jueves, 11 de junio de 2020

Historia de la Hidrología


Hoy queremos compartir un poco de información acerca de como se inicio la Hidrología en el mundo, quienes son algunos de sus representantes más memorables y como fue cambiando la idea acerca del origen del agua con el paso del tiempo.

Sin más que decir, comencemos...

Es bien sabido que el instinto de supervivencia obligó al ser humano a descubrir nuevos mecanismos para su beneficio y subsistencia, y si ello lo enfocamos a nuestro tema de interés, en tiempos antiguos se busco mejorar el aprovechamiento del recurso hídrico, sin tener conocimiento sobre las leyes que rige su origen, comportamiento, distribución, circulación, etc. 

Es así que una de las principales autoridades mundiales en materia de gestión del agua y medio ambiente Asit K. Biswas, llegó a determinar que la hidrología se aplicaba varios milenios antes de Cristo, específicamente en la cuenca mediterránea. Por otro lado, uno de los proyectos de irrigación más antiguos que se conoce es el de la villa de Nippur en la Mesopotamia del siglo XIII a. C. (Raphael G. Kazmann – 1971). Es así que en los años antes de Cristo ya existían obras de regadío y de conducción en países como Egipto, Grecia, Palestina, China, Siria, India; donde la necesidad por obtener este recurso vital los llevó a instalarse en los márgenes de los ríos (Nilo en Egipto, Tigris y Éufrates en Mesopotamia, entre otras). 


Comienzo del Periodo de la Especulación sobre la Circulación del Agua

En este tiempo donde no existían “bases científicas”, apareció la preocupación sobre el origen del agua; en un contexto netamente filosófico, donde su importancia radicaba en hallar una explicación al origen del universo. 
A continuación, te mostramos como la concepción del agua ha ido evolucionando con el paso del tiempo, dando lugar a lo que hoy conocemos en hidrología:

Homero
· (ca. Siglo VIII a. C.):
En su obra La Ilíada, presenta al océano como el padre de los dioses. “Es un río poderoso que rodea el mundo, lo irriga y lo fertiliza”; también encarna el “poder generador de todos los seres”.

· Tales (624 a. C. – 546 a. C.): Al respecto, Aristóteles en su obra “Metafísica”, menciona que para Tales el agua es el origen de todas las cosas que existen.

· Anaxágoras (500 a. C. – 428 a. C.): Ideó una versión primitiva del ciclo hidrológico. Creía que el sol evaporaba el agua del mar hacia la atmósfera, desde donde caía como lluvia, y formaba reservas subterráneas las cuales alimentaban los caudales de los ríos.


Platón
· Anaximandro (610 a. C. – 545 a. C.): Mediante el uso de la observación metódica concluyó que la vida debió haber empezado en el agua.

· Anaxímenes (585 a. C. – 528 a. C.): Decía que el aire es el primer principio o arjé, donde por condensación del aire se forman las nubes y si éstas se condensan se formaba el agua.

· Platón (387 a. C. – 347 a. C.): El origen de ríos y fuentes es el océano homérico o Tartarus, un gran pasaje subterráneo con ramificaciones que penetraban toda la tierra hasta que salía al exterior por ríos y fuentes. Es decir, creía que el agua de la superficie era debida a la condensación del agua que contiene la tierra, en otras palabras, que existen vapores subterráneos ascendentes.


Marco Vitruvio
· Aristóteles (384 a. C. – 322 a. C.):
En su obra “Acerca de la generación y la corrupción”, propuso que el universo estaba conformado por la combinación de los cuatro elementos presocráticos (fuego, agua, aire y tierra). También explicó los mecanismos de la precipitación.

· Teofrasto (371 a. C. – 287 a. C.): Dio una explicación lógica de la formación de la precipitación por medio de la condensación y el congelamiento.

· Marco Vitruvio (80 a. C. – 15 a. C): Concibió la teoría que se acepta hoy en día, afirmando que el agua subterránea se deriva de la lluvia y la nieve infiltradas a través de la superficie del suelo.

Periodo de Observación: Etapa de Renacimiento

Leonardo Da Vinci
· Leonardo da Vinci (1452-1519):
Con respecto al Ciclo Hidrológico, llegó a una comprensión más avanzada que cualquiera de sus predecesores o contemporáneos sobre los principios del flujo del agua en los canales fluviales. Da Vinci tuvo dos conceptos del ciclo hidrológico, uno correcto, el que trata de la evaporación de mares y lagos formando nubes y su posterior condensación, y otro errado, sobre que el agua fluye también desde el interior de la tierra hasta las montañas y allí aparece a través de fisuras. También hizo los primeros estudios sistemáticos de la distribución de la velocidad en los ríos, mediante el uso de un flotador. así como la utilización de un nivel para medir la pendiente del río, tintes para estudiar el movimiento turbulento del agua, y puntos de aforo fijos para facilitar las observaciones de caudal. Se dice que planeaba escribir un libro sobre el agua que quizás hubiera cambiado la historia de la Hidrología.

B. Palissy
· Bernard Palissy (1510-1590):
Llegó a la conclusión de que el origen único de fuentes y ríos era la infiltración y retorno en superficie del agua de precipitación. Es decir, los ríos no podían tener otro origen que el de la precipitación. Asimismo, comprendió el principio de los pozos artesianos, es decir su alimentación fluvial subterránea y recomendó la forestación para prevenir la erosión.



Periodo de Medición y Experimentación 

· Perrault (1613 – 1688):
Mediante sus estudios sobre la precipitación y caudal del río Sena en París, demostró que la precipitación era más que suficiente para alimentar el flujo fluvial y el de las fuentes, puesto que estimó la pluviometría en la cuenca de parís en 520 mm/año, mientras que el caudal del Sena aguas debajo de París era de unos 100 mm/año.

Mariotte
· Mariotte (1620 – 1684):
En una publicación póstuma en 1686, Mariotte influyó decisivamente al desarrollo de la Hidráulica e Hidrología. En el área de la hidrología, Mariotte se enfoca en el origen de las fuentes y a la determinación de la velocidad y el caudal, aportando pruebas experimentales como la precipitación anual en Dijon durante tres años, concluyendo que el agua de lluvia es más que suficiente para alimentar las fuentes y que el incremento o descenso del caudal está relacionado con la precipitación. También explica detalladamente como el agua procedente de la lluvia se infiltra hasta llegar a un nivel subterráneo impermeable por el que circula hasta que encuentra un punto de salida.

· Halley (1656 – 1742): Experimentó con la evaporación, demostrando que se producía suficiente agua para generar la lluvia que alimenta el flujo de los ríos; para demostrar la cantidad de agua que se evapora de los océanos tomó un recipiente de dimensiones conocidas y lo llenó con agua, luego la calentó hasta alcanzar la temperatura del mar en época de verano. Al cabo de una hora midió el volumen de agua y encontró que se había perdido una cierta cantidad. Así, determinó la evaporación para todos los meses del año, observando el nivel de agua de un recipiente o evaporímetro todos los días a la misma hora.

Bernoulli
· Daniel Bernoulli (1700 – 1782):
En 1738 publicó su obra Hydrodynamica, donde expone lo que más adelante se conocería como el “Principio de Bernoulli”, que describe el comportamiento de un fluido al moverse a lo largo de un conducto cerrado.

· Antoine de Chézy (1718 – 1798): Fue quien formuló los parámetros de similitud para la predicción de las características del flujo de un canal abierto a partir de las mediciones que realizaron terceros. La fórmula de Chézy permite obtener la velocidad media en la sección de un canal.



Periodo de la hidrología cuantitativa
Siglo XIX Periodo de Empirismo

Ley de Darcy
· Dalton (1766 – 1844):
En 1802 Dalton estableció un principio para la evaporación

· Hagen – Poiseuille (1839): En ese año Hagen realizó experimentos para determinar una ley sobre el flujo laminar estacionario de un líquido incompresible y uniformemente viscoso a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante, cuya ecuación fue derivada por Poiseuille y publicada en 1846. 

· Henry Darcy (1803 – 1858): En 1856 Darcy desarrolló la ley de flujo en medios porosos.
 
· Robert Manning (1816 – 1897): Manning propuso la ecuación para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos y tuberías. Es una evolución de la fórmula de Chézy, y esta vio la luz en el año 1891. 

Periodo de Racionalización

Green y Ampt
· Green y Ampt:
En 1911 desarrollaron un modelo basado físicamente para la infiltración.

· Hazen: En 1914 introdujo el análisis de frecuencia para los máximos de creciente y los requerimientos de almacenamiento de agua.

· Richards: En 1931 determinó la ecuación que gobierna el flujo no saturado.

· Sherman: En 1932 ideó el método de diagrama unitario para transformar la precipitación efectiva en escorrentía directa

· Horton: En 1933 desarrolló una teoría de infiltración y una descripción de la forma de una cuenca de drenaje (1943).

· Gumbel: En 1941 propuso la ley del valor extremo para los estudios hidrológicos.

· Hurst: En 1951 demostró que la observación hidrológica puede exhibir secuencias para valores altos o bajos, que persisten a lo largo de muchos años.

Periodo de Teorización

La llegada de computadoras facilitó el análisis matemático, aquí se desarrollaron instrumentos sofisticados para las técnicas de investigación, , asimismo apareció la hidrología estocástica, que aplica los procesos estocásticos que son parte de la ingeniería de sistemas para el estudio de los eventos hidrológicos.

Periodo de Modernización 
 
Aquí podemos mencionar lo importante que fue la evolución de la tecnología en la hidrología, encontramos la cartografía digital, el Sistema de Información Geográfica o GIS, las grandes bases de datos meteorológicas e hidrológicas, aparecieron las imágenes satelitales, la utilización del radar para el pronóstico de lluvias, el sistema de alerta de inundaciones en tiempo real o sensores y como no citar al enorme desarrollo de software como Hec-HMS, Swat, Hec-Ras, ArcGis, QGis, entre muchos otros que conocemos en la actualidad.
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