HIDROLOGIA: HISTÓRIA, OBJETO DE ESTUDO E PESQUISA - CIÊNCIA - 2025

A hidrologia é a ciência que trata do estudo da água em todos os seus aspectos, incluindo sua distribuição no planeta e seu ciclo hidrológico. Também aborda a relação da água com o meio ambiente e os seres vivos.

As primeiras referências ao estudo do comportamento da água datam da Grécia Antiga e do Império Romano. As medições do fluxo do Sena (Paris) feitas por Pierre Perrault e Edme Mariotte (1640) são consideradas o início da hidrologia científica.

Estação hidrometeorológica do Parque Nacional da Serra da Bocaina, Brasil. Fonte: Halley Pacheco de Oliveira, do Wikimedia Commons.

Posteriormente, as medições de campo continuaram e instrumentos de medição cada vez mais precisos foram desenvolvidos. Atualmente, a hidrologia baseia suas pesquisas principalmente na aplicação de modelos de simulação.

Dentre os estudos mais recentes, destaca-se a avaliação do recuo das geleiras devido ao aquecimento global. No Chile, a superfície glacial da bacia do Maipo recuou 25%. No caso das geleiras andinas, sua redução está relacionada ao aquecimento do Oceano Pacífico.

História

Civilizações antigas

Devido à importância da água para a vida, o estudo de seu comportamento tem sido objeto de observação desde o início da humanidade.

O ciclo hidrológico foi analisado por diferentes filósofos gregos, como Platão, Aristóteles e Homero. Em Roma, Sêneca e Plínio se preocuparam em entender o comportamento da água.

No entanto, as hipóteses apresentadas por esses antigos sábios são consideradas erradas hoje. O romano Marco Vitruvius foi o primeiro a indicar que a água infiltrada no solo provinha da chuva e da neve.

Além disso, nessa época foram desenvolvidos muitos conhecimentos práticos de hidráulica, o que permitiu a construção de grandes obras como os aquedutos em Roma ou os canais de irrigação na China, entre outros.

Renascimento

Durante o Renascimento, autores como Leonardo da Vinci e Bernard Palissy deram importantes contribuições à hidrologia; Eles puderam estudar o ciclo hidrológico em relação à infiltração da água da chuva e seu retorno pelas nascentes.

Século XVII

Considera-se que neste período nasceu a hidrologia como ciência. Foram iniciadas as medições de campo, principalmente as realizadas por Pierre Perrault e Edmé Mariotte no rio Sena (França).

Edmond Halley. Fonte: Desconhecida, via Wikimedia Commons

O trabalho de Edmond Halley no Mar Mediterrâneo também se destaca. O autor conseguiu estabelecer a relação entre evaporação, precipitação e fluxo.

Século XVIII

A hidrologia fez avanços importantes neste século. Numerosos experimentos foram realizados que permitiram estabelecer alguns princípios hidrológicos.

Podemos destacar o teorema de Bernoulli, que afirma que em uma corrente de água a pressão aumenta quando a velocidade diminui. Outros pesquisadores deram contribuições relevantes em relação às propriedades físicas da água.

Todos esses experimentos constituem a base teórica para o desenvolvimento de estudos hidrológicos quantitativos.

Século XIX

A hidrologia se fortalece como ciência experimental. Avanços importantes foram feitos no campo da hidrologia geológica e na medição das águas superficiais.

Nesse período, importantes fórmulas aplicadas aos estudos hidrológicos foram desenvolvidas, destacando-se a equação de fluxo capilar de Hagen-Pouiseuille e a fórmula do poço de Dupuit-Thiem (1860).

A hidrometria (disciplina que mede o fluxo, a força e a velocidade dos líquidos em movimento) estabelece suas bases. Fórmulas para medição de vazão foram desenvolvidas e vários instrumentos de medição de campo foram projetados.

Por outro lado, Miller, em 1849, constatou que existe uma relação direta entre a quantidade de precipitação e a altitude.

Séculos 20 e 21

Durante a primeira parte do século 20, a hidrologia quantitativa permaneceu uma disciplina empírica. Em meados do século, modelos teóricos começaram a ser desenvolvidos para fazer estimativas mais precisas.

Em 1922, foi criada a International Association for Scientific Hydrology (IAHS). O IAHS agrupa hidrólogos em todo o mundo até os dias atuais.

Contribuições importantes são feitas nas teorias de hidráulica de poço e infiltração de água. Da mesma forma, as estatísticas estão sendo usadas em estudos hidrológicos.

Em 1944, Bernard lançou as bases para a hidrometeorologia, destacando o papel dos fenômenos meteorológicos no ciclo da água.

Atualmente, os hidrólogos em suas diferentes áreas de estudo vêm desenvolvendo modelos matemáticos complexos. Por meio das simulações propostas, é possível prever o comportamento da água em diferentes condições.

Esses modelos de simulação são muito úteis no planejamento de grandes obras hidráulicas. Além disso, é possível fazer um uso mais eficiente e racional dos recursos hídricos do planeta.

Campo de estudo

O termo hidrologia vem do grego hydros (água) e logo (ciência), que significa ciência da água. Portanto, a hidrologia é a ciência responsável pelo estudo da água, incluindo seus padrões de circulação e distribuição no planeta.

A água é um elemento essencial para o desenvolvimento da vida no planeta. 70% da Terra é coberta por água, da qual 97% é salgada e constitui os oceanos do mundo. Os 3% restantes são água doce, e a maior parte dela está congelada nos pólos e geleiras do mundo, tornando-se um recurso escasso.

No campo da hidrologia, são avaliadas as propriedades químicas e físicas da água, a sua relação com o meio ambiente e com os seres vivos.

A hidrologia como ciência tem uma natureza complexa, por isso seu estudo foi dividido em vários campos. Esta divisão considera vários aspectos que incidem sobre algumas das fases do ciclo hidrológico: a dinâmica dos oceanos (oceanografia), dos lagos (limnologia) e dos rios (potamologia), águas superficiais, hidrometeorologia, hidrogeologia (água subterrânea) e criologia (água sólida).

Glaciar Quelccaya (Peru). Fonte: Edubucher, do Wikimedia Commons

Exemplos de pesquisas recentes

A pesquisa em hidrologia nos últimos anos tem se concentrado principalmente na aplicação de modelos de simulação, modelos geológicos 3D e redes neurais artificiais.

Hidrologia da água superficial

No campo da hidrologia de águas superficiais, modelos de redes neurais artificiais estão sendo aplicados para estudar a dinâmica de bacias hidrográficas. Assim, o projeto SIATL (Watershed Water Flow Simulator) está sendo utilizado mundialmente para a gestão de bacias hidrográficas.

Também foram desenvolvidos programas de computador como o WEAP (Water Evaluation and Planning), desenvolvido na Suécia e oferecido gratuitamente como uma ferramenta abrangente para o planejamento da gestão de recursos hídricos.

Hidrogeologia

Neste campo, foram projetados modelos geológicos 3D que permitem a criação de mapas tridimensionais de reservas subterrâneas de água.

Em um estudo realizado por Gámez e colaboradores no delta do rio Llobregat (Espanha) os atuais aquíferos puderam ser localizados. Assim, foram cadastrados os mananciais desta importante bacia que abastece a cidade de Barcelona.

Criologia

A criologia é um campo que teve um grande boom nos últimos anos, principalmente devido ao estudo das geleiras. Nesse sentido, observou-se que as geleiras mundiais estão sendo seriamente afetadas pelo aquecimento global.

Portanto, modelos de simulação estão sendo projetados para estimar o comportamento de perdas futuras das geleiras.

Castillo, em 2015, avaliou as geleiras da bacia do Maipo, constatando que a superfície glacial recuou 127,9 km ², recuo que ocorreu nos últimos 30 anos e corresponde a 25% da superfície inicial da geleira.

Nos Andes, Bijeesh-Kozhikkodan et al. (2016) realizaram uma avaliação da superfície da geleira durante os anos de 1975 a 2015. Eles descobriram que durante esse período houve uma redução significativa dessas massas de água congelada.

A principal redução da superfície glacial andina foi observada entre 1975 e 1997, coincidindo com o aquecimento do Oceano Pacífico.

Referências

1. ASCE Task Committee on Application of Artificial Neural Networks in Hydrology (2000) Artificial Neural Networks in Hydrology. I: Conceitos preliminares. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115-123.
2. Campos DF (1998) Processos do ciclo hidrológico. Terceira reimpressão. Universidade Autônoma de San Luis Potosí, Faculdade de Engenharia. Editorial Universitaria Potosina. San Luis Potosí, México. 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). Uma análise comparativa do recuo glacial nos Andes Tropicais usando o sensoriamento remoto Investig. Geogr. Chile, 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) Caracterização da hidrologia glacial da bacia do rio Maipo através da implementação de um modelo glacio-hidrológico semi-distribuído de base física. Dissertação de Mestrado em Ciências da Engenharia, Menção em Recursos Hídricos e Meio Ambiente. Universidad de Chile, Faculdade de Ciências Físicas e Matemáticas, Departamento de Engenharia Civil.
5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang e DJ Seo (2004) Sistema de modelagem de pesquisa de laboratório de hidrologia (HL-RMS) do Serviço Nacional de Meteorologia dos EUA. Journal of Hydrology 291: 297-318.
6. Grupo de Hidrologia Subterrânea (GHS), CSIC - Espanha. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Revisado em 27 de janeiro de 2019.