As fases de desenvolvimento da hidrologia

Hidrologia é o estudo do movimento, distribuição e qualidade da água e da sustentabilidade ambiental (este último termo apareceu nas décadas recentes devido ao conceito de desenvolvimento sustentável). As principais fases da hidrologia são a histórica (até o século 19), seguida pela fase na qual iniciam as primeiras medidas contínuas de dados (final do século 19 até primeira metade do século 20), fase da engenharia (período de 1950 a 1990) e a fase atual, de sustentabilidade hídrica e ambiental.

Marcus Vitruvius (século I a.C) apresentou os primeiros conceitos do ciclo hidrológico, como é entendido atualmente. Muitos dos filósofos antigos imaginavam que a água que passa nos rios nos períodos sem chuva tinha origem nos oceanos. Leonardo da Vinci, no século XVI, aprimorou os conceitos do ciclo hidrológico e Perrault, no século XVII, comprovou com a medição de vazão no rio Sena que a origem da água nos rios era devido à precipitação. Bernoulli, no século XVIII, apresentou a sua importante equação da energia do escoamento. Darcy, no século XIX, apresentou a equação de escoamento em meio saturado (escoamento subterrâneo).

No final do século XIX iniciaram-se as medidas contínuas de precipitação e níveis de rios. No Brasil, existem poucas séries que iniciaram a sua medição no século XIX, como a de Curitiba (chuva), Porto Alegre (nível), Fortaleza (chuva), Ladário, no rio Paraguai em 1900 (nível). No entanto, a série mais longa de marcas de inundações é de Blumenau, desde 1852. Até a década de 1950 foram desenvolvidos vários métodos quantitativos de diferentes processos hidrológicos, como o método de Gumbel para ajuste da distribuição estatística de extremos (vazões máximas), a equação de Horton para infiltração da água no solo, método baseado no balanço de energia para cálculo de evaporação (Penanm), entre outros. Eram procedimentos analíticos que estimavam os processos de forma concentrada (equação de Muskingum para escoamento de rios, em 1939), método de Pulz (para propagação em reservatórios). Nesta fase, a limitação do uso de métodos desenvolvidos como as equações de Saint-Venant (final do século 19) era a capacidade de cálculo.

A fase que chamo de engenharia é impulsionada por investimentos em infraestrutura de água e da chegada do computador. Estes projetos necessitavam de conhecimento hidrológico para dimensionamento de obras. O computador revoluciona a capacidade de processamento e permite o desenvolvimento de métodos numéricos para os primeiros modelos hidrológicos que integram os diferentes processos hidrológicos por equações empíricas. Esta fase tem como princípio as séries estacionárias, ou seja, considera que as estatísticas da série não variam com o tempo para os projetos de engenharia.

Depois da década 1990, é introduzido o conceito de desenvolvimento sustentável, onde o uso do solo, variabilidade e mudanças climáticas mostram que as séries não são estacionárias devido a estes efeitos. Isto pode ser observado em bacias urbanas com modificação do escoamento para a mesma precipitação e tendências climáticas desconhecidas. O desafio é de integrar conhecimento climático, biológico, hidrológico e atividades humanas para buscar a sustentabilidade. No âmbito da tecnologia, os SIG, sistemas de informações geográficas, vieram para permitir melhorar os modelos e tratar o espaço e seus atributos de forma mais completa.

O caminho hidrológico é o de buscar maior conhecimento das diferentes escalas desta não-estacionalidade, ou seja, no espaço, tempo, processos terrestres e clima. São grandes desafios para o futuro.

 

 

About Prof. PhD Carlos E. M. Tucci

Engenheiro civil, MSc, PhD, professor aposentado do IPH-UFRGS, sócio-fundador da Rhama Consultoria Ambiental. Autor de mais de 300 artigos científicos, livros, capítulos de livros. Experiência de mais de 40 anos na área, com atuação junto a empresas e entidades nacionais e internacionais como: Unesco, Banco Mundial, BID, ANEEL, ANA, Itaipu, entre outros. Premiado em 2011 pela International Association of Hydrological Sciences.

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