HIDROLOGIJA: POVIJEST, PREDMET PROUČAVANJA I ISTRAŽIVANJA - ZNANOST - 2025

Hidrologija je znanost koja se bavi s proučavanju vode u svim njegovim aspektima, uključujući i njegove distribucije na planetu i njegovom hidrološki ciklus. Također se bavi odnosom vode s okolinom i živim bićima.

Prve reference na proučavanje ponašanja vode potječu iz antičke Grčke i Rimskog carstva. Mjerenja protoka Seine (Pariz) koje su napravili Pierre Perrault i Edme Mariotte (1640.) smatraju se početkom znanstvene hidrologije.

Hidrometeorološke stanice u nacionalnom parku Serra da Bocaina, Brazil. Izvor: Halley Pacheco de Oliveira, iz Wikimedia Commonsa.

Nakon toga nastavljena su mjerenja na terenu i sve precizniji mjerni instrumenti. Trenutno se istraživanja bazira na primjeni simulacijskih modela.

Među najnovijim istraživanjima ističe se izdvajanje glečera zbog globalnog zagrijavanja. U Čileu se ledena površina sliva Maipo povukla za 25%. U slučaju andskih ledenjaka, njihovo smanjenje povezano je s zagrijavanjem Tihog oceana.

Povijest

Drevne civilizacije

Zbog važnosti vode za život, proučavanje njezinog ponašanja predmet je promatranja od početka čovječanstva.

Hidrološki ciklus analizirali su različiti grčki filozofi poput Platona, Aristotela i Homera. Dok su bili u Rimu, Seneka i Plinij bili su zabrinuti da razumiju ponašanje vode.

Međutim, hipoteze koje su iznijeli ti drevni mudraci danas se smatraju pogrešnim. Rimljanin Marco Vitruvius prvi je pokazao da je voda infiltrirana u zemlju dolazila od kiše i snijega.

Pored toga, u to je vrijeme razvijena velika količina praktičnog hidrauličkog znanja, što je omogućilo izgradnju velikih djela poput akvadukata u Rimu ili navodnjavačkih kanala u Kini, među ostalim.

renesansa

Tijekom renesanse autori poput Leonarda da Vincija i Bernarda Palissyja dali su važan doprinos hidrologiji; Bili su u stanju proučiti hidrološki ciklus u odnosu na infiltraciju kišnice i njezin povratak kroz izvore.

XVII stoljeće

Smatra se da je u ovom razdoblju nastala hidrologija kao znanost. Započela su mjerenja na terenu, posebno ona koja su izveli Pierre Perrault i Edmé Mariotte u rijeci Seine (Francuska).

Edmond Halley. Izvor: Nepoznato, putem Wikimedia Commonsa

Ističe se i djelo Edmonda Halleya u Sredozemnom moru. Autor je uspio uspostaviti odnos isparavanja, oborina i protoka.

Stoljeće XVIII

Hidrologija je postigla važan napredak u ovom stoljeću. Provedeni su brojni eksperimenti koji su omogućili uspostavljanje nekih hidroloških principa.

Možemo istaknuti Bernoullijevu teoremu koja kaže da se u struji vode tlak povećava kada se brzina smanjuje. Ostali istraživači dali su relevantan doprinos u vezi s fizičkim svojstvima vode.

Svi ovi eksperimenti predstavljaju teoretsku osnovu za razvoj kvantitativnih hidroloških studija.

XIX stoljeće

Hidrologija postaje jača kao eksperimentalna znanost. Važni pomaci postignuti su u području geološke hidrologije i u mjerenju površinskih voda.

U ovom su razdoblju razvijene važne formule primijenjene na hidrološke studije: ističu se Hagen-Pouiseuilleova jednadžba kapilarnog toka i formula Dupuit-Thiem bušotine (1860).

Hidrometrija (disciplina koja mjeri protok, silu i brzinu kretanja tekućina) postavlja svoje temelje. Izrađene su formule za mjerenje protoka i dizajnirani različiti instrumenti za mjerenje polja.

S druge strane, Miller je 1849. utvrdio da postoji izravna veza između količine oborina i nadmorske visine.

20. i 21. stoljeće

Tijekom prvog dijela 20. stoljeća kvantitativna hidrologija ostala je empirijska disciplina. Sredinom stoljeća počeli su se razvijati teorijski modeli kako bi se napravile preciznije procjene.

1922. stvoreno je Međunarodno udruženje za znanstvenu hidrologiju (IAHS). IAHS grupe hidrologa širom svijeta do danas.

Važni doprinosi daju se hidrauličnoj hidraulici i teorijama infiltracije vode. Isto tako, statistika se koristi u hidrološkim studijama.

Godine 1944. Bernard je postavio temelje hidrometeorologije ističući ulogu meteoroloških pojava u vodenom ciklusu.

Trenutno hidrolozi u svojim različitim područjima studija razvijaju složene matematičke modele. Kroz predložene simulacije moguće je predvidjeti ponašanje vode u različitim uvjetima.

Ovi simulacijski modeli vrlo su korisni za planiranje velikih hidrauličnih radova. Nadalje, moguće je učinkovitije i racionalnije koristiti vodene resurse planete.

Područje proučavanja

Izraz hidrologija dolazi od grčke hidros (voda) i logotipa (znanost), što znači znanost o vodi. Stoga je hidrologija znanost koja je odgovorna za proučavanje vode, uključujući njezine obrasce cirkulacije i distribucije na planeti.

Voda je bitan element za razvoj života na planeti. 70% Zemlje prekriveno je vodom, od čega je 97% slano i čini svjetske oceane. Preostalih 3% je slatka voda, a većina je smrznuta na svjetskim polovima i ledenjacima, što čini oskudni resurs.

Unutar područja hidrologije procjenjuju se kemijska i fizikalna svojstva vode, njezin odnos prema okolišu i odnos sa živim bićima.

Hidrologija kao znanost ima složenu prirodu, pa je njezino proučavanje podijeljeno na različita područja. Ova podjela razmatra različite aspekte koji se usredotočuju na neke faze hidrološkog ciklusa: dinamiku oceana (oceanografija), jezera (limnologija) i rijeka (potamologija), površinske vode, hidrometeorologiju, hidrogeologiju (podzemna voda) i kriologija (kruta voda).

Ledenjak Quelccaya (Peru). Izvor: Edubucher, iz Wikimedia Commons

Nedavni primjeri istraživanja

Istraživanja hidrologije posljednjih godina su se uglavnom fokusirala na primjenu simulacijskih modela, 3D geoloških modela i umjetnih neuronskih mreža.

Hidrologija površinske vode

U području hidrologije površinskih voda primjenjuju se modeli umjetnih neuronskih mreža kako bi se proučila dinamika hidrografskih bazena. Stoga se projekt SIATL (Simulator protoka vode u vodama) koristi u cijelom svijetu za upravljanje slivovima.

Također su razvijeni računalni programi poput WEAP-a (procjena vode i planiranje), koji su razvijeni u Švedskoj i nude se besplatno kao sveobuhvatno sredstvo za planiranje upravljanja vodnim resursima.

Hidrogeologija

U ovom su području dizajnirani 3D geološki modeli koji omogućuju stvaranje trodimenzionalnih karata podzemnih rezervi vode.

U studiji koju su proveli Gámez i suradnici u delti rijeke Llobregat (Španjolska) moglo se pronaći prisutni vodonosnici. Na ovaj način registrirani su izvori vode ovog važnog bazena koji opskrbljuje grad Barcelona.

Kriologija

Kriologija je polje koje je posljednjih godina doživjelo veliki procvat, uglavnom zbog proučavanja ledenjaka. U tom smislu primijećeno je da svjetski ledenjaci ozbiljno pogađaju globalno zagrijavanje.

Stoga su dizajnirani simulacijski modeli za procjenu budućeg gubitničkog ponašanja ledenjaka.

Castillo je 2015. godine procijenio ledenjake bazena Maipo, utvrdivši da se površina ledenjaka povukla 127,9 km ², povlačenje koje se dogodilo u zadnjih 30 godina i da odgovara 25% početne površine ledenjaka.

U Andama, Bijeesh-Kozhikkodan i suradnici (2016) proveli su procjenu površine ledenjaka tijekom 1975. do 2015. Otkrili su da je u ovom razdoblju došlo do značajnog smanjenja tih zaleđenih vodenih masa.

Glavno smanjenje ledvene površine Anda uočeno je između 1975. i 1997. godine, podudarajući se s zagrijavanjem Tihog oceana.

Reference

1. ASCE-ov radni odbor za primjenu umjetnih neuronskih mreža u hidrologiji (2000) Umjetne neuronske mreže u hidrologiji. I: Preliminarni koncepti. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115–123.
2. Campos DF (1998) Procesi hidrološkog ciklusa. Treći reprint. Autonomno sveučilište San Luis Potosí, Tehnički fakultet. Uredništvo Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Meksiko. 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). Uporedna analiza povlačenja ledenjaka u tropskim Andama pomoću istraživanja daljinskog ispitivanja. Geogr. Čile, 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) Karakterizacija ledenjačke hidrologije sliva rijeke Maipo primjenom fizički utemeljenog polu-raspodijeljenog glacio-hidrološkog modela. Magistarski rad iz tehničkih znanosti, spominjanje u vodnim resursima i okolišu. Universidad de Chile, Fizičko-matematički fakultet, Katedra za građevinarstvo.
5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang i DJ Seo (2004.) Sustav laboratorijskog istraživanja za hidrološke studije (HL-RMS) američke Nacionalne meteorološke službe. Journal of Hydrology 291: 297-318.
6. Underground Hydrology Group (GHS), CSIC - Španjolska. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Izmijenjeno 27. siječnja 2019. godine.