Thủy văn là nghiên cứu khoa học về sự chuyển động, phân phối và chất lượng của nước trên Trái đất và các hành tinh khác, bao gồm vòng tuần hoàn nước, tài nguyên nước và tính bền vững của lưu vực sông. Một nhà thủy văn học nghiên cứu các đặc tính vật lý của nước, hành vi của nó trong tự nhiên cũng như cách xã hội sử dụng và tác động đến nó.
Nước là một hợp chất độc đáo, cần thiết cho mọi dạng sống. Khoảng 71% bề mặt Trái đất được bao phủ bởi nước, chủ yếu ở các đại dương và các vùng nước lớn khác. Chỉ có 2,5% lượng nước này là nước ngọt, còn lại là nước mặn. Trong số nước ngọt này, phần lớn bị đóng băng trong các sông băng và chỏm băng vùng cực hoặc nằm quá sâu dưới lòng đất để có thể khai thác với chi phí phải chăng.
Vòng tuần hoàn nước, còn được gọi là chu trình thủy văn, mô tả sự chuyển động liên tục của nước trên, trên và dưới bề mặt Trái đất. Chu trình minh họa cách nước thay đổi trạng thái giữa chất lỏng, hơi và băng ở những nơi khác nhau trong chu trình nước, bao gồm các quá trình như bay hơi, ngưng tụ, kết tủa, thấm, dòng chảy và dòng chảy dưới bề mặt.
Sự bay hơi là quá trình nước thay đổi từ dạng lỏng sang dạng khí. Điều này chủ yếu xảy ra ở đại dương, sông, hồ và đất. Năng lượng mặt trời làm nóng nước, cho phép các phân tử di chuyển đủ nhanh để thoát ra ngoài dưới dạng hơi vào không khí.
Trong quá trình ngưng tụ, hơi nước trong không khí nguội đi và chuyển trở lại thành chất lỏng, tạo thành mây. Quá trình này là sự đảo ngược của sự bay hơi.
Lượng mưa xảy ra khi có quá nhiều nước ngưng tụ đến mức không khí không thể giữ được nữa. Nước rơi từ mây dưới dạng mưa, tuyết, mưa đá hoặc mưa đá.
Sau khi mưa, một phần nước thấm vào lòng đất. Thẩm thấu là quá trình nước trên bề mặt đi vào đất.
Dòng chảy là sự chuyển động của nước, thường là từ lượng mưa, xuyên qua bề mặt đất tới suối, sông, hồ và cuối cùng ra đại dương. Dòng chảy có thể gây xói mòn và vận chuyển chất dinh dưỡng, trầm tích và các chất ô nhiễm.
Một phần nước thấm vào sẽ tồn tại trong đất và di chuyển dưới dạng dòng chảy dưới bề mặt. Nước này có thể xuất hiện trở lại ở các suối hoặc đóng góp vào dòng chảy cơ bản của sông.
Nước ngọt được tìm thấy trong sông băng, chỏm băng, sông, hồ, đất, tầng ngậm nước và bầu khí quyển. Mặc dù là nguồn tài nguyên có thể tái tạo nhưng nó phân bố không đồng đều ở nhiều khu vực khác nhau, dẫn đến sự dồi dào ở một số khu vực và sự khan hiếm ở những khu vực khác.
Quản lý nước hiệu quả bao gồm việc lập kế hoạch, phát triển, phân phối và tối ưu hóa tài nguyên nước để đáp ứng nhu cầu của xã hội đồng thời bảo vệ môi trường. Nó bao gồm các hoạt động tưới tiêu, bảo tồn nước, kiểm soát ô nhiễm và xây dựng cơ sở hạ tầng như đập và hồ chứa để cung cấp nước và kiểm soát lũ lụt.
Các hoạt động của con người như nông nghiệp, công nghiệp và đô thị hóa làm thay đổi dòng chảy tự nhiên của nước, ảnh hưởng đến sự phân phối, chất lượng và tính sẵn có của nước. Ô nhiễm có thể làm ô nhiễm nguồn nước, khiến chúng không an toàn hoặc không thể sử dụng được. Phá rừng và đô thị hóa làm tăng dòng chảy, giảm khả năng thẩm thấu và bổ sung nước ngầm, có khả năng dẫn đến xói mòn và giảm chất lượng nước.
Thủy văn đóng một vai trò quan trọng trong việc hiểu và quản lý tài nguyên nước của Trái đất. Bằng cách nghiên cứu sự chuyển động, phân phối và chất lượng nước, nhân loại có thể chuẩn bị tốt hơn cho tương lai của mình, đảm bảo cung cấp nước bền vững cho mọi dạng sống. Hiểu biết về thủy văn và tôn trọng các nguyên tắc quản lý nước là nền tảng để quản lý hiệu quả nguồn tài nguyên không thể thiếu này.
