Havza hidrolojisinin modellenmesi

Yüksek hızlı bilgisayarların mevcudiyeti, araştırma ve pratik tasarım ve yönetim amaçlarının yanı sıra hidrolojik değişkenlerin analizi ve tahmininde bilgisayar modellerinin yaygın bir şekilde kullanılmasına neden olmuştur. Bu modeller, daha önce manuel hesaplamalara dayanan yöntemlerin basit bilgisayar uygulamalarından, çok fazla hesaplama gerektiren yüzey ve yüzey altı akış süreçlerini tanımlayan doğrusal olmayan kısmi diferansiyel denklemleri çözme girişimlerine kadar, tür ve karmaşıklık açısından büyük farklılıklar gösterir. Hepsinin pratik sınırlamaları vardır.
Daha basit modeller, havzayı tek bir “topaklanmış” (veya farklılaşmamış) birim olarak ele alır. Böyle bir modelde hidrolojik süreçleri ayrıntılı olarak açıklamak kesinlikle mümkün değildir ve çoğu süreç girdiler ve çıktılar arasındaki deneysel işlevsel ilişkiler olarak temsil edilir.

Analiz

Bazı toplu modeller, havzanın iç hidrolojik süreçlerine hiç atıfta bulunmaz, ancak girdileri çıktılarla ilişkilendirmek için sistem analizi tekniklerini kullanır. Bu tür bilgisayar modellerinin parametreleri, bilinen bir deşarj kaydını simüle etmek için model uydurularak kalibre edilir. Sonuç olarak, bu şekilde türetilen parametreleri fiziksel olarak anlamlı bir şekilde yorumlamak veya modelin kullanımını deşarj kayıtlarının olmadığı alanlara genişletmek çok zordur. Yetkilendirilmemiş sahalar için parametre değerleri bazen, havza özellikleri ile bir modelin ölçülü bir dizi alana yerleştirilmesinden türetilen parametre değerleri arasındaki ampirik ilişkilerden tahmin edilebilir. Ancak böyle bir prosedürdeki belirsizlikler yüksektir.

Daha karmaşık bilgisayar modelleri, havzanın uzamsal doğasını, topografyasını, topraklarını, bitki örtüsünü ve jeolojisini dikkate alarak hidrolojik sistemin iç süreçlerini daha ayrıntılı olarak analiz etmeye çalışır. Bunlar, genellikle önemli olduğu düşünülen her hidrolojik süreç için akış denklemleri açısından formüle edilen “dağıtılmış” modellerdir. Kanal akışları ve yeraltı suyu akışları gibi bazı işlemler oldukça tatmin edici bir şekilde tanımlanabilir. Örneğin toprakta akış ve evapotranspirasyon gibi diğer süreçler söz konusu olduğunda, hidrologlar tanımlarından o kadar emin olamazlar. Dağıtılmış modeller birçok parametreye sahip olma eğilimindedir. Prensip olarak, bu parametrelerin çoğu sahada ölçülebilir veya havzanın fiziksel özelliklerinden tahmin edilebilir. Uygulamada, bu tür modellerin uygulanmasının zor olduğu kanıtlanmıştır ve teorik titizliklerine rağmen daha basit modellerden daha doğru sonuçlar sağladığı gösterilmemiştir.

Günümüzde pratik kullanımda hidrolojik tahmin için çoğu model belirleyicidir; başka bir deyişle, modele bir dizi girdi verildiğinde, çıktılar benzersiz bir şekilde belirlenir. Havza hidrolojisinin olasılıklı bir tanımında, model girdilerindeki, parametrelerdeki veya tanımlayıcı denklemlerdeki belirsizliğin etkileri, çıktılarda bir dereceye kadar belirsizlikle yansıtılmalıdır. Böyle bir model, stokastik model olarak bilinir.

Göller Çalışması

Limnoloji, hem doğal hem de insan yapımı göller, bunların fiziksel özellikleri, ekolojisi, kimyasal özellikleri, iç enerji akışları ve çevre ile alışverişleriyle ilgilenir. Genellikle akan tatlı suların ekolojisini ve biyojeokimyasını içerir. Eski göllerin incelenmesi paleolimnoloji olarak bilinir. Göl yatağının çökeltilerinde bulunan kanıtlara dayanarak eski bir göl havzasının tarihini çıkarmayı içerir.

Göller, tektonik aktivite, buzul aktivitesi, volkanizma ve alttaki kayanın çözülmesi sonucu oluşabilir. İnsan yapımı göller veya rezervuarlar, doğal bir su toplama alanı içinde bir barajın inşa edilmesinden veya tamamen yapay bir su tutma olarak ortaya çıkabilir. İlk durumda, rezervuar yukarı akıştan doğal akışla doldurulabilir; ikincisinde, su kaynağı bir yüzeyden veya yer altı kaynağından borulanmalı veya pompalanmalıdır. Su temini, nehir düzenlemesi veya hidroelektrik enerji üretimi için rezervuar suyunun kullanılması, doğal bir gölde normalde meydana gelmeyen su seviyelerinde hızlı değişikliklere neden olabilir. Buna ek olarak, su genellikle bir rezervuardan belirli bir derinlikte çekilir ve bu da eşdeğer bir doğal göle göre daha kısa bir ikamet süresi ile sonuçlanır.