수문학의 작동 원리

물 -- 우리는 그것을 마시고, 목욕하고, 놀고 있습니다. 물은 우리에게 생명을 주지만 너무 많거나 너무 적으면 생명을 앗아갈 수도 있습니다. 그것은 지구상 에서 가장 흔한 물질 이지만, 너무 자주 한 방울도 마실 수 없습니다. 물의 비범한 속성은 이 행성에 생명을 불어넣습니다. 그렇지 않으면 메마르고 생명이 없을 수도 있습니다. 예를 들어, 물은 실제로 얼면 팽창하여 밀도가 낮아집니다. 얼음이 물 위에 뜨지 않았다면 오늘날 우리 행성은 매우 다른 곳이 되었을 것입니다. 얼음은 호수와 강의 바닥으로 가라앉았고, 봄에는 태양이 그것을 녹일 수 없었으며, 이는 순환의 흐름을 계속하는 구름과 비를 만드는 데 필요한 과정이었습니다. 이것은 결국 얼음과 사람이 살 수 없는 황무지 외에는 아무것도 남지 않을 때까지 매년 발생했습니다.

물은 고체, 액체 및 기체의 세 가지 상태로 존재하며, 이는 물 순환으로 더 잘 알려진 지구의 수문 순환 을 구성합니다. 이 주기에서 담수는 비, 진눈깨비, 눈, 우박의 형태로 지구에 와서 밤낮으로 바다와 육지에 쏟아집니다. 육지에 닿은 물은 호수나 강과 같은 더 큰 수역으로 흘러가거나 지하로 스며들어 지하수가 되어 그 과정에서 농작물에 영양을 공급합니다. 태양이 다시 나오면 물을 데우고 수증기가 되어 위로 올라와 구름이 되어 구름이 되고 모여서 물로 무거워지고 비가 되어 땅으로 떨어진다.

이 순환은 세계가 시작된 이래 계속되어 지구에서의 생명을 가능하게 했습니다. 사실 오늘날 세계에는 공룡 이 살았을 때보다 더 많거나 더 적은 물이 없습니다 . 지구의 물 순환을 궁극적인 재활용 방법으로 생각하십시오. 수문학자들이 그것에 매료된 것은 당연합니다.

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다음 페이지로 이동하여 수문학자들이 지구의 물 순환을 연구하는 데 사용하는 다양한 과학 분야에 대해 읽어보십시오.

약간 마른 느낌?

지구 표면의 약 70%가 물로 덮여 있지만 물의 97%는 염분이 있는 바닷물로 인간이 섭취하기에 적합하지 않습니다. 담수인 3% 중 2%는 빙하 로 얼어붙어 전 세계 물 공급량의 1%만이 마실 수 있는 수준으로 남습니다. 다음에 정말 긴 샤워를 할 때 그것을 생각하십시오.

내용물

1. 수문학자
2. 물 공급 제어 및 오염 제어
3. 홍수 조절
4. 매핑 및 도구

수문학은 수문 순환을 통한 물의 흐름에 대한 연구이며 수문학자는 연구 를 수행하는 사람들입니다. 대부분의 사람들은 물에 대해 별로 생각하지 않지만 수문학자들은 물의 모든 측면, 즉 물이 어디서 와서 얼마만큼, 어디로 가는지, 어떻게 거기에 도달하고 그 과정에서 어떤 일이 일어나는지 조사합니다.

이를 위해 수학을 많이 사용하고 정말 멋진 도구를 사용하며 때로는 약간 젖기도 합니다. 결과는 놀랍습니다. 수문학자는 설계자와 엔지니어가 댐과 제방을 건설하여 도시를 홍수로부터 안전하게 보호하고 오염을 추적하며 새로운 수원을 찾도록 돕습니다. 심지어 물을 추적하는 데도 도움이 됩니다.

공간에서.

물은 어디에나 있고 우리가 하는 거의 모든 일에 매우 중요하기 때문에 수문학자는 물리학과 지질학에서 천문학과 생태학에 이르기까지 거의 모든 과학 분야에 걸쳐 있습니다. 지구의 물 을 연구하는 방법에는 여러 가지가 있습니다 . 여기에 몇 가지가 있습니다.

공간수문학 은 지리정보시스템(GIS)에서 개발된 공간데이터베이스를 이용하여 수문순환을 통한 지구의 물의 움직임을 연구하는 학문이다. 이는 땅이라는 변하는 공간과 물인 변하는 시간과 흐름을 연결하려 한다는 것을 의미한다.

[출처: 퍼듀대학교 ].

수문 지질학 또는 지하수 수문학 은 토양을 통해 지하 시스템으로 흐르는 물의 흐름을 추적합니다. 수문지질학자 들은 식수로 사용할 수 있는 지하수(대수층)를 찾는 데 도움을 줍니다. 그들은 이것들과 지하로 흐르는 물의 흐름을 모니터링하여 얼마나 많은 양의 물이 배출되는지 확인합니다. 그들은 또한 물이 토양을 통해 어떻게 흐르는지 알아냅니다. 이것은 지루하게 들릴지 모르지만 작물을 재배하기 위해 적절한 양의 토양 수분이 필요한 농부라면 중요한 정보입니다. 수문 지질학자는 관개 관행을 돕고 토양을 통해 우물로 스며드는 오염을 모니터링합니다.

Vadose zone 수문학 은 vadose zone이라고 불리는 대수층 바로 위에 있는 지구의 층에 초점을 맞춘 수문 지질학의 하위 집합입니다. 이 구역은 빗물이 지하수가 되기 전에 최종 필터 및 폭기 장치 역할을 하기 때문에 중요합니다. 지하수는 때때로 우물을 통해 땅에서 직접 취하여 정화 방법 없이 사용됩니다. vadose zone이 건강에 좋지 않다면 우리가 마시는 물도 건강에 좋지 않습니다.

유압 장치 는 자동차 가 정말 멋진 트릭 을 수행하도록 하는 것과는 아무 관련이 없습니다(이 컨텍스트에서는 그렇지 않습니다). 이것은 물의 물리적 흐름에 대한 연구입니다. 수력학 전문가는 수학적 모델링을 사용하여 한 수원에서 다른 수원으로 흐르는 물의 흐름을 추적합니다. 이것의 주요 목적은 물이 아니라 그 안에 있는 오염 물질을 추적하는 것입니다. 예를 들어 공장에서 산업 폐기물을 강에 버리면 하류로 흘러 결국 바다로 흩어집니다. 그것이 어디에서 끝날지 누가 알겠습니까? 수력학을 공부하는 사람들은 그렇게 합니다.

수문기상학( Hydrometorology )이라고도 하는 수문기상학( Hydrometorology )은 기상 장비를 사용하여 어느 특정 지역에 얼마나 많은 비가 내릴지 파악합니다. 이것은 여러 가지 이유로 유용합니다. 집을 나갈 때 우산을 가져가야 할 때를 알기 위해서가 아닙니다. 수문기상학은 주어진 연도에 한 지역에 얼마나 많은 물이 도달할지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이것은 홍수 조절 장치의 구축에 도움이 되며,

관개 시스템.

dendrohydrology 로 알려진 과학의 한 형태에서 dendrohydrologists 는 역사적인 강우량과 가뭄 조건, 하천의 흐름, 유출수 등을 결정하는 데 도움이 되는 나이테를 사용합니다. 이 정보를 알면 신뢰할 수 있는 역사적 기록이 없는 지역에서 수문학적 미래를 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다.

오늘날 세계의 물 공급에 처음과 같은 양의 물이 포함되어 있다면 어떻게 물을 낭비할 수 있습니까? 그냥 돌아오지 않겠습니까? 사람들이 물을 놓고 싸우는 이유는 무엇입니까? 에서 알아보세요

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군대의 수문학

수문학자들은 홍수와 수질 오염을 통제하는 것과 같은 일만 하는 것이 아닙니다. NASA는 우주에서 바다를 매핑하는 수문학 프로그램을 가지고 있습니다. 미국 전역의 다른 프로그램에서는 해당 지역에서 대량 살상 무기가 사용된 경우 해당 지역의 상수도 공급에 미치는 영향에 대한 수문학적 보고서를 준비합니다. 이러한 보고서는 공격의 여파를 제거하는 데 도움이 될 수 있으며, 다른 한편으로는 한 국가의 물 공급을 중단하는 방법을 나타낼 수 있습니다[출처: Global Security ].

지구 에는 여전히 예전과 같은 양의 물 이 있지만 물 에 대한 수요는 그 어느 때보다 많습니다. 인구 는 계속 증가하고 있으며 모든 사람은 물을 사용하여 재배해야 하는 재료를 먹고 입어야 합니다. 같은 사람들이 강철, 목재 또는 기타 다양한 건축 자재로 지은 집에서 살아야 합니다. 다시 말하지만, 이러한 자재는 제조하거나 재배하는 데 많은 양의 물이 필요합니다. 물론 사람들도 목욕을 하고 옷을 빨고 화장실도 가야 하고…

물이 걸립니다.

당신은 진짜 키커를 알고 싶어? 물은 지구 전체에 고르게 떨어지지 않습니다. 한 곳은 비가 너무 많이 와서 홍수 와 황폐를 일으키고 다른 곳은 비가 너무 적게 와서 가뭄을 일으킬 수 있습니다. 물이 배수구로 내려가면 다시 사용할 수 있는 것으로 다시 처리되기까지 시간이 걸립니다. 해당 지역에 강우량이 충분하지 않고 인구가 너무 많은 물을 사용하는 경우, 예비 수준은 보충할 수 있는 것보다 더 빨리 감소합니다.

수문학자들은 현재 수요를 충족시키기 위해 더 많은 물을 찾는 방법을 끊임없이 찾고 있습니다. 수처리 시설은 폐기물로 사용된 물을 다시 사용할 수 있는 신선한 지역 물로 되돌립니다. 수문학자들은 이러한 시설을 개선할 방법을 찾을 뿐만 아니라 새로운 지하 우물을 찾으려고 노력하며, 아마도 더욱 중요하게는 계속 증가하는 오염 위협과 함께 이러한 공급을 유지하는 방법을 알아내려고 합니다.

Pollution is industrial waste, emissions from cars, runoff of pesticides and animal wastes from farms, and extra nutrients in the soils that cause an imbalance. These can run into lakes, rivers and streams; seep into the groundwater; or collect in the air and fall back to the ground as acid rain. Mapping the course of these contaminants through environmental hydraulics is one way hydrologists help locate and clean

up pollutants.

Another way is through innovations like permeable pavement materials. When rain falls, it sometimes contains pollutants. In places with a lot of people, like most cities, there also tends to be a lot of concrete. This washes out all of the pollutants on the road and puts them into the nearest sewer, drain system or river, which overflows with water and has no place else to go. Concrete is impermeable -- it won't allow water to pass through it into the ground. This poses a problem, because filtering the pollutants out with rocks and sand is the first natural water filtration system for our groundwater.

One answer to this problem may be permeable concrete. This surface allows water to pass through it, sort of like soil. It takes the pressure off of the sewage systems in urban areas where all of the water and waste have to drain during a big rain. It also helps with flood control as well as pollution control. The costs, however, are sometimes prohibitively high. Digging up streets and replacing the concrete is no small task. The best way to begin the process of permeable planning is to start during the planning phase of a project.

This is just one of the many ways hydrologists work to keep our ground water safe. Other hydrologists research pollution levels in snow, soil and even glaciers.

On the next page, find out how hydrologists can predict, and sometimes even prevent, floods.

Anyone who has ever experienced a flood or known someone who has understands that floods are serious business. They can take out entire communities and level hundreds of years of history in just seconds.

Some floods can arrive suddenly -- these are called flash floods or critical floods. Sometimes it doesn't even have to be raining anywhere nearby for a flash flood to occur. Flash floods can happen when a heavy rain occurs upstream and the water flows downstream, gathering more momentum as it passes. Another type of critical flooding happens when some sort of flood-retention device, like a dam or levee , breaks and water rushes out.

Non-critical floods are floods that happen slowly, over a relatively long period of time. These occur when heavy rains fall for days on end, and rivers, lakes and streams swell past their normal boundaries. Don't let the name fool you -- non-critical floods can be just as devastating as flash floods if they're not prepared for, and they can lead to critical flooding as well.

Hydrologists work constantly to prevent and lessen the severity of floods. Hydroclimatologists use rainfall data and meteorological technology to help determine the maximum rainfall for an area. They then try to determine when floods might occur and how much rain it would take to flood an area.

With this information, hydrologists work with organizations, like the United States Federal Emergency Management Agency (FEMA ), to help plan city development and emergency response. This is based on the idea that a major flood happens once every one hundred years. A hydrologist's goal is to figure out what the worst flooding possibilities are for a span of one hundred years and design around that possibility to minimize the harm and the cost of rebuilding. Sometimes, if the cost to build a flood device to one-hundred-year flood strength is much more than the cost of rebuilding, engineers will build for the possibility of a 25- or 30-year flood -- the worst possible flood that might happen every 25 to 30 years. This usually happens in remote areas, like parks or forests, where there are not a lot of people who might

be affected.

The work of the hydrologists determines where and how to build not just flood devices like levees, dams and culverts, but also where to put entire cities and neighborhoods. Safety is what's most important. Successful flood control is not always apparent, but unsuccessful attempts are far too obvious.

Some hydrologists go to the ends of the Earth to study the water system -- some go even farther. Find out how far some are willing to go on the next page.

물 은 어디에나 있지만 항상 닿을 수 있는 것은 아닙니다. 수문학자들은 모델, 지도 및 수치를 사용하여 물의 위치를 ​​구별하는 데 도움을 줍니다. 지하 대수층과 멀리 떨어진 빙하 는 지식이 풍부한 수문학자에게 적합하지 않습니다.

공간 수문학자는 GIS(지구 인터페이스 시스템) 및 GPS (지구 위치 시스템)를 사용하여 하천 흐름, 오염 및 다양한 환경 문제를 매핑하는 데 도움을 줍니다. 이것은 선 그래프에서 강이나 지하수 시스템의 본격적인 3차원 모델에 이르기까지 무엇이든 보일 수 있습니다. 이 첨단 시스템은 좌표, 측정값 및 데이터를 사용하여 해당 지역의 상세한 그림을 생성합니다.

수문학자들은 물의 움직임에 대한 정보를 얻기 위해 꽤 멀리 갈 것입니다. 원격 감지 위성은 지구 궤도를 돌며 바다와 그 안에서 일어나는 일의 사진을 찍습니다. 위성 은 바다 의 지형도를 생성하여 수문학자들이 바다와 그 움직임을 전체적으로 연구하는 데 도움이 됩니다. 산호초 원격 감지 도구 도 있습니다. 산호초는 산소를 생산하고 지구 전체의 환경 균형을 유지하는 데 도움이 되는 훌륭한 생태 자원입니다. 이 산호초가 어디에 있고 어떻게 연구하는지 아는 것은 매우 중요합니다.

매개변수 수문학 은 보다 이론적인 수문학 분야입니다. 컴퓨터 모델링을 사용하여 수문학적 순환에서 사건 간의 관계를 알아냅니다. 그런 다음 이러한 관계를 사용하여 가능한 새 이벤트를 생성합니다.

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전반적으로 수문학자는 크고 다양한 그룹입니다. 그들은 필요한 모든 수단을 통해 지구의 물을 보존하는 데 전념합니다. 수문학자는 홍수, 오염 및 하수를 조절하여 인류의 생계를 유지하는 데 도움을 줍니다. 뿐만 아니라 그들은 정말 매력적인 모델을 만들 수 있습니다. 수문학은 특히 인구가 계속 증가하고 담수에 대한 수요가 증가함에 따라 항상 수요가 있는 과학의 한 분야입니다.

우리 주변에 있는 물에 대해 자세히 알아보려면 다음 페이지의 링크를 클릭하세요. 그들은 당신에게 더 많은 정보를 제공할 것입니다.

물, 물이 어디에나 있습니까?

과학자들은 최근 달에서 수집한 화산 유리에서 물의 잔해를 발견하여 달이 어떻게 생겼는지에 대해 의문을 제기했습니다. 오래된 생각은 화성만한 크기의 불량 행성이 지구와 충돌하여 우리 행성의 큰 조각이 부서지게 한다는 것이었습니다. 이 조각들이 모여서 달을 형성했지만 수소와 같은 가벼운 원자는 살아남을 수 없었습니다. 암석에서 물을 찾는 것은 달의 나이와 기원에 의문을 제기할 수 있습니다 [출처: 내셔널 지오그래픽 ].

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