法国杜埃国际环保展览会是专注于环保技术与可持续发展的重要国际展会，吸引了全球知名企业与专业观众。
随着气候异常事件的增加，预测干旱和洪水时期变得至关重要。一个科学领域正在积极致力于此，那就是水文地质建模。
这是我们时代的悖论。一些人群在几个月内既遭受严重洪水，又面临水资源限制。在加来海峡省，2023年11月和2024年1月的历史性洪水紧随2022年夏季的普遍干旱，当时有自愿的断水和地下水限制。
随着气候灾害的增加，预测干旱和洪水时期变得至关重要。
其原因主要是正在进行的气候变化，它加剧了水循环，并增加了极端事件的频率和严重性。这些事件在未来几年只会增加。
为了更好地预测和理解这些极端事件，研究地下水至关重要。因为地下水补给河流并可能导致泛滥。它们还为全国96%的饮用水供应（AEP）提供水源。这些水流经地下地质构造，我们称之为含水层。
在法国本土，大约有200个区域含水层（>100平方公里），其中175个是自由水面含水层，通常较浅，25个是承压含水层，即通常位于数百米深处的含水层。
什么是水文地质建模？
为了了解地下水的演变，我们使用水位计。也就是说，这些是配备有探头的钻孔，用于测量含水层中的水位（或水位）。BRGM负责国家水位监测网络的监测。在这方面，它管理着1710个水位计，这些水位计的监测平均进行了30年，尽管有些水位测量更为古老，有些井甚至手动测量了超过一百年。
根据含水层的类型，含水层的反应性并不相同。它根据其孔隙度（岩石中空隙的百分比）、渗透性（允许水流过的能力，与这些空隙之间的连接程度有关）和厚度而变化。反应性含水层（通常在由砾石、喀斯特石灰岩或风化和断裂的结晶岩石构成的含水层中）在降雨时迅速补给，但对干旱非常敏感。因此，它们的充水状态可能在同一个季节内迅速变化。惯性含水层（通常在由白垩、非喀斯特石灰岩、砂岩构成的厚含水层中）反应缓慢。它们的周期可能是多年期的，也就是说，它们需要多年时间来补给或排空。
为了预测未来几个月的河流流量和含水层水位，以便预测干旱或因含水层上升导致的洪水风险，我们使用模型。
模型是对现实的简化表示，旨在描述、解释或预测复杂现象，同时强调某些元素而忽略其他元素。它使我们能够客观地观察、测试假设并对系统的行为进行预测，同时便于理解。然而，模型的有效性取决于在简化和对现实的忠实度之间取得微妙的平衡。
关于地下水，使用数值模型可以考虑影响含水层行为的各种因素（地质基底的性质、地形、土地利用、人类活动的影响、气象……）。
存在含水层状态的预测吗？
在法国，MétéEAU Nappes和Aqui-FR建模平台可以预测含水层水位的季节性变化。这两个平台已经运行了多年，并且仍在不断改进和扩展。
MétéEAU Nappes的季节性预测工具使用全球水文地质模型GARDENIA。通过这个全球模型，含水层的状态由一个被认为是整个流域均匀的单一水位来表示。该模型在一个被认为代表含水层的单一水位计上进行评估，并且理想情况下在一个河流流量站上进行评估。同样，用于驱动模型的气候数据（降水和潜在蒸散发）来自一个具有代表性的法国气象站。地下水开采也被视为整体（非空间化）。如今，在国家领土上有84个模拟点，其中许多在2025年对公众开放。
Aqui-FR平台则汇集了多种类型的模型：全球模型，如GARDENIA，以及所谓的“网格化”模型，如Marthe计算代码。这些模型根据水流的物理定律模拟整个流域的含水层水位。因此，这种类型的模型需要了解整个流域的海拔、地质和土壤的空间变化。Aqui-FR还考虑了空间化的气象数据来驱动模型：法国气象局SAFRAN数据，分辨率为8公里。模型在流域内的多个水位计和河流流量站上进行评估。
不同模型的输入和输出数据的概念化（作者根据P-Y. David和E. Idee，BRGM修改）。由作者提供
结果，MétéEAU Nappes的模型可以快速实施和修改，数据较少，而Aqui-FR的网格化模型需要更长的构建时间，并且旨在更逼真地重现所有自然过程。
然而，可用的取样数据的质量和频率以及在预测中考虑其演变仍然是这些建模工具的限制之一。
2023年夏季干旱的预测示例
现在让我们看看这些预测如何与一个相近的例子相关，即2023年夏季的干旱。我们的模型使用法国气象局SAFRAN的过去气候数据，以及法国气象局的气象预测模型（选择多个场景）。
使用MétéEAU Nappes，根据多个场景（从“非常湿润”到“非常干燥”，甚至假设未来6个月完全没有降水）为每个水位计模拟未来6个月的含水层水位。2023年4月1日对卢瓦雷省桑特奈水位计的2023年夏季（截至10月1日）的季节性预测非常有说服力。
事后看来，观察到的含水层水位对应于“无降水”极端场景的预测，这与实际观测到的气象干旱是一致的。
在Aqui-FR平台方面，该平台汇集了大约十个区域水文地质模型，其中大部分是网格化的，以实时监测含水层（与MétéEAU Nappes类似）并预测6个月的含水层水位空间分布，也显示出对6个月趋势的良好再现。
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下届展会时间：2026年06月
展会行业：环保
