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| Fig 1. Premier essai réussi du célèbre modèle HBV (Berström, 1976) en 1972 (à gauche). Point d'étalonnage utilisé dans le bassin expérimental de Tivsjön dans le nord de la Suède (à droite). (Source : HEPEX/IRSTEA). |
Commentaire: Pedro RAU
Les débuts de l'hydrologie appliquée remontent à plus de 4000 ans, avec l'héritage des constructions hydrauliques égyptiennes, ainsi que l'héritage de dizaines de cultures à travers le monde et la vision du monde de l'eau dans chacune d'elles. Par la suite, les Grecs ont accordé l'interprétation philosophique du cycle de l'eau et ainsi de suite, en passant par le Moyen Âge où l'approche contemplative de l'eau est reprise, jusqu'à atteindre la Renaissance. Autrement dit, plus de 3 500 ans plus tard, pour que quelqu'un fasse les premières mesures in situ avec un objectif purement hydrologique.
Ainsi, Pierre Perrault (1611-1680) est considéré comme le précurseur de l'hydrologie scientifique lorsqu'il réalise un bilan hydrique dans les anciennes unités françaises, dans un petit bassin de la commune de Bar-sur-Seine (France). Ses calculs et interprétations se retrouvent dans son livre : L'origine des fontaines où l'apport principal est la notion de pluie incidente ou effective, c'est-à-dire que le débit d'un cours d'eau ne représente que une "portion" de la pluie (Perrault, 1674).
Deux siècles plus tard, en 1851, la première publication à caractère scientifique depuis la célèbre école irlandaise de l'époque voit le jour. C'est Thomas Mulvany (1822-1892), qui a proposé le concept de la formule rationnelle (utilisée à ce jour) pour estimer le débit d'un bassin versant en fonction des précipitations. Cela se reflète dans son article On the use of self-registering rain and flood gauges in making observations of the relations of rain fall and of flood discharges in a given catchment ("Sur l'utilisation de pluviomètres à enregistrement automatique et d'inondations pour faire des observations des relations entre les précipitations et les débits de crue dans un bassin versant donné", en anglais), publié dans la revue Proceedings of the Institution of Civil Engineers of Ireland (Mulvany, 1851). Cela marqua le début de l'hydrologie moderne caractérisée par son développement accéléré, mais il est à noter que jusqu'alors, l'hydrologie n'était considérée que comme une branche de la géographie et surtout comme un outil de l'hydraulique, grâce auquel l'humanité tentait de donner une solution à l'eau. problème. Cela se refléterait dans un livre considéré comme le pionnier des sciences hydrologiques, qui se composait d'un seul chapitre dans la section "Ingénierie de l'eau" du livre : Handbuch der Ingenieurwissenschaften in fünf teilen (Manuel des sciences de l'ingénieur en cinq volumes, en allemand ), édité par Johan Bubendey en 1911 (Bubendey et al, 1911).
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| Fig 2. Publicité du livre Applied Hydrology (Linsley et al, 1949) |
En 1931, l'école américaine définit pour la première fois l'hydrologie comme science d'étude, grâce au rapport de Robert Horton intitulé: The field, scope, and status of the science of hydrology. en anglais) publié dans la revue Eos Transactions (Horton, 1931). Cependant, ce ne sera qu'en 1972, lorsque l'hydrologie assumera la nécessité d'étudier l'eau en tant que ressource naturelle et l'importance de sa bonne gestion, à travers la Déclaration des Nations Unies sur l'environnement humain, tenue à Stockholm, Suède (ONU, 1972). Pendant la période de l'hydrologie moderne, le domaine de l'hydrologie était libre de se développer en tant que science unique, mais se nourrissant toujours d'autres branches telles que l'hydrogéologie (par exemple, de nombreux livres ne considéraient l'hydrologie que comme l'étude des eaux souterraines) et se renforçant par des expériences dans des projets hydrauliques. autour du monde. Sans surprise, jusqu'en 1990 environ, 90% de la bibliographie en hydrologie était rédigée par des ingénieurs hydrauliques et pour des ingénieurs hydrauliques. D'autres langues comme l'anglais principalement, le français ou l'allemand ont prévalu dans la littérature durant cette période de grande production. Soulignons les travaux sur l'Hydrogramme Unitaire de LeRoy Sherman publié en 1932 dans Eos Transactions (Sherman, 1932), les equations du flux souterrain de Lorenzo Richards publiés en 1931 dans le Journal of Applied Physics (Richards, 1931), les Basin Features of Drainage de Robert Horton (Horton, 1932) et la théorie de l'infiltration (Horton, 1933) à la fois dans Eos Transactions, the Period of Return of Flows d'Emil Gumbel publié en 1941 dans les Annals of Mathematical Statistics (Gumbel, 1941) et d'autres travaux marquants qui sont compilées dans différents ouvrages et recueils. S'il y a quelque chose à souligner, c'est aussi le travail des ingénieurs Ray Linsley et Norman Crawford qui, en 1960, ont réussi à obtenir la première série synthétique d'écoulements par ordinateur grâce à la première version du modèle SWM (Stanford Watershed Model), marquant une étape importante dans la modélisation de l'hydrologie par l'utilisation d'outils informatiques (Linsley et Crawford, 1960). Rappelons que Ray Linsley (1917-1990) a publié l'un des premiers livres notables sur l'hydrologie: Applied Hydrology (hydrologie appliquée) et il a été publié en 1949 (voir l'image publicitaire dans le magazine Weatherwise de l'époque).
On pourrait citer des hydrologues plus éminents et cela fait actuellement l'objet de projets indépendants dans le but de mettre en lumière l'histoire qui leur est associée, leurs travaux et leurs écoles. Parmi eux, nous avons: Le Wiki de l'Histoire de l'Hydrologie (en anglais) avec les biographies des grands hydrologues (ouvert à la collaboration). Le projet ouvert VHP (Virtual Hydrologists, en anglais) de l'AGU, qui contient des biographies, des ouvrages entièrement téléchargeables. Ainsi qu'une série d'interviews vidéo dans le projet HoH History of Hydrology Interviews de l'EGU.
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| Fig 3. Intégrateur de débit ou hydroplanimètre pour courbes de débit, calcul de débits et de volumes (USGS, 1949). La technologie a été déterminante dans le développement de l'hydrologie. |
L'hydrologie a toujours été une science appliquée. Si durant la période «moderne» elle a pu se développer à des niveaux impressionnants du fait des besoins urgents du génie hydraulique, actuellement l'hydrologie « contemporaine » est plongée dans « un goulot d'étranglement », du fait des quelques apports concrets à cette « science unique » (article recommandé par Klemes, 1986). La ressource « eau » est peut-être difficile à intégrer dans une seule science, mais elle coule plutôt dans plusieurs sciences, c'est pourquoi une complémentarité avec d'autres spécialités est nécessaire.
Pour cette raison, l'hydrologie moderne restera comme une période appelée le "siècle des lumières" de l'hydrologie, avec beaucoup à apprendre, à mettre en valeur, à réassimiler et, bien sûr, à diffuser.
Ref:
Bergstrom, S. 1976. Development and Application of a Conceptual Runoff Model for Scandinavian Catchments. SMHI, Reports RHO, 7.
Bubendey JF, Gerhardt P, Franzius L, Jasmund R. 1911. Handbuch der Ingenieurwissenschaften: Teil 3. Der Wasserbau. Die Gewässerkunde. Leipzig. Engelmann.
Custodio E, Llamas MR. 1976. Hidrologia Subterranea I/II. Editorial: Omega.
Chow VT, Maidment DR, Mays LW. 1994. Hidrologia aplicada. Mc Graw Hill.
Gumbel EJ. 1941. The return period of flood flows. The Annals of Mathematical Statistics, 12, 163–190.
Heras R. 1972. Manual de hidrologia. Centro de Estudios Hidrográficos. Madrid.
Horton RE. 1931. The field, scope, and status of the science of hydrology. Eos Transactions. American Geophysical Union AGU. 12(1),189-202.
Horton RE. 1932. Drainage Basin Characteristics. Transactions, American Geophysical Union, 13, 350-361.
Horton RE. 1933, The Role of infiltration in the hydrologic cycle, Eos Trans. AGU, 14(1),446-460,
Klemeš V. 1986, Dilettantism in hydrology: Transition or destiny?, Water Resour. Res., 22( 9S), 177S– 188S.
Linsley RK, Crawford NH. 1960. Computation of a synthetic streamflow record on a digital computer. International Association of Scientific Hydrology. Pub 51:526-538.
Linsley R, Kohler M. Paulhus J. 1977. Hidrologia para ingenieros. McGraw-Hill.
Linsley R, Kohler M. Paulhus J. 1949. Applied Hydrology. McGraw-Hill, New York.
Mulvany TJ. 1851. On the use of self-registering rain and flood gauges in making observations of the relations of rain fall and of flood discharges in a given catchment, Proceedings of Institution of Civil Engineers of Ireland, 4, 18-33.
ONU. Informe de la conferencia de las Naciones Unidas sobre el medio humano. en Estocolmo, 5-16 de junio 1972. New York 1973.
Perrault P. 1674. De l'origine des fontaines. Pierre le Petit imprimeur, Paris.
Richards LA. 1931. Capillary conduction of liquids through porous medium. Physics 1: 318– 333.
Sherman LK. 1932. The relation of hydrographs of runoff to size and character of drainage-basins, Eos Transactions. American Geophysical Union AGU 13(1),332-339.
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