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Évaluation du modèle hydrotel à estimer la recharge des aquifères: application sur le bassin versant de la rivière Chateauguay.

Ricard, Simon (2008). Évaluation du modèle hydrotel à estimer la recharge des aquifères: application sur le bassin versant de la rivière Chateauguay. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 194 p.

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Résumé

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Caractériser la recharge des ressources aquifères permet de déterminer un seuil d'exploitation durable de ces dernières. Quantifier la recharge d'un aquifère de façon fiable et peu coûteuse demeure toujours un défi technique pour les scientifiques et ingénieurs. À l'échelle régionale et sur de longues périodes, ces derniers sont effectivement contraints de développer et utiliser des méthodes indirectes d'estimation. Ce mémoire a pour principal objectif d'évaluer la capacité d'HYDROTEL, un modèle hydrologique distribué à base physique, à produire une estimation spatiotemporelle adéquate de la recharge potentielle du bassin versant de la rivière Châteauguay. La recharge potentielle se définit quant à elle comme l'eau percolant des couches superficielles de sol, rejoignant « potentiellement» la nappe phréatique. L'atteinte des objectifs de recherche est encadrée par une démarche analytique portant une attention particulière à l'étude de la cohérence et de la sensibilité du sous-modèle BV3C, ce dernier simulant le bilan vertical et l'écoulement de l'eau dans le sol. BV3C propose une représentation relativement simple des écoulements souterrains par le biais d'une séquence verticale composée de trois couches de sol. La variable contenue dans BV3C représentant l'écoulement entre la seconde et la troisième couche de sol (nommée q23) est ici instrumentée afin de déterminer la recharge potentielle du bassin à l'étude. Une application du modèle HYDROTEL a donc été réalisée sur le bassin versant de la rivière Châteauguay en récupérant puis en mettant à jour différents jeux de données préalablement disponibles. Une stratégie de calage manuel a permis de définir un jeu de valeurs paramétriques pour lequel le fonctionnement du modèle fut considéré optimal. L'analyse des résultats de simulation a permis d'affirmer que le fonctionnement de BV3C est «globalement cohérent ». Toutefois, certains aspects comportementaux illustrent l'incapacité du modèle à simuler adéquatement divers phénomènes d'écoulement dans le sol. Les valeurs annuelles de recharge potentielle produites par BV3C ont finalement été comparées avec les travaux de Croteau (2006), ces derniers portant sur l'estimation de la recharge effective du bassin de la rivière Châteauguay à l'aide du modèle hydrogéologique 1-D HELP. En termes annuels et absolus, les profils longitudinaux de simulation de la recharge provenant des deux modèles présentent un excellent synchronisme. Les valeurs de recharge potentielles produites par BV3C semblent cependant surestimées de par le fait que les valeurs simulées de transpiration associées à la troisième couche de sol n'y sont pas soustraites. La distribution des zones de recharge produite par HYDROTEL correspond à celle produite par Croteau (2006). Cette observation n'est cependant valable que si la distribution est produite pour une année associée à un régime climatique «sec» ou « normal ». En effet, les années associées à de fortes précipitations présentent des valeurs de recharge variant significativement d'un regroupement d'unités spatiales de calcul à l'autre. Ceci indique une incidence dominante et inadéquate des valeurs paramétriques distribuées sur l'estimation de la recharge produite par HYDROTEL. L'analyse de sensibilité portant sur la nature des relations entre la variable q23 et les différents paramètres contenus dans BV3C permet de pousser davantage l'examen du comportement de BV3C. Cette démarche ne permet cependant pas d'identifier un seul ou quelques paramètres dominant exclusivement le comportement de la variable q23. Au contraire, l'analyse de sensibilité fait ressortir le caractère variable des relations entre les différents paramètres et la variable à l'étude. Certaines tendances semblent cependant se tracer. Certains paramètres présentent effectivement une incidence de nature « hydrophile », c'est-à-dire d'autant plus significative que les types de sol composant la colonne de sol présentent un faciès perméable. En contrepartie, d'autres paramètres induisent une incidence plus significative sur la variable q23 lors que la colonne de sol présente un faciès imperméable. Cette incidence est alors qualifiée « d'hydrophobe ». L'approche proposée dans le cadre de ce mémoire présente l'intérêt de produire, à faible coût et relativement rapidement, une estimation provisoire des zones de recharge d'un bassin versant. Cependant, un nombre significatif d'incohérences théoriques ainsi que certaines pratiques hasardeuses de modélisation associées à BV3C ont été soulevées. Il demeure ainsi inopportun de conclure définitivement sur la capacité du modèle HYDROTEL à caractériser adéquatement la recharge d'un bassin versant. Ceci étant dit, il est possible d'affirmer que les travaux présentés dans ce mémoire proposent une méthode de travail cohérente découlant d'une application du modèle HYDROTEL qui permet, en première approximation, de caractériser efficacement la distribution spatio-temporelle de la recharge d'un bassin versant.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Rousseau, Alain N.
Co-directeurs de mémoire/thèse: Paniconi, Claudio
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: hydrotel; spatiotemporelle; aquifères; bassin versant; rivière; Chateauguay
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 23 nov. 2012 19:30
Dernière modification: 17 mars 2016 14:06
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/465

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