HIDROLOGIA: HISTÒRIA, OBJECTE D'ESTUDI I INVESTIGACIÓ - CIÈNCIA - 2025

La hidrologia és la ciència que s'encarrega de l'estudi de l'aigua en tots els seus aspectes, incloent la seva distribució en el planeta i el seu cicle hidrològic. Així mateix, aborda la relació de l'aigua amb el medi ambient i els éssers vius.

Les primeres referències sobre l'estudi de l'comportament de l'aigua es remunten a l'Antiga Grècia i l'Imperi romà. Els mesuraments de l'cabal de Sena (París) realitzades per Pierre Perrault i Edme Mariotte (1640) es consideren l'inici de la hidrologia científica.

Estació hidrometeorològica al Parc Nacional da Serra dóna Bocaina, Brasil. Font: Halley Pacheco d'Oliveira, from Wikimedia Commons.

Posteriorment es van continuar realitzant mesuraments de camp i es van desenvolupar instruments de mesura cada vegada més exactes. Actualment la hidrologia basa les seves investigacions principalment en l'aplicació de models de simulació.

Entre els estudis més recents, destaca l'avaluació de la reculada de les glaceres per efecte de l'escalfament global. A Xile, la superfície glacial de la conca de l'Maipo ha retrocedit un 25%. En el cas de les glaceres andins, la seva reducció està relacionada amb l'escalfament de l'oceà Pacífic.

història

antigues civilitzacions

A causa de la importància de l'aigua per a la vida, l'estudi del seu comportament ha estat objecte d'observació des dels inicis de la humanitat.

El cicle hidrològic va ser analitzat per diferents filòsofs grecs com Plató, Aristòtil i Homer. Mentre que a Roma Sèneca i Plini es van preocupar d'entendre el comportament de l'aigua.

No obstant això, les hipòtesis plantejades per aquests antics savis són considerades errònies en l'actualitat. El romà Marc Vitruvi va ser el primer a indicar que l'aigua infiltrada a terra provenia de la pluja i la neu.

A més, en aquesta època es van desenvolupar una gran quantitat de coneixements hidràulics pràctics, el que va permetre la construcció de grans obres com els aqüeductes de Roma o els canals d'irrigació a la Xina, entre d'altres.

Renaixement

Durant el Renaixement, autors com Leonardo da Vinci i Bernard Palissy van fer importants aportacions a la hidrologia; van aconseguir estudiar el cicle hidrològic amb relació a la infiltració de l'aigua de pluja i el seu retorn a través de les deus.

segle XVII

Es considera que en aquest període neix la hidrologia com a ciència. Es van iniciar mesuraments en camp, particularment les realitzades per Pierre Perrault i Edmé Mariotte al riu Sena (França).

Edmond Halley. Font: Unknown, via Wikimedia Commons

També destaquen els treballs fets per Edmond Halley a la mar Mediterrània. L'autor assoliment establir la relació existent entre l'evaporació, la precipitació i el cabal.

segle XVIII

La hidrologia va obtenir avenços importants en aquest segle. Es van realitzar nombrosos experiments que van permetre establir alguns principis hidrològics.

Podem destacar el teorema de Bernoulli, que estableix que en un corrent d'aigua la pressió augmenta quan disminueix la velocitat. Altres investigadors van fer aportacions rellevants amb relació a les propietats físiques de l'aigua.

Tots aquests experiments constitueixen la base teòrica per al desenvolupament dels treballs hidrològics quantitatius.

segle XIX

La hidrologia s'enforteix com una ciència experimental. Es van fer importants avenços en el camp de la hidrologia geològica i en el mesurament d'aigües superficials.

En aquest període es van desenvolupar importants fórmules aplicades als estudis hidrològics, destaca l'equació de Hagen-Pouiseuille de el flux capil·lar i la fórmula de el pou de Dupuit-Thiem (1860).

La hidrometria (disciplina que mesura el cabal, força i velocitat de líquids en moviment) assenta les seves bases. Es van desenvolupar fórmules per a mesurament de cabals i es van dissenyar diversos instruments de mesura en camp.

D'altra banda, Miller, en 1849, encuentró que hi ha relació directa entre la quantitat de precipitació i l'altitud.

Segles XX i XXI

Durant la primera part de segle XX la hidrologia quantitativa seguia sent una disciplina empírica. A mitjan segle, es comencen a desenvolupar models teòrics per fer estimacions més exactes.

L'any 1922 va ser creada l'Associació Internacional d'Hidrologia Científica (IAHS per les sigles en anglès). La IAHS agrupa els hidròlegs a nivell mundial fins a l'època actual.

Es fan importants aportacions en la hidràulica de pous i les teories d'infiltració de l'aigua. Així mateix, es comença a utilitzar l'estadística en els estudis hidrològics.

En 1944, Bernard posa les bases de la hidrometeorologia a l'destacar el paper dels fenòmens meteorològics en el cicle de l'aigua.

Actualment, els hidròlegs en els seus diferents camps d'estudi han desenvolupat models matemàtics complexos. Mitjançant les simulacions proposades, és possible predir el comportament de l'aigua sota diferents condicions.

Aquests models de simulació són de gran utilitat en la planificació de grans obres hidràuliques. A més, és possible fer un aprofitament més eficient i racional dels recursos hídrics de la planeta.

Camp d'estudi

El terme hidrologia ve de el grec hidros (aigua) i logotip (ciència), que significa la ciència de l'aigua. Per tant, la hidrologia és la ciència que s'encarrega de l'estudi de l'aigua, incloent els seus patrons de circulació i distribució en el planeta.

L'aigua és un element imprescindible per al desenvolupament de la vida al planeta. El 70% de la Terra està coberta d'aigua, de la qual el 97% és salada i conforma els oceans de món. El 3% restant és aigua dolça, i la major part està congelada als pols i glaceres de l'món, de manera que constitueix un recurs escàs.

Dins el camp de la hidrologia s'avaluen les propietats químiques i físiques de l'aigua, la relació de la mateixa amb el medi ambient i la seva relació amb els éssers vius.

La hidrologia com a ciència té un caràcter complex, pel que el seu estudi s'ha dividit en diversos camps. Aquesta divisió contempla diversos aspectes que s'enfoquen en alguna de les fases de l'cicle hidrològic: la dinàmica dels oceans (oceanografia), dels llacs (limnologia) i dels rius (Potamologia), les aigües superficials, la hidrometereología, la hidrogeologia (aigües subterrànies) i la criología (aigua sòlida).

Glacera quelccaya (Peru). Font: Edubucher, from Wikimedia Commons

Exemples d'investigacions recents

Les investigacions en hidrologia dels últims anys s'han enfocat principalment en l'aplicació de models de simulació, models geològics en 3D i xarxes neuronals artificials.

Hidrologia d'aigües superficials

En el camp de la hidrologia d'aigües superficials, s'estan aplicant models de xarxes neuronals artificials que permeten estudiar la dinàmica de les conques hidrogràfiques. Així, el projecte SIATL (Simulador de fluxos d'aigua de Conques Hidrogràfiques) s'està utilitzant a nivell mundial per al maneig de conques.

També s'han desenvolupat programes computacionals com WEAP (Water Evaluation and Planning), desenvolupat a Suècia i que s'ofereix de forma gratuïta com una eina integral per a la planificació de l'ús dels recursos hídrics.

hidrogeologia

En aquest camp s'han dissenyat models geològics en 3D que permeten crear mapes tridimensionals de les reserves subterrànies d'aigua.

En un estudi realitzat per Gámez i col·laboradors al delta del riu Llobregat (Espanya) es van poder ubicar els aqüífers presents. D'aquesta manera, es van aconseguir registrar les fonts d'aigua d'aquesta important conca que assorteix a la ciutat de Barcelona.

Criología

La criología és un camp que ha pres gran auge en els últims anys, degut principalment a l'estudi de les glaceres. En aquest sentit, s'ha observat que les glaceres de l'món estan sent greument afectats per l'escalfament global.

Per tant, s'estan dissenyant models de simulació per estimar el comportament futur de pèrdua de les glaceres.

Castell, el 2015, va avaluar les glaceres de la conca de l'Maipo, trobant-se que la superfície glacera ha retrocedit 127,9 km ², retrocés que ha passat en els últims 30 anys i correspon a el 25% de la superfície inicial de l'glacial.

En els Andes, Bijeesh-Kozhikkodan i col·laboradors (2016) van realitzar una avaluació de la superfície de les glaceres durant els anys 1975 a 2015. Van trobar que durant aquest període hi va haver una important reducció d'aquestes masses d'aigua gelada.

La principal reducció de la superfície glacial andina va ser observada entre 1975 i 1997 coincidint amb l'escalfament de l'oceà Pacífic.

referències

1. ASCE Task Committee on Application of Artificial Neural Networks in Hydrology (2000) Artificial Neural Networks in Hydrology. I: Preliminary Concepts. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115-123.
2. Camps DF (1998) Processos de el cicle hidrològic. Tercera reimpressió. Universitat Autònoma de San Luis Potosí, Facultat d'Enginyeria. Editorial Universitària Potosina. San Luis Potosí, Mèxic. 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, O Franz-Bremer, J Cardia-Simões. (2016). Una anàlisi comparativa de la reculada glacera en els AndesTropicales usant teledetecció Investig. Geogr. Xile, 51: 3-36.
4. Castell I (2015) Caracterització de la hidrologia glacera de la conca de el Riu Maipo mitjançant la implementació d'un model glacio-hidrològic semi-distribuït físicament basat. Tesi de Magíster en Ciències de l'Enginyeria, Menció Recursos i Medi Ambient Hídric. Universitat de Xile, Facultat de Ciències Físiques i Matemàtiques, Departament d'Enginyeria Civil.
5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang i DJ Seu (2004) Hydrology laboratory research modeling system (HL-RMS) of the OS National Weather Service. Journal of Hydrology 291: 297-318.
6. Grup d'Hidrologia Subterrània (GHS), CSIC - Espanya. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Revisat, 27 de gener el 2019.