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Modélisation du régime hydrologique et de l'impact des coupes forestières sur l'écoulement du ruisseau des Eaux-Volées à l'aide d'Hydrotel.

Lavigne, Martin-Pierre (2007). Modélisation du régime hydrologique et de l'impact des coupes forestières sur l'écoulement du ruisseau des Eaux-Volées à l'aide d'Hydrotel. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 284 p.

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Résumé

HYDROTEL est un modèle hydrologique conceptuel distribué qui peut simuler les processus hydrologiques sur un pas de temps journalier, horaire, ou multihoraire. Développé dans le but d'être utilisable avec des paramètres liés aux caractéristiques physiques des bassins versants, ce modèle a été utilisé, pour ce projet, sur le Bassin Expérimental du Ruisseau des Eaux-Volées (BEREV). Le BEREV est un petit bassin versant montagneux d'une superficie de 9.2 km2, entièrement recouvert de forêt boréale. Il est situé dans la forêt Montmorency à environ 80 km au nord de la ville de Québec. Les objectifs étaient de documenter l'utilisation d'HYDROTEL sur un petit bassin versant forestier comme le BEREV, et de vérifier s'il est en mesure de simuler l'impact des coupes forestières sur le régime hydrologique de ces bassins. Les caractéristiques physiques du BEREV ont d'abord été numérisées à l'aide du logiciel PHYSITEL. HYDROTEL a ensuite été calé et testé sur une période de six ans, avec un pas de temps journalier. HYDROTEL a bien simulé les apports annuels, printaniers, et estivaux, tant sur la période de calage que sur la période de test. À noter que les paramètres ayant un impact substantiel sur les apports sont: le gradient vertical des précipitations, le coefficient multiplicatif de l'ETP et la profondeur des racines. L'erreur sur l'estimation des apports pour ces périodes est de moins de 7%, alors que les coefficients de NashSutcliffe moyens étaient de 0.79 pour les apports annuels, 0.73 pour la période de fonte, et 0.62 pour la période estivale. Le regroupement des UHRH en différentes classes de profondeurs de sol a amélioré les simulations, comparativement à un calage avec une profondeur de sol uniforme sur tout le bassin. L'amplitude, la montée, et la récession des pics de crue de fonte n'ont pas bien été reproduites pour les moins bonnes années simulées. Les grands débits de pointe estivaux n'ont pas non plus été reproduits adéquatement. Les travaux de modélisation effectués sur des petits bassins montagneux forestiers indiquent que l'écoulement préférentiel est déterminant dans la génération des grandes pointes de crue. La sousestimation systématique des grandes pointes de crues estivales dans les simulations suggère que ce processus n'est pas modélisé adéquatement. D'autres travaux sur un pas de temps horaire sont nécessaires pour mieux documenter les possibilités d'HYDROTEL de reproduire la réponse non linéaire de ce type de bassin. Afin de bien représenter les différents parterres de coupes du BEREV, une distribution spatiale du coefficient de friction de Manning a été substituée à la représentation actuelle d'un coefficient moyen pour l'ensemble d'une UHRH. Cependant, cet effort n'a pas eu un impact significatif sur les simulations. Des scénarios de coupes forestières ont permis d'établir qu'HYDROTEL est en mesure d'estimer l'impact d'une coupe récente sur la prévision des apports. Il n'a toutefois pas été possible de simuler adéquatement l'impact d'une régénération forestière en évolution en ne modifiant que la profondeur des racines et l'indice foliaire. De façon générale, les simulations avec HYDROTEL sur un petit bassin versant forestier tel que celui du BEREV pourraient probablement être améliorées conjointement par l'utilisation de données hydrométéorologiques horaires et par une discrétisation plus fine, avec des UHRH plus homogènes au niveau des pentes, des orientations, et de la profondeur du sol. La simulation de la fonte pourrait sans doute être améliorée par l'ajustement du modèle de fonte en fonction de l'exposition des versants. L'ajout d'un modèle d'interception permettrait de donner plus de flexibilité pour simuler l'impact des états intermédiaires de la végétation entre la coupe récente et la forêt mature. De nouvelles simulations, sur un pas de temps horaire, permettront de déterminer si l'ajout d'un sous-modèle permettant de simuler les écoulements préférentiels séparément de l'écoulement matriciel serait susceptible d'améliorer la simulation des crues sur un bassin comme le BEREV.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Rousseau, Alain N.
Mots-clés libres: coupes forestières; écoulement; ruisseau des Eaux-Volées; Hydrotel
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 20 nov. 2012 19:26
Dernière modification: 23 nov. 2015 21:05
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/446

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