La théorie du système d’eau urbain est l’application et l’extension de la science hydrologique des bassins versants à l’échelle urbaine. Dans un article publié dans Science China Earth Sciences , un groupe de recherche dirigé par l'académicien chinois Xia Jun a présenté la théorie du système d'eau urbain 5.0 et le modèle associé. Cette étude vise à faire progresser l'étude interdisciplinaire des sciences de l'eau urbaine et à offrir une solution systématique aux problèmes complexes liés à l'eau urbaine.

Les recherches antérieures sur les systèmes d'eau urbains se sont principalement concentrées sur des processus individuels au sein du cycle de l'eau, tels que ceux liés aux usines d'approvisionnement en eau et de traitement des eaux usées, ce qui a considérablement fait progresser notre compréhension de la théorie des systèmes d'eau urbains.

Cependant, avec l’avènement de la construction de villes éponges en Chine, l’accent des études sur les systèmes d’eau urbains s’est déplacé des considérations traditionnelles sur le rendement des précipitations, l’approvisionnement en eau et les processus de drainage, vers un examen plus complet des processus multiples des systèmes d’eau. Néanmoins, des explorations plus approfondies sont nécessaires pour comprendre l'interaction entre le cycle de l'eau, le transport de matériaux, l'écologie de l'eau et les activités humaines.

Le professeur Xia a étendu le concept des systèmes d'eau urbains en passant du cycle naturel de l'eau à une échelle urbaine, et a ainsi établi la théorie du système d'eau urbain 5.0. Cette théorie met l'accent sur les mécanismes, les théories des systèmes et les intégrations technologiques des cycles urbains de l'eau adaptés aux différentes zones climatiques et subdivisions géographiques de la Chine.

L'objectif principal de la recherche est d'utiliser le cycle hydrologique comme lien pour explorer de manière globale les zones bâties et les rivières et lacs associés avec de multiples processus. Ces processus englobent le cycle naturel de l'eau de pluie, d'évapotranspiration, de stockage et de ruissellement, le cycle artificiel de l'eau d'approvisionnement, d'utilisation, de consommation et de rejet, l'interaction entre les rivières et les villes, le cycle biogéochimique, la migration et la transformation des polluants et les aspects socio-économiques. développement.

Le modèle de système d'eau urbain 5.0 intègre un modèle de pluie et de ruissellement à gain variable dans le temps avec des systèmes d'eau urbains adaptés à diverses conditions de surface sous-jacentes. Le modèle de pluie et de ruissellement à gain variable dans le temps sert de base et étend ses capacités de simulation à la pollution diffuse, au transport de l'eau et des polluants dans les réseaux de drainage, à l'engorgement, aux cycles socio-économiques de l'eau, au traitement des eaux usées, ainsi qu'à la régulation et à la purification de l'eau.

Cette intégration facilite l'interaction transparente entre les cycles naturels et sociaux de l'eau, en intégrant des mesures d'éponges à plusieurs échelles et en abordant la quantité, la qualité et les processus écologiques de l'eau. Le modèle comprend cinq fonctions de simulation principales :pluie-débit et charge polluante de source diffuse, transports d'eau et de polluants des réseaux de drainage, régulation et épuration des terminaux, cycles socio-économiques de l'eau, et évaluation et régulation du système d'eau.

L'application réussie du modèle de système d'eau urbain 5.0 à Wuhan, une ville centrale de l'agglomération urbaine du cours moyen du fleuve Yangtze, démontre la faisabilité du modèle dans la simulation des processus clés du cycle de l'eau urbain. Le modèle a bien fonctionné pour la simulation des processus pluie-débit urbain, des concentrations d'azote total (TN) et de phosphore total (TP) dans les masses d'eau, ainsi que des indicateurs critiques de développement socio-économique.

Certaines mesures de contrôle ont été proposées respectivement pour les points d'engorgement, le niveau noir et odorant des plans d'eau, les niveaux d'eutrophisation des lacs et l'aménagement vert. Ces mesures ont réduit la superficie maximale inondée lors d'une pluviométrie décennale de 32,6 %, les masses d'eau noires et odorantes de 65 %, l'indice global de l'état trophique des masses d'eau de 37 %. Ils ont également contribué à une augmentation de 21% du développement vert.

La théorie du système d’eau urbain 5.0 et son modèle associé représentent une avancée significative dans la modélisation des systèmes d’eau des villes contemporaines. Cette approche facilite l'intégration de diverses disciplines liées aux environnements urbains et à la gestion de l'eau.

À l’avenir, il est impératif d’améliorer le système conceptuel et théorico-technique des systèmes d’eau urbains. Cela implique d’affiner la structure du modèle, d’étendre ses fonctionnalités et de renforcer l’observation et la collecte de données liées aux processus des systèmes d’eau. Ces efforts sont essentiels pour valider les performances des simulations de modèles et garantir leur précision.

Plus d'informations : Jun Xia et al, Théorie des systèmes d'eau urbains et développement et application de modèles, Science China Earth Sciences (2024). DOI : 10.1007/s11430-023-1226-9

Informations sur le journal : Sciences Chine Sciences de la Terre

Fourni par Science China Press