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法國杜埃國際環(huán)保展覽會是專注于環(huán)保技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展的重要國際展會，吸引了全球知名企業(yè)與專業(yè)觀眾。
隨著氣候異常事件的增加，預(yù)測干旱和洪水時期變得至關(guān)重要。一個科學(xué)領(lǐng)域正在積極致力于此，那就是水文地質(zhì)建模。
這是我們時代的悖論。一些人群在幾個月內(nèi)既遭受嚴(yán)重洪水，又面臨水資源限制。在加來海峽省，2023年11月和2024年1月的歷史性洪水緊隨2022年夏季的普遍干旱，當(dāng)時有自愿的斷水和地下水限制。
隨著氣候災(zāi)害的增加，預(yù)測干旱和洪水時期變得至關(guān)重要。
其原因主要是正在進(jìn)行的氣候變化，它加劇了水循環(huán)，并增加了極端事件的頻率和嚴(yán)重性。這些事件在未來幾年只會增加。
為了更好地預(yù)測和理解這些極端事件，研究地下水至關(guān)重要。因為地下水補(bǔ)給河流并可能導(dǎo)致泛濫。它們還為全國96%的飲用水供應(yīng)（AEP）提供水源。這些水流經(jīng)地下地質(zhì)構(gòu)造，我們稱之為含水層。
在法國本土，大約有200個區(qū)域含水層（>100平方公里），其中175個是自由水面含水層，通常較淺，25個是承壓含水層，即通常位于數(shù)百米深處的含水層。
什么是水文地質(zhì)建模？
為了了解地下水的演變，我們使用水位計。也就是說，這些是配備有探頭的鉆孔，用于測量含水層中的水位（或水位）。BRGM負(fù)責(zé)國家水位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測。在這方面，它管理著1710個水位計，這些水位計的監(jiān)測平均進(jìn)行了30年，盡管有些水位測量更為古老，有些井甚至手動測量了超過一百年。
根據(jù)含水層的類型，含水層的反應(yīng)性并不相同。它根據(jù)其孔隙度（巖石中空隙的百分比）、滲透性（允許水流過的能力，與這些空隙之間的連接程度有關(guān)）和厚度而變化。反應(yīng)性含水層（通常在由礫石、喀斯特石灰?guī)r或風(fēng)化和斷裂的結(jié)晶巖石構(gòu)成的含水層中）在降雨時迅速補(bǔ)給，但對干旱非常敏感。因此，它們的充水狀態(tài)可能在同一個季節(jié)內(nèi)迅速變化。慣性含水層（通常在由白堊、非喀斯特石灰?guī)r、砂巖構(gòu)成的厚含水層中）反應(yīng)緩慢。它們的周期可能是多年期的，也就是說，它們需要多年時間來補(bǔ)給或排空。
為了預(yù)測未來幾個月的河流流量和含水層水位，以便預(yù)測干旱或因含水層上升導(dǎo)致的洪水風(fēng)險，我們使用模型。
模型是對現(xiàn)實(shí)的簡化表示，旨在描述、解釋或預(yù)測復(fù)雜現(xiàn)象，同時強(qiáng)調(diào)某些元素而忽略其他元素。它使我們能夠客觀地觀察、測試假設(shè)并對系統(tǒng)的行為進(jìn)行預(yù)測，同時便于理解。然而，模型的有效性取決于在簡化和對現(xiàn)實(shí)的忠實(shí)度之間取得微妙的平衡。
關(guān)于地下水，使用數(shù)值模型可以考慮影響含水層行為的各種因素（地質(zhì)基底的性質(zhì)、地形、土地利用、人類活動的影響、氣象……）。
存在含水層狀態(tài)的預(yù)測嗎？
在法國，MétéEAU Nappes和Aqui-FR建模平臺可以預(yù)測含水層水位的季節(jié)性變化。這兩個平臺已經(jīng)運(yùn)行了多年，并且仍在不斷改進(jìn)和擴(kuò)展。
MétéEAU Nappes的季節(jié)性預(yù)測工具使用全球水文地質(zhì)模型GARDENIA。通過這個全球模型，含水層的狀態(tài)由一個被認(rèn)為是整個流域均勻的單一水位來表示。該模型在一個被認(rèn)為代表含水層的單一水位計上進(jìn)行評估，并且理想情況下在一個河流流量站上進(jìn)行評估。同樣，用于驅(qū)動模型的氣候數(shù)據(jù)（降水和潛在蒸散發(fā)）來自一個具有代表性的法國氣象站。地下水開采也被視為整體（非空間化）。如今，在國家領(lǐng)土上有84個模擬點(diǎn)，其中許多在2025年對公眾開放。
Aqui-FR平臺則匯集了多種類型的模型：全球模型，如GARDENIA，以及所謂的“網(wǎng)格化”模型，如Marthe計算代碼。這些模型根據(jù)水流的物理定律模擬整個流域的含水層水位。因此，這種類型的模型需要了解整個流域的海拔、地質(zhì)和土壤的空間變化。Aqui-FR還考慮了空間化的氣象數(shù)據(jù)來驅(qū)動模型：法國氣象局SAFRAN數(shù)據(jù)，分辨率為8公里。模型在流域內(nèi)的多個水位計和河流流量站上進(jìn)行評估。
不同模型的輸入和輸出數(shù)據(jù)的概念化（作者根據(jù)P-Y. David和E. Idee，BRGM修改）。由作者提供
結(jié)果，MétéEAU Nappes的模型可以快速實(shí)施和修改，數(shù)據(jù)較少，而Aqui-FR的網(wǎng)格化模型需要更長的構(gòu)建時間，并且旨在更逼真地重現(xiàn)所有自然過程。
然而，可用的取樣數(shù)據(jù)的質(zhì)量和頻率以及在預(yù)測中考慮其演變?nèi)匀皇沁@些建模工具的限制之一。
2023年夏季干旱的預(yù)測示例
現(xiàn)在讓我們看看這些預(yù)測如何與一個相近的例子相關(guān)，即2023年夏季的干旱。我們的模型使用法國氣象局SAFRAN的過去氣候數(shù)據(jù)，以及法國氣象局的氣象預(yù)測模型（選擇多個場景）。
使用MétéEAU Nappes，根據(jù)多個場景（從“非常濕潤”到“非常干燥”，甚至假設(shè)未來6個月完全沒有降水）為每個水位計模擬未來6個月的含水層水位。2023年4月1日對盧瓦雷省桑特奈水位計的2023年夏季（截至10月1日）的季節(jié)性預(yù)測非常有說服力。
事后看來，觀察到的含水層水位對應(yīng)于“無降水”極端場景的預(yù)測，這與實(shí)際觀測到的氣象干旱是一致的。
在Aqui-FR平臺方面，該平臺匯集了大約十個區(qū)域水文地質(zhì)模型，其中大部分是網(wǎng)格化的，以實(shí)時監(jiān)測含水層（與MétéEAU Nappes類似）并預(yù)測6個月的含水層水位空間分布，也顯示出對6個月趨勢的良好再現(xiàn)。
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下屆展會時間：2025年06月18號~06月19號
展會行業(yè)：環(huán)保
