podataka, ti se podatci sustavno pohranjuju u baze podataka, razvijaju se i primjenjuju različiti matematički modeli za simulacije otjecanja.

Hidrologija u Hrvatskoj

Sektor za hidrologiju Državnoga hidrometeorološkog zavoda provodi mjerenja i motrenja na površinskim (više od 450 aktivnih hidroloških postaja) i podzemnim vodama (oko 700 aktivnih hidroloških postaja) na području Republike Hrvatske, na temelju kojih utvrđuje režime i bilancu voda, priprema hidrološke prognoze i upozorenja, te izrađuje elaborate i studije za potrebe gospodarenja vodama radi definiranja stanja i očuvanja vodnih resursa, sudjeluje u razmjeni hidroloških podataka i informacija na nacionalnoj i međunarodnoj razini te, u skladu s preporukama Svjetske meteorološke organizacije, unapređuje znanja u području hidrologije.

Citiranje:

hidrologija. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2013. – 2024. Pristupljeno 21.5.2024. <https://www.enciklopedija.hr/clanak/hidrologija>.