HIDROLOGIE: ISTORIE, OBIECT DE STUDIU ȘI CERCETARE - ŞTIINŢĂ - 2025

Hidrologie este știința care se ocupă cu studiul apei în toate aspectele sale, inclusiv distribuția pe planetă și ciclul său hidrologic. De asemenea, abordează relația apei cu mediul înconjurător și cu ființele vii.

Primele referiri la studiul comportamentului apei datează din Grecia Antică și Imperiul Roman. Măsurătorile fluxului din Sena (Paris), făcute de Pierre Perrault și Edme Mariotte (1640) sunt considerate începutul hidrologiei științifice.

Stație hidrometeorologică din Parcul Național Serra da Bocaina, Brazilia. Sursa: Halley Pacheco de Oliveira, de la Wikimedia Commons.

Ulterior, au continuat măsurătorile pe teren și au fost create instrumente de măsurare din ce în ce mai precise. În prezent, hidrologia își bazează cercetarea în principal pe aplicarea modelelor de simulare.

Printre cele mai recente studii, se remarcă evaluarea retragerii ghețarilor din cauza încălzirii globale. În Chile, suprafața glaciară a bazinului Maipo s-a retras cu 25%. În cazul ghețarilor andini, reducerea lor este legată de încălzirea Oceanului Pacific.

Istorie

Civilizații antice

Datorită importanței apei pentru viață, studiul comportamentului său a fost obiectul observației încă de la începuturile umanității.

Ciclul hidrologic a fost analizat de diferiți filosofi greci precum Platon, Aristotel și Homer. În timp ce în Roma Seneca și Pliniu erau preocupați să înțeleagă comportamentul apei.

Cu toate acestea, ipotezele înaintate de acești înțelepți antici sunt considerate azi greșite. Romanul Marco Vitruvius a fost primul care a indicat faptul că apa infiltrată în pământ provenea din ploaie și zăpadă.

În plus, în acest moment s-au dezvoltat o cantitate mare de cunoștințe hidraulice practice, ceea ce a permis construirea unor lucrări mari, cum ar fi apeductele Romei sau canalele de irigații din China, printre altele.

Renaştere

În timpul Renașterii, autori precum Leonardo da Vinci și Bernard Palissy au adus contribuții importante la hidrologie; Au putut studia ciclul hidrologic în raport cu infiltrarea apei de ploaie și revenirea acesteia prin izvoare.

Secolul XVII

Se consideră că în această perioadă s-a născut hidrologia ca știință. Au fost demarate măsurători de teren, în special cele efectuate de Pierre Perrault și Edmé Mariotte în râul Sena (Franța).

Edmond Halley. Sursa: Necunoscut, prin Wikimedia Commons

Se remarcă, de asemenea, munca depusă de Edmond Halley în Marea Mediterană. Autorul a reușit să stabilească relația dintre evaporare, precipitare și debit.

Secolul XVIII

Hidrologia a făcut progrese importante în acest secol. Au fost realizate numeroase experimente care au permis stabilirea unor principii hidrologice.

Putem evidenția teorema lui Bernoulli, care afirmă că într-un flux de apă presiunea crește atunci când viteza scade. Alți cercetători au adus contribuții relevante în legătură cu proprietățile fizice ale apei.

Toate aceste experimente constituie baza teoretică pentru dezvoltarea studiilor hidrologice cantitative.

Secolul XIX

Hidrologia crește mai puternic ca știință experimentală. Au fost înregistrate progrese importante în domeniul hidrologiei geologice și în măsurarea apelor de suprafață.

În această perioadă, au fost dezvoltate formule importante aplicate studiilor hidrologice.Ecuția Hagen-Pouiseuille a fluxului capilar și formula puțului Dupuit-Thiem (1860) ies în evidență.

Hidrometria (disciplină care măsoară debitul, forța și viteza lichidelor în mișcare) își pune bazele. Au fost dezvoltate formule pentru măsurarea debitului și au fost proiectate diferite instrumente de măsurare pe teren.

Pe de altă parte, Miller, în 1849, a constatat că există o relație directă între cantitatea de precipitații și altitudine.

Secolele XX și XXI

În prima parte a secolului XX, hidrologia cantitativă a rămas o disciplină empirică. La mijlocul secolului, au început să fie dezvoltate modele teoretice pentru a face estimări mai precise.

În 1922 a fost creată Asociația Internațională pentru Hidrologie Științifică (IAHS). IAHS grupează hidrologii din întreaga lume până în zilele noastre.

Contribuții importante sunt aduse teoriilor hidraulicii și infiltrării apei. De asemenea, statistici sunt utilizate în studiile hidrologice.

În 1944, Bernard a pus bazele hidrometeorologiei prin evidențierea rolului fenomenelor meteorologice în ciclul apei.

În prezent, hidrologii din diferite domenii de studiu au dezvoltat modele matematice complexe. Prin simulările propuse, este posibilă prezicerea comportamentului apei în diferite condiții.

Aceste modele de simulare sunt foarte utile în planificarea lucrărilor hidraulice mari. Mai mult, este posibil să se utilizeze mai eficient și rațional resursele de apă ale planetei.

Domeniu de studiu

Termenul de hidrologie provine din grecesc hidros (apă) și logo (știință), ceea ce înseamnă știința apei. Prin urmare, hidrologia este știința care este responsabilă pentru studiul apei, inclusiv modelele sale de circulație și distribuție pe planetă.

Apa este un element esențial pentru dezvoltarea vieții pe planetă. 70% din Pământ este acoperit cu apă, din care 97% este sărat și formează oceanele lumii. Restul de 3% este apă dulce, iar cea mai mare parte este înghețată la stâlpii și ghețarii lumii, ceea ce o face o resursă rară.

În domeniul hidrologiei se evaluează proprietățile chimice și fizice ale apei, relația cu mediul și relația cu ființele vii.

Hidrologia ca știință are o natură complexă, astfel că studiul ei a fost împărțit în diverse domenii. Această diviziune are în vedere diverse aspecte care se concentrează pe unele dintre fazele ciclului hidrologic: dinamica oceanelor (oceanografie), a lacurilor (limnologie) și a râurilor (potamologie), apelor de suprafață, hidrometeorologie, hidrogeologie ( ape subterane) și criologie (apă solidă).

Ghețarul Quelccaya (Peru). Sursa: Edubucher, de la Wikimedia Commons

Exemple de cercetare recente

Cercetările în hidrologie din ultimii ani s-au concentrat în principal pe aplicarea de modele de simulare, modele geologice 3D și rețele neuronale artificiale.

Hidrologia apei de suprafață

În domeniul hidrologiei apei de suprafață, se aplică modele de rețele neuronale artificiale pentru a studia dinamica bazinelor hidrografice. Astfel, proiectul SIATL (Watershed Water Flow Simulator) este utilizat la nivel mondial pentru gestionarea bazinelor hidrografice.

Au fost, de asemenea, dezvoltate programe informatice precum WEAP (Water Evaluation and Planning), dezvoltate în Suedia și oferite gratuit ca instrument complet pentru planificarea gestionării resurselor de apă.

hidrogeologice

În acest domeniu, au fost proiectate modele geologice 3D care permit crearea de hărți tridimensionale ale rezervelor de apă subterane.

Într-un studiu realizat de Gámez și colaboratori în delta râului Llobregat (Spania), acviferele actuale ar putea fi localizate. În acest fel, au fost înregistrate sursele de apă ale acestui bazin important care alimentează orașul Barcelona.

Cryology

Criologia este un domeniu care a luat un puternic avânt în ultimii ani, în principal datorită studiului ghețarilor. În acest sens, s-a observat că ghețarii lumii sunt grav afectați de încălzirea globală.

Prin urmare, modelele de simulare sunt concepute pentru a estima comportamentul viitor al pierderilor ghețarilor.

Castillo, în 2015, a evaluat ghețarii bazinului Maipo, constatând că suprafața glaciară s-a retras cu 127.9 km ² , o retragere care a avut loc în ultimii 30 de ani și corespunde cu 25% din suprafața inițială a ghețarului.

În Anzi, Bijeesh-Kozhikkodan și colab. (2016) au efectuat o evaluare a suprafeței ghețarilor în anii 1975 - 2015. Ei au descoperit că în această perioadă a existat o reducere semnificativă a acestor mase de apă înghețate.

Principala reducere a suprafeței glaciare andine a fost observată între 1975 și 1997, coincidând cu încălzirea Oceanului Pacific.

Referințe

1. Comitetul de lucru ASCE pentru aplicarea rețelelor neuronale artificiale în hidrologie (2000) Rețele neuronale artificiale în hidrologie. I: concepte preliminare. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115–123.
2. Campos DF (1998) Procese ale ciclului hidrologic. A treia reeditare. Universitatea Autonomă din San Luis Potosí, Facultatea de Inginerie. Editorial Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Mexic. 540 pp.
3. Bijeesh-Kozhikkodan V, SF Ruiz-Pereira, W Shanshan, P Teixeira-Valente, AE Bica-Grondona, AC Becerra Rondón, IC Rekowsky, S Florêncio de Souza, N Bianchini, U Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). O analiză comparativă a retragerii glaciare în Anii tropicali folosind Investigarea de teledetecție. Geogr. Chile, 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) Caracterizarea hidrologiei glaciare a bazinului râului Maipo prin implementarea unui model glacio-hidrologic semi-distribuit bazat fizic. Teza de master în științe inginerești, mențiune în resurse de apă și mediu. Universitatea de Chile, Facultatea de Științe Fizice și Matematice, Departamentul de Construcții Civile.
5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang și DJ Seo (2004) Sistem de modelare a cercetării în laboratorul de hidrologie (HL-RMS) al Serviciului Național Meteorologic al SUA. Journal of Hydrology 291: 297-318.
6. Grup de hidrologie subterană (GHS), CSIC - Spania. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Revizuit la 27 ianuarie 2019.