Jumeau numérique
Un jumeau numérique d’un bassin versant urbain est une représentation virtuelle dynamique d’un bassin versant urbain réel. Il intègre diverses sources de données, modèles et analyses afin de refléter le bassin versant physique et de simuler son comportement dans différentes conditions.
Voici un aperçu de ce que cela implique :
Représentation numérique
Il s’agit d’un modèle informatique qui inclut les composants physiques du bassin versant urbain, tels que :
- Le terrain et la topographie : représentant la surface terrestre et ses pentes.
- Les plans d’eau : rivières, ruisseaux, lacs, zones humides et aquifères souterrains.
- Infrastructures : systèmes de drainage des eaux pluviales (canalisations, ponceaux, fossés), stations d’épuration, réservoirs et autres structures bâties pertinentes.
- Développement urbain : bâtiments, routes, parkings et autres surfaces imperméables qui ont un impact significatif sur l’écoulement de l’eau.
- Espaces verts : parcs, végétation et zones perméables qui influencent l’infiltration et le ruissellement.
Intégration des données
Il rassemble des données en temps réel et historiques provenant de diverses sources, notamment :
- Capteurs : surveillance des précipitations, du débit des cours d’eau, de la qualité de l’eau, de l’humidité du sol et d’autres paramètres environnementaux.
- Télédétection : images satellites et aériennes fournissant des données sur la couverture terrestre, la santé de la végétation et l’étendue des eaux.
- Systèmes d’information géographique (SIG) : données spatiales sur les infrastructures, l’utilisation des sols et les limites administratives.
- Données opérationnelles : informations provenant des installations de gestion de l’eau.
- Prévisions météorologiques : prévision des précipitations et des températures futures.
Modèles de simulation
Il intègre des modèles hydrologiques et hydrauliques pour simuler divers processus au sein du bassin versant, tels que :
- Processus de précipitations-ruissellement : prédiction de la manière dont les précipitations se traduisent en ruissellement de surface.
- Écoulement de l’eau : modélisation du mouvement de l’eau à travers les rivières, les ruisseaux et le réseau d’eaux pluviales.
- Qualité de l’eau : simulation du transport et de la transformation des polluants.
- Écoulement et recharge des eaux souterraines.
- Impact des changements d’utilisation des sols et des scénarios de changement climatique.
Analyses et visualisation
Il utilise des outils analytiques et des techniques de visualisation pour :
- Surveiller les conditions actuelles : fournir une compréhension en temps réel de l’état du bassin versant.
- Prévoir les conditions futures : prédire les inondations, les sécheresses ou les problèmes de qualité de l’eau potentiels.
- Évaluer l’impact de différents scénarios : évaluer l’efficacité de diverses stratégies de gestion ou modifications des infrastructures.
- Communiquer les informations : présenter des informations complexes dans un format compréhensible pour les décideurs et les parties prenantes.
En substance, un jumeau numérique agit comme un laboratoire virtuel pour un bassin versant urbain, permettant l’expérimentation, l’analyse et la prise de décisions éclairées sans manipuler directement l’environnement réel.
Applications des jumeaux numériques dans la gestion des bassins versants urbains :
Gestion des inondations
Simulation d’inondations, évaluation de la vulnérabilité et optimisation de la conception et du fonctionnement des infrastructures de contrôle des inondations.
Gestion de la qualité de l'eau
Prévoir le transport des polluants, identifier les sources de contamination et évaluer l’efficacité des mesures d’atténuation.
Gestion des eaux pluviales
Optimiser la conception et le fonctionnement des infrastructures vertes et des systèmes de drainage afin de réduire le ruissellement et la pollution.
Gestion des ressources en eau
Évaluer la disponibilité en eau, simuler l’impact des sécheresses et optimiser les stratégies d’allocation de l’eau.
Planification des infrastructures
Évaluer les performances des infrastructures existantes et planifier les mises à niveau ou extensions futures.
Adaptation au changement climatique
Évaluer les impacts du changement climatique sur le bassin versant et élaborer des stratégies d’adaptation.
Engagement des parties prenantes
Fournir une plateforme permettant de visualiser et de comprendre les questions complexes liées à la gestion de l’eau, et faciliter la collaboration entre les différentes parties prenantes.
En fournissant une compréhension complète et dynamique des bassins versants urbains, les jumeaux numériques deviennent des outils puissants pour créer des villes plus résilientes, durables et vivables.
Notre partenaire principal dans le développement d’un jumeau numérique du bassin versant du ruisseau Bouchard est :
L’UNIVERSITÉ DE LAVAL
Mir Abolfazl Mostafavi, Ing., Ph. D.
Professeur titulaire, Département de géomatique, Université Laval
Chaire de recherche du Canada en villes intelligentes et inclusives et en mobilité
Rédacteur en chef de la revue GEOMATICA
Président de l’Institut canadien de géomatique (ICG)
Chercheur régulier au Centre de recherche en données et intelligence géospatiale (CRDIG)
Chercheur régulier au Centre de recherche interdisciplinaire en réadaptation et en intégration sociale (CIRRIS)