En la actualidad la hidrología tiene un papel muy importante en el planeamiento del uso de los Recursos Hidráulicos, y ha llegado a convertirse en parte fundamental de los proyectos de ingeniería que tienen que ver con suministro de agua, disposición de aguas servidas, drenaje, protección contra la acción de ríos y recreación. De otro lado, la integración de la hidrología con la Geografía matemática en especial a través de los sistemas de información geográfica ha conducido al uso imprescindible del computador en el procesamiento de información existente y en la simulación de ocurrencia de eventos futuros.
Los estudios hidrológicos son fundamentales para: El diseño de obras hidráulicas, para efectuar estos estudios se utilizan frecuentemente modelos matemáticos que representan el comportamiento de toda la cuenca sustentada por la obra en examen; La operación optimizada del uso de los recursos hídricos en un sistema complejo de obras hidráulicas, sobre todo si son de usos múltiples. En este caso se utilizan generalmente modelos matemáticos conceptuales, y se procesan en tiempo real; El correcto conocimiento del comportamiento hidrológico de como un río, arroyo, o de un lago es fundamental para poder establecer las áreas vulnerables a los eventos hidro meteorológicos extremos; Prever un correcto diseño de infraestructura vial, como caminos, carreteras, ferrocarriles, etc.
Todo esto y muchas aplicaciones más hacen que el hidrólogo sea un personaje importante en todo equipo multidisciplinar que enfrenta problemas de ingeniería civil en general y problemas de carácter ambiental.
* Determinación del equilibrio de agua de una región.
* Diseño de proyectos de restauración ribereños.
* Mitigación y predicción de inundaciones, desprendimiento de tierras y riesgo de sequía.
* Pronóstico de inundaciones en tiempo real y advertencias.
* Diseño de esquemas de irrigación y administración de la productividad agrícola.
* Parte del módulo de riesgo en modelado de catástrofes.
* Suministro de agua potable.
* Diseño de presas para abastecimiento de agua o generación de energía hidroeléctrica.
* Diseño de puentes.
* Diseño de alcantarillas y sistemas de drenaje urbano.
* Análisis del impacto de la humedad antecedente en sistemas de alcantarillado sanitarios.
* Predicción de cambios geomorfológicos, como erosión o sedimentación.
* Evaluación de los impactos de cambio ambiental natural y antropogénico en los recursos del agua.
* Evaluación del riesgo de transporte de contaminantes y establecimiento de pautas de política ambiental.
Las observaciones de los procesos hidrológicos se usan para hacer predicciones sobre el futuro comportamiento de los sistemas hidrológicos (flujo de agua y calidad del agua). Uno de los principales intereses actuales en la investigación hidrológica es la Predicción en Cuencas No calibradas (BAR), es decir, en cuencas donde existen muy pocos datos o ninguno.
Hidrología estadística
Analizando las propiedades estadísticas de los archivos hidrológicos, como la precipitación o el flujo de un río, los hidrólogos pueden estimar los futuros fenómenos hidrológicos. Esto, sin embargo, asume que las características de los procesos permanecen sin alterar.
Estas estimaciones son importantes para ingenieros y economistas, de modo que pueda hacerse un análisis de riesgo apropiado para influir en las decisiones sobre inversión en la futura infraestructura y determinar las características de fiabilidad de la producción de sistemas de abastecimiento de agua. La información estadística se utiliza para formular reglas de operaciones para presas grandes que forman parte de sistemas que incluyen demandas agrícolas, industriales y residenciales.
Modelos hidrológicos
Los modelos hidrológicos son representaciones conceptuales simplificadas de una parte del ciclo hidrológico. Se usan principalmente para la predicción hidrológica y para entender los procesos hidrológicos. Hay dos tipos principales de modelos hidrológicos:
* Modelos basados en datos. Estos modelos son sistemas de caja negra, que usan conceptos matemáticos y estadísticos para asociar una determinada entrada (por ejemplo, precipitación) con un modelo de salida (por ejemplo, escorrentía). Las técnicas que suelen usarse son la regresión, funciones de transferencia, redes neurales e identificación de sistema. Estos modelos son conocidos como modelos de hidrología estocásticos.
* Modelos basados en descripciones del proceso. Estos modelos tratan de representar los procesos físicos observados en el mundo real. Contienen representaciones de escorrentía superficial, flujo subsuperficial, evapotranspiración y flujo de canal, pero pueden ser mucho más complicados. Estos modelos son conocidos como modelos hidrológicos deterministas. Pueden subdividirse en modelos de un solo evento y modelos de simulación continua.
La investigación reciente sobre modelos hidrológicos trata de tener un acercamiento más global para entender el comportamiento de los sistemas hidrológicos, de manera que se puedan obtener mejores predicciones y afrontar los principales desafíos en la administración de los recursos de agua.
* Hidrología química: estudio de las características químicas del agua.
* Ecohidrología: estudio de las interacciones entre los organismos vivos y el ciclo hidrológico.
* Hidrogeología: estudio de la presencia y movimiento del agua en acuíferos.
* Hidroinformática: adaptación de la tecnología de la información a la hidrología y sus aplicaciones a los recursos de agua.
* Hidrometeorología: estudio de la transferencia de agua y energía entre las superficies de tierra y agua y la atmósfera inferior.
* Hidrología de isótopos: estudio de las firmas isotópicas del agua.
* Hidrología superficial: estudio de los procesos hidrológicos que tienen lugar en la superficie de la Tierra o cerca de ella.
Aunque las fechas no son exactas, varios autores como O.E. Meinzer, definen este período, desde la antigüedad hasta el 1400. Durante este período el concepto de ciclo hidrológico fue especulado nota 1 por muchos filósofos como Homero, Tales, Platón, y Aristóteles, entre otros en Grecia; por Séneca y Plinio en Roma. La mayoría de los conceptos desarrollados en esta época resultaron ser erróneos, con excepción del propuesto por Marco Vitruvio, quien estableció que el agua subterránea provenía de la infiltración del agua de lluvia y del derretimiento de la nieve.
A este período pertenecen las grandes construcciones hidráulicas de la antigüedad las que requirieron un conocimiento hidrológico práctico, entre ellos los pozos de Arabia, los Kanats de Persia, los acueductos de Roma, los canales y sistemas de irrigación y obras de control de inundaciones en China, y zonas de riego en Egipto, Mesopotamia, India y en los Andes.
Período de observación
Entre el 1400 y el 1600. En el período conocido como el Renacimiento, se tuvo un cambio gradual de los conceptos filosóficos puros de la hidrología a la ciencia observacional de tal época. Por ejemplo, basándose en observaciones, Leonardo da Vinci y Bernard Palissy lograron una correcta comprensión del ciclo hidrológico, especialmente en lo relativo a la infiltración de la lluvia y retorno del agua a través de manantialesnota 2.
Período de medida
Entre el 1600 y el 1700. El inicio de la moderna ciencia de la hidrología puede ser considerado en el siglo XVII, con las mediciones, por ejemplo: las de Pierre Perrault y Edmé Mariotte en el río Sena de París y Edmond Halley en el mar Mediterráneo, los cuales llegaron a conclusiones correctas del fenómeno hidrológico estudiado. A este período corresponde también los primeros estudios de los pozos artesianos.
Entre el 1800 y el 1900.El Siglo XIX fue una gran era de hidrología experimental que tuvo su inicio en el período precedente y que marcó más firmemente el comienzo de la ciencia de la hidrología. Sin embargo la mayoría de contribuciones se tuvieron en la geohidrología y en la medición de las aguas superficiales (Hidrometría). Por ejemplo: la ecuación de Hagen-Poiseuille del flujo capilar (1840), la Ley de Darcy (1856), la fórmula del pozo de Dupuit-Thiem (1863)2 y el principio de Ghyben-Herzberg (1889).
En el campo de la hidrometría, en relación al aforo de aguas superficiales, se tuvo un gran avance, incluyendo: el desarrollo de varias fórmulas del flujo e instrumentos de medida y el comienzo del aforo sistemático de corrientes. Entre las contribuciones principales se tiene la fórmula de descarga de los vertedores de Francis (1855), la determinación del coeficiente de Chézy propuesta por Ganguillet y Kutter(1869) y por Manning (1889) y en el campo de la evaporación, la ley deDalton (1802), por último, en el campo de la precipitación, la correlación entre la lluvia y la altitud, determinada por Miller (1849).
