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Explorer les secrets de la topographie : quelle est la méthode traditionnelle de démarcation manuelle des bassins versants
La délimitation d'un bassin versant est le processus de détermination des limites d'un bassin versant, également connu sous le nom de zone de détention, de bassin versant ou de bassin fluvial. Dans plusieurs domaines, dont les sciences de l'environnement, l'ingénierie et la gestion, il s'agit d'une étape importante dans l'étude de problèmes tels que les inondations, les habitats aquatiques ou la pollution de l'eau. Cette activité est généralement exercée par des géographes, des scientifiques et des ingénieurs.
Historiquement, la délimitation des bassins versants reposait principalement sur un travail manuel sur des cartes topographiques papier, complété par des enquêtes sur le terrain. Dans les années 1980, avec le développement des ordinateurs et des données électroniques, des méthodes automatisées de délimitation des bassins versants ont commencé à apparaître et sont devenues largement utilisées.
Les méthodes informatisées de délimitation des bassins versants utilisent des modèles numériques d'élévation (DEM), qui sont des ensembles de données représentant la hauteur de la surface de la Terre.
Aujourd'hui, la délimitation des bassins versants est généralement effectuée à l'aide de logiciels de modélisation hydrologique spécialisés, tels que WMS, de logiciels de système d'information géographique (tels que ArcGIS ou QGIS), ou à l'aide de langages de programmation tels que Python ou R. En tant qu'unité géographique de base de l'hydrologie, un bassin versant implique le mouvement, la distribution et la gestion de l'eau sur la Terre.
Délimitation manuelle des zones de chalandise
La méthode traditionnelle de calcul des limites des bassins versants consiste à les tracer manuellement sur des cartes topographiques papier, parfois assistées par l'utilisation de films transparents. Vous pouvez ensuite utiliser un télémètre pour effectuer une estimation de la superficie, ou les résultats peuvent être numérisés pour être utilisés avec un logiciel de cartographie. Même à l’ère électronique, la délimitation manuelle des bassins versants reste très utile car elle permet de vérifier l’exactitude des bassins versants générés à l’aide d’un logiciel.
Selon l'US Geological Survey, les étapes pour délimiter manuellement un bassin versant comprennent : identifier les points de sortie du bassin versant sur une carte, imaginer ou dessiner des conduites d'eau de surface s'écoulant vers les zones inférieures, marquer l'emplacement des points de relief élevés, identifier les points d'écoulement. aux bassins versants et relier ces points pour délimiter les bassins versants.
Quelques règles de base pour délimiter les limites : les limites des bassins versants doivent être perpendiculaires aux courbes de niveau lorsqu'elles les traversent, et ne doivent pas traverser de rivières ou de ruisseaux sauf à leur sortie. Les limites du bassin versant doivent suivre les lignes de crête et relier les points élevés.
L'inconvénient de la délimitation manuelle est qu'elle est soumise au jugement personnel et qu'il existe un certain taux d'erreur. L'Agence de protection de l'environnement de l'Illinois déclare : « La délimitation des bassins versants est une science inexacte. Même deux experts peuvent arriver à des limites légèrement différentes. » Pour les bassins versants plus petits, en particulier lorsque des résultats précis sont essentiels, des visites sur le terrain peuvent être nécessaires pour découvrir des caractéristiques non indiquées sur le plan. carte.
Délimitation automatisée des zones de captage d'eau
L'utilisation d'un logiciel informatique pour délimiter les bassins versants est souvent plus rapide et plus cohérente que les méthodes manuelles, car elle élimine la subjectivité des analystes. Les méthodes automatisées de délimitation des bassins versants sont populaires depuis les années 1980 et sont largement utilisées dans les communautés scientifiques et techniques.
Les chercheurs utilisent même des méthodes informatiques pour délimiter les zones de captage d'eau sur Mars.
Les méthodes automatisées de délimitation des bassins versants utilisent des modèles numériques d'élévation (DEM), utilisant généralement une approche de « pente la plus forte » pour calculer la direction de l'écoulement. Ce processus est généralement effectué sur une grille rectangulaire, comme c'est le cas avec la plupart des algorithmes contemporains. Pour obtenir des résultats plus précis, les données doivent être traitées et « conditionnées » afin que des résultats hydrologiques réalistes puissent être produits.
Dans le processus de délimitation des zones de captage d'eau sur la base des DEM, l'algorithme prendra en compte les zones basses du terrain, les voies d'écoulement et d'autres facteurs, puis déterminera la direction de l'écoulement de l'eau, ce qui implique diverses méthodes de calcul. . L'algorithme D8, le plus couramment utilisé, présente des limites. L'eau s'écoule dans huit directions, ce qui peut conduire à des modèles d'écoulement irréalistes.
Logiciel utilisé pour la délimitation des bassins versants
Certains des premiers logiciels de délimitation des bassins versants ont été écrits en FORTRAN, tels que CATCH et DEDNM. Aujourd'hui, de nombreux logiciels de systèmes d'information géographique (SIG), tels qu'ArcGIS, QGIS et GRASS GIS, incluent des outils de délimitation des bassins versants. De plus, des applications autonomes de délimitation de bassins versants telles que TauDEM sont également disponibles.
Certains logiciels peuvent être utilisés pour la simulation hydrologique et ont pour fonction de délimiter les bassins versants. Ceux-ci incluent WMS (logiciel hydrologique), modèle SWAT et BASINS, etc.
Autres ensembles de données et ressources disponibles
Il existe de nombreux ensembles de données vectorielles représentant les bassins versants qui peuvent être affichés et analysés avec un SIG ou d'autres logiciels. Ces ensembles de données divisent l'ensemble de la surface terrestre en « sous-bassins » ou « bassins versants unitaires ». Les bassins versants individuels peuvent être combinés pour produire des bassins versants plus grands, et les chemins d'écoulement et les connexions peuvent être déterminés grâce à l'analyse du réseau.
Avec les progrès continus de la science et de la technologie, la technologie et les méthodes de délimitation des bassins versants continuent de se développer. Ces données plus précises et ces nouveaux algorithmes pourraient encore améliorer la précision de la délimitation. Lorsque l’on considère l’impact des changements environnementaux et des activités humaines, comment la délimitation des bassins versants affecte-t-elle nos vies et notre écologie ?
