Quel est le but d'une analyse hydrologique

Quel est le but d’une analyse hydrologique ?

L'analyse hydrologique est une méthode d'analyse, de calcul et de prévision des ressources en eau et des processus hydrologiques. Elle constitue un volet important de l'hydrologie et contribue à l'utilisation rationnelle et à la protection des ressources en eau. Voici une explication détaillée de l'analyse hydrologique :

 Premièrement, la définition et le but de l’analyse hydrologique

Définition de l'analyse hydrologique :

L'analyse hydrologique est l'utilisation de méthodes mathématiques et statistiques pour analyser les données hydrologiques (telles que les précipitations, le débit, etc.), pour explorer la régularité du processus hydrologique et la tendance du changement, afin de réaliser l'utilisation et la gestion rationnelles des ressources en eau.

Objectif de l'analyse hydrologique :

1. explorer et étudier les phénomènes hydrologiques :

   - Révéler les mécanismes physiques et les lois des processus hydrologiques, y compris l'étude expérimentale de divers éléments du cycle hydrologique tels que les précipitations, l'évaporation, le ruissellement, l'eau du sol, les eaux souterraines, la qualité de l'eau, les sédiments, etc., ainsi que leurs modèles changeants sous l'influence de différentes régions naturelles et activités humaines.

2. Fournir une base pour la gestion des ressources en eau :

   - Grâce à l’analyse des données hydrologiques, la quantité, la qualité et la répartition des ressources en eau peuvent être comprises et un soutien à la prise de décision peut être fourni pour l’allocation rationnelle et l’utilisation efficace des ressources en eau.

3. protection et prévention de l’environnement :

   - Comprendre les variations quantitatives et qualitatives des eaux souterraines et fournir une base solide pour la protection des ressources en eaux souterraines. Parallèlement, révéler l'impact des activités humaines sur la qualité de l'eau et l'environnement écologique, et fournir des orientations scientifiques pour la protection et la gouvernance écologiques.

4. Résoudre les problèmes de la science hydrologique :

   - Il s'agit d'un outil essentiel pour élucider et résoudre certains problèmes théoriques fondamentaux et d'importants sujets de production en sciences et opérations hydrologiques. Par exemple, pour étudier la relation de transformation entre les précipitations, les eaux de surface et les eaux souterraines, ainsi que l'impact des activités humaines sur la quantité et la qualité de l'eau du bassin.

5. Amélioration des sciences hydrologiques :

   - Promouvoir le développement de la science hydrologique, à travers une étude et une analyse approfondies des phénomènes et des processus hydrologiques, améliorer constamment la théorie et le système de méthodes hydrologiques et améliorer le niveau de la science hydrologique et des capacités techniques.

 Méthodes et contenus de l'analyse hydrologique

Méthodes d'analyse hydrologique :

1. analyse statistique :

   - À l'aide de données hydrologiques historiques, révéler la régularité et la tendance de changement des processus hydrologiques grâce à des méthodes mathématiques et statistiques.

2. analyse du modèle :

   - Grâce à l'élaboration de modèles mathématiques, la simulation et la prévision de l'évolution des processus hydrologiques sont possibles. Les modèles couramment utilisés sont les suivants :

     - Méthode du numéro de courbe SCS

     - Méthode de la ligne unitaire

     - Modèle d'unité de réponse hydrologique (HRUM)

     - SWMM (Modèle de gestion des eaux pluviales)

     - HSPF (Programme de simulation hydrologique - Fortran)

     - MIKE SHE (Système intégré de modélisation hydrologique)

3. Analyse expérimentale :

   - Observation directe et étude des phénomènes hydrologiques par des moyens expérimentaux.

Contenu de l'analyse hydrologique :

1. analyse des précipitations :

   - Étudier la distribution temporelle, la distribution spatiale et l'intensité des précipitations, et évaluer l'impact des précipitations sur les processus hydrologiques.

2. analyse du ruissellement de surface :

   - Analyser comment les précipitations sont converties en ruissellement de surface, y compris le débit de crue, le débit de base, la fréquence des crues, etc.

3. analyse des eaux souterraines :

   - Examiner les processus de recharge, d’écoulement et de décharge des eaux souterraines et évaluer le stockage et la dynamique des eaux souterraines.

4. analyse du cycle hydrologique :

   - Analyser de manière exhaustive les interactions entre les précipitations, l’évaporation, le ruissellement et les eaux souterraines pour comprendre le schéma global du cycle hydrologique.

5. analyse de la qualité de l'eau :

   - Surveiller et analyser les indicateurs de qualité de l'eau dans les plans d'eau pour évaluer les conditions de qualité de l'eau et les sources de pollution.

6. analyse des sédiments :

   - Étudier le transport des sédiments et le processus de dépôt dans les rivières, et évaluer l'impact des sédiments sur les processus hydrologiques et l'environnement écologique.

 Application et pratique de l'analyse hydrologique

1. gestion des ressources en eau :

   - Fournir les bases scientifiques d'une répartition rationnelle et d'une utilisation efficace des ressources en eau. En comprenant la quantité, la qualité et la répartition des ressources en eau, nous pouvons formuler des politiques de gestion rationnelles afin de garantir une utilisation durable des ressources en eau.

2. Prévention et contrôle des inondations :

   - Prévoir les inondations, les sécheresses et autres catastrophes liées à l'eau, et fournir des bases scientifiques pour la prévention et la réponse aux catastrophes. En analysant les caractéristiques et la régularité des précipitations et du ruissellement, déterminer les normes de conception des inondations et formuler des mesures raisonnables de prévention des inondations.

3. Protection de l’environnement :

   - Révéler l'impact des activités humaines sur la qualité de l'eau et l'environnement écologique, surveiller et analyser les données sur la qualité de l'eau, découvrir les problèmes de pollution de l'eau à temps et prendre les mesures de gestion correspondantes pour protéger l'environnement écologique et la santé humaine.

4. Résoudre les problèmes de sciences hydrologiques :

   - Grâce à l'analyse hydrologique, résoudre les problèmes théoriques fondamentaux et les problèmes de production importants dans la science hydrologique et les affaires hydrologiques, et promouvoir le développement de la science hydrologique.

5. améliorer le niveau de la science hydrologique :

   - Améliorer continuellement le système de théories et de méthodes hydrologiques, élever le niveau de la science hydrologique et des capacités techniques et fournir un soutien technique plus solide à la gestion des ressources en eau et à la protection de l'environnement.

Mesurer la disponibilité de l'eau de manière efficace et équitable

Mesurer efficacement et équitablement la disponibilité de l'eau implique de multiples considérations et le recours à des technologies modernes. Voici les étapes et approches clés :

1. Intégration des données et de la technologie :

   - L'utilisation de données issues de la télédétection par satellite et d'observatoires terrestres, comme le démontre l'étude de Y. Zhang et al. en analysant les changements globaux des ressources en eau terrestres au cours des 20 dernières années, peut fournir une vue d'ensemble de l'état des ressources en eau.

2. Méthodes isotopiques :

   - Les techniques isotopiques sont utilisées pour combler les lacunes dans les informations hydrologiques et aider à fournir une compréhension plus complète de la dynamique des ressources en eau au niveau national.

3. modèles hydrologiques à l’échelle mondiale :

   - Ces modèles peuvent évaluer la répartition des ressources en eau au fil des saisons et des années, fournissant ainsi une base scientifique pour la gestion de l’eau et garantissant que les ressources sont réparties de manière appropriée.

4. optimisation multi-objectifs :

   Des modèles d'optimisation multi-objectifs sont élaborés pour prendre en compte les avantages sociaux, économiques et écologiques afin de garantir l'équité et la durabilité dans la répartition des ressources en eau. Par exemple, le cas des cours moyen et inférieur du fleuve Han illustre comment un modèle d'optimisation multi-objectifs peut être utilisé pour parvenir à une répartition équitable des ressources en eau.

5. Suivi et évaluation :

   - Conformément à l’Objectif de développement durable (ODD) 6 des Nations Unies, surveiller l’ensemble du cycle de l’eau pour garantir que la gestion des ressources en eau ne se concentre pas uniquement sur l’eau potable et l’assainissement, mais couvre également la durabilité de l’ensemble du système hydrique.

6. Big Data et innovation technologique :

   - Utiliser le big data pour analyser les données collectées afin d’améliorer l’efficacité des systèmes d’alerte précoce et de fournir des informations en temps réel pour la prévision des inondations et la gestion des ressources en eau.

7. politique et gouvernance :

   - Assurer un accès équitable aux ressources en eau pour tous les utilisateurs légitimes de l’eau, y compris les petits exploitants agricoles, les femmes, les peuples autochtones et les communautés locales, et promouvoir la répartition équitable des ressources en eau grâce à une gouvernance responsable des droits à l’eau.

 V. Comment réaliser une analyse hydrologique

Mesures:

1. Collecte de données :

   - Recueillir diverses données liées à l'analyse hydrologique, notamment des données météorologiques (par exemple, précipitations, température, humidité, vitesse du vent), des données hydrologiques (par exemple, débit des rivières, niveau d'eau, niveau des eaux souterraines) et des données d'information géographique (par exemple, topographie, utilisation des terres, type de sol).

2. Traitement des données :

   Les données collectées sont vérifiées, nettoyées et prétraitées afin de garantir leur exactitude et leur cohérence. Cela peut inclure le remplissage des données manquantes, la suppression des valeurs aberrantes, la conversion des formats de données, etc.

3. délimitation du bassin versant :

   - Déterminer les limites du bassin versant de la zone d'étude, ce qui constitue la base de l'analyse hydrologique. La délimitation du bassin versant et l'extraction des sous-bassins versants peuvent être réalisées à l'aide des outils du Système d'information géographique (SIG).

4. analyse précipitations-ruissellement :

   - Analyser la conversion des précipitations en ruissellement de surface. Cela implique généralement l'utilisation de modèles hydrologiques tels que la méthode des courbes SCS, la méthode des lignes unitaires et les modèles unitaires de réponse hydrologique.

5. Analyse de la ligne de processus de flux :

   - Analyse des séries chronologiques des données de débit fluvial pour comprendre le modèle de changement de débit, y compris le débit de pointe, le débit de base, la fréquence des crues, etc.

6. analyse des inondations :

   - Analyse de fréquence : utiliser des méthodes statistiques pour déterminer l’ampleur des crues à différentes périodes de retour.

   - Simulation d'inondation : utiliser des modèles hydrologiques pour simuler les processus d'inondation dans différents scénarios de précipitations.

7. analyse de la sécheresse :

   - Évaluation de la fréquence, de la gravité et des impacts des sécheresses, ce qui peut impliquer le calcul d’indices de sécheresse et la simulation de scénarios de sécheresse.

8. évaluation des ressources en eau :

   - Évaluation de la quantité, de la qualité et de la disponibilité des ressources en eau au sein d’un bassin ou d’une région.

9. modélisation et validation :

   - Développer des modèles hydrologiques pour simuler les processus hydrologiques et effectuer la validation et l'étalonnage des modèles avec des données historiques.

10. analyse et interprétation des résultats :

    - Interprétation des résultats de l'analyse et recommandations pour la gestion des ressources en eau, la lutte contre les inondations et la protection de l'environnement.

11. préparation du rapport :

    - Préparer des rapports d'analyse hydrologique résumant le processus d'analyse, les résultats et les recommandations.

Outils et techniques :

1. systèmes d’information géographique (SIG) :

   - Utilisé pour la délimitation des bassins versants, l'analyse du terrain et la gestion des données spatiales. 

2. modélisation hydrologique :

   - Tels que SWMM, HSPF, MIKE SHE, etc., pour simuler et prédire les processus hydrologiques.

3. logiciel statistique :

   - Tels que SPSS, SAS, etc., pour le traitement des données et l'analyse statistique.

4. programmation informatique :

   - Tels que Python, MATLAB, etc. pour le traitement des données et le développement de modèles.

 Conclusion

L'analyse hydrologique est une méthode scientifique et un moyen technique essentiels, d'une importance capitale pour l'utilisation rationnelle et la protection des ressources en eau. Grâce à une analyse hydrologique systématique, la régularité et l'évolution des processus hydrologiques peuvent être mises en évidence, fournissant ainsi une base scientifique pour la gestion des ressources en eau, la prévention et le contrôle des inondations, ainsi que la protection de l'environnement. À l'avenir, avec les progrès constants de la science et de la technologie et la demande croissante en ressources en eau, l'analyse hydrologique jouera un rôle plus important dans la gestion des ressources en eau, la prévention et le contrôle des inondations, ainsi que la protection de l'environnement.