HYDROLOGIE: GESCHIEDENIS, OBJECT VAN STUDIE EN ONDERZOEK - WETENSCHAP - 2026

De hydrologie is de wetenschap die zich bezighoudt met de studie van water in al zijn aspecten, inclusief zijn verspreiding over de planeet en zijn hydrologische cyclus. Het behandelt ook de relatie van water met de omgeving en levende wezens.

De eerste verwijzingen naar de studie van het gedrag van water dateren uit het oude Griekenland en het Romeinse rijk. De metingen van de stroming van de Seine (Parijs) door Pierre Perrault en Edme Mariotte (1640) worden beschouwd als het begin van de wetenschappelijke hydrologie.

Hydrometeorologisch station in het Serra da Bocaina National Park, Brazilië. Bron: Halley Pacheco de Oliveira, van Wikimedia Commons.

Vervolgens werden veldmetingen voortgezet en werden steeds nauwkeurigere meetinstrumenten ontwikkeld. Hydrologie baseert haar onderzoek momenteel vooral op de toepassing van simulatiemodellen.

Onder de meest recente studies valt de evaluatie van de terugtrekking van gletsjers als gevolg van de opwarming van de aarde op. In Chili is het glaciale oppervlak van het Maipo-bekken met 25% teruggetrokken. In het geval van Andes-gletsjers houdt hun vermindering verband met de opwarming van de Stille Oceaan.

Geschiedenis

Oude beschavingen

Vanwege het belang van water voor het leven, is de studie van zijn gedrag sinds het begin van de mensheid het object van observatie geweest.

De hydrologische cyclus werd geanalyseerd door verschillende Griekse filosofen zoals Plato, Aristoteles en Homerus. Toen Seneca en Plinius in Rome waren, waren ze bezorgd om het gedrag van water te begrijpen.

De hypothesen die door deze oude wijzen naar voren worden gebracht, worden tegenwoordig echter als onjuist beschouwd. De Romein Marco Vitruvius was de eerste die aangaf dat het in de grond geïnfiltreerde water afkomstig was van regen en sneeuw.

Bovendien werd er in die tijd een grote hoeveelheid praktische hydraulische kennis ontwikkeld, die de bouw van grote werken mogelijk maakte, zoals de aquaducten van Rome of de irrigatiekanalen in onder meer China.

Renaissance

Tijdens de Renaissance hebben auteurs als Leonardo da Vinci en Bernard Palissy belangrijke bijdragen geleverd aan de hydrologie; Ze konden de hydrologische cyclus bestuderen in relatie tot de infiltratie van regenwater en de terugkeer ervan door de bronnen.

XVII eeuw

Aangenomen wordt dat in deze periode hydrologie als wetenschap werd geboren. Er werden veldmetingen gestart, met name die uitgevoerd door Pierre Perrault en Edmé Mariotte in de rivier de Seine (Frankrijk).

Edmond Halley. Bron: onbekend, via Wikimedia Commons

Ook het werk van Edmond Halley in de Middellandse Zee valt op. De auteur is erin geslaagd de relatie tussen verdamping, neerslag en stroming vast te stellen.

Eeuw XVIII

De hydrologie heeft in deze eeuw belangrijke vorderingen gemaakt. Er zijn talrijke experimenten uitgevoerd die het mogelijk maakten om enkele hydrologische principes vast te stellen.

We kunnen de stelling van Bernoulli belichten, die stelt dat in een stroom water de druk toeneemt als de snelheid afneemt. Andere onderzoekers hebben relevante bijdragen geleverd met betrekking tot de fysische eigenschappen van water.

Al deze experimenten vormen de theoretische basis voor de ontwikkeling van kwantitatieve hydrologische studies.

XIX eeuw

Hydrologie wordt sterker als experimentele wetenschap. Er zijn belangrijke vorderingen gemaakt op het gebied van geologische hydrologie en bij het meten van oppervlaktewateren.

In deze periode werden belangrijke formules ontwikkeld die werden toegepast op hydrologische studies, waarbij de Hagen-Pouiseuille-vergelijking van capillaire stroming en de Dupuit-Thiem-putformule (1860) opvallen.

Hydrometrie (discipline die de stroming, kracht en snelheid van bewegende vloeistoffen meet) legt de basis. Er werden formules voor flowmeting ontwikkeld en verschillende veldmeetinstrumenten ontworpen.

Aan de andere kant ontdekte Miller in 1849 dat er een direct verband bestaat tussen de hoeveelheid neerslag en de hoogte.

20e en 21e eeuw

Tijdens het eerste deel van de 20e eeuw bleef kwantitatieve hydrologie een empirische discipline. In het midden van de eeuw begonnen theoretische modellen te worden ontwikkeld om nauwkeurigere schattingen te maken.

In 1922 werd de International Association for Scientific Hydrology (IAHS) opgericht. De IAHS groepeert hydrologen over de hele wereld tot op de dag van vandaag.

Belangrijke bijdragen worden geleverd in puthydraulica en waterinfiltratietheorieën. Evenzo worden statistieken gebruikt in hydrologische studies.

In 1944 legde Bernard de basis voor hydrometeorologie door de rol van meteorologische verschijnselen in de waterkringloop te benadrukken.

Momenteel hebben hydrologen in hun verschillende vakgebieden complexe wiskundige modellen ontwikkeld. Door de voorgestelde simulaties is het mogelijk om het gedrag van water onder verschillende omstandigheden te voorspellen.

Deze simulatiemodellen zijn erg handig bij de planning van grote hydraulische werken. Bovendien is het mogelijk om efficiënter en rationeler om te gaan met de watervoorraden van de planeet.

Studierichting

De term hydrologie komt van het Griekse hydros (water) en logo (wetenschap), wat de wetenschap van water betekent. Daarom is hydrologie de wetenschap die verantwoordelijk is voor de studie van water, inclusief de circulatie- en distributiepatronen op de planeet.

Water is een essentieel element voor de ontwikkeling van leven op aarde. 70% van de aarde is bedekt met water, waarvan 97% zout is en de oceanen van de wereld vormt. De resterende 3% is zoet water en het meeste is bevroren op de polen en gletsjers van de wereld, waardoor het een schaarse hulpbron is.

Binnen de hydrologie worden de chemische en fysische eigenschappen van water, de relatie met de omgeving en de relatie met levende wezens geëvalueerd.

Hydrologie als wetenschap heeft een complexe aard, daarom is de studie ervan opgedeeld in verschillende velden. Deze afdeling behandelt verschillende aspecten die zich richten op enkele fasen van de hydrologische cyclus: de dynamiek van de oceanen (oceanografie), van de meren (limnologie) en van de rivieren (potamologie), oppervlaktewater, hydrometeorologie, hydrogeologie ( grondwater) en cryologie (vast water).

Quelccaya-gletsjer (Peru). Bron: Edubucher, van Wikimedia Commons

Recente onderzoeksvoorbeelden

Hydrologisch onderzoek heeft zich de afgelopen jaren voornamelijk gericht op de toepassing van simulatiemodellen, geologische 3D-modellen en kunstmatige neurale netwerken.

Hydrologie van oppervlaktewater

Op het gebied van oppervlaktewaterhydrologie worden kunstmatige neurale netwerkmodellen toegepast om de dynamiek van hydrografische bekkens te bestuderen. Zo wordt het SIATL-project (Watershed Water Flow Simulator) wereldwijd gebruikt voor stroomgebiedbeheer.

Er zijn ook computerprogramma's ontwikkeld zoals WEAP (Water Evaluation and Planning), ontwikkeld in Zweden en gratis aangeboden als een alomvattend instrument voor het plannen van het beheer van watervoorraden.

Hydrogeologie

Op dit gebied zijn 3D-geologische modellen ontworpen waarmee driedimensionale kaarten van ondergrondse waterreserves kunnen worden gemaakt.

In een studie uitgevoerd door Gámez en medewerkers in de delta van de rivier de Llobregat (Spanje), konden de aanwezige watervoerende lagen worden gelokaliseerd. Op deze manier werden de waterbronnen van dit belangrijke bekken dat de stad Barcelona bevoorraadt geregistreerd.

Crieologie

Cryologie is een vakgebied dat de laatste jaren een enorme vlucht heeft genomen, vooral dankzij de studie van gletsjers. In die zin is waargenomen dat gletsjers in de wereld ernstig worden getroffen door de opwarming van de aarde.

Daarom worden simulatiemodellen ontworpen om het toekomstige verliesgedrag van gletsjers in te schatten.

Castillo, in 2015, beoordeelde de gletsjers van de Maipo bekken vastgesteld dat de glaciale oppervlak 127.9 km heeft teruggetrokken ² , een terugtrekken die zich in de laatste 30 jaar en komt overeen met 25% van het aanvankelijke oppervlak van de ijskast.

In de Andes voerden Bijeesh-Kozhikkodan et al. (2016) een evaluatie uit van het gletsjeroppervlak in de jaren 1975 tot 2015. Ze ontdekten dat er in deze periode een significante afname was van deze bevroren watermassa's.

De belangrijkste vermindering van het Andes-glaciale oppervlak werd waargenomen tussen 1975 en 1997 en viel samen met de opwarming van de Stille Oceaan.

Referenties

1. ASCE Task Committee on Application of Artificial Neural Networks in Hydrology (2000) Artificial Neural Networks in Hydrology. I: Voorlopige concepten. Journal of Hydrologic Engineering 5: 115–123.
2. Campos DF (1998) Processen van de hydrologische cyclus. Derde herdruk. Autonome Universiteit van San Luis Potosí, Faculteit Ingenieurswetenschappen. Redactioneel Universitaria Potosina. San Luis Potosí, Mexico. 540 pagina's
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). Een vergelijkende analyse van glaciale terugtrekking in de tropische Andes met behulp van remote sensing Investig. Geogr. Chili, 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) Karakterisering van de glaciale hydrologie van het stroomgebied van de Maipo door de implementatie van een fysisch gebaseerd semi-gedistribueerd glacio-hydrologisch model. Masterproef in de ingenieurswetenschappen, vermelding in watervoorraden en milieu. Universidad de Chile, Faculteit Fysische en Wiskundige Wetenschappen, Departement Civiele Techniek.
5. Koren V, S Reed, M Smith, Z Zhang en DJ Seo (2004) Hydrologisch laboratoriumonderzoeksmodelleringssysteem (HL-RMS) van de Amerikaanse National Weather Service. Journal of Hydrology 291: 297-318.
6. Underground Hydrology Group (GHS), CSIC - Spanje. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Herzien op 27 januari 2019.