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Régionalisation des concentrations extrêmes de sédiments en suspension dans les rivières d'Amérique du nord.

Tramblay, Yves (2008). Régionalisation des concentrations extrêmes de sédiments en suspension dans les rivières d'Amérique du nord. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 209 p.

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Résumé

Les fortes concentrations de sédiments en suspension réduisent la qualité de l’eau et peuvent dégrader les habitats aquatiques. Des réseaux de mesure en rivière existent, mais peu de stations enregistrent quotidiennement les données de concentrations de sédiments en suspension(CSS). Ainsi, les événements extrêmes sont difficiles prévoir pour de nombreux cours d’eau ne disposant pas de données. L’objectif de cette thèse est d’adapter aux concentrations extrêmes en sédiments en suspension pour les cours d’eau d’Amérique du Nord (Canada et USA) le concept de la régionalisation. La régionalisation en hydrologie consiste à transférer de l’information des sites jaugés vers les sites non jaugés afin d’estimer les valeurs des extrêmes hydrologiques. Ainsi, elle est couramment utilisée pour les débits de crue ou d’étiage. Les données de CSS quotidiennes pour 179 stations au Canada et aux États-Unis constituent la base de ce travail, en utilisant également les débits et diverses caractéristiques physiographiques et météorologiques des bassins versants de ces stations. Dans cette thèse quatre objectifs spécifiques sont abordés. Le premier consiste en une modélisation probabiliste des événements extrêmes de CSS par l’analyse fréquentielle locale, permettant de caractériser l’amplitude et la fréquence de ces événements. Le second, porte sur l’étude des événements extrêmes de CSS, afin d’analyser les cycles saisonniers d’occurrence des événements de fortes concentrations, mais aussi les corrélations avec les débits et avec les propriétés physiographiques et climatiques des bassins versants. Le troisième objectif est d’utiliser des approches de régionalisation couramment utilisées pour les débits afin d’estimer les concentrations de CSS extrêmes pour des sites non jaugés. L’évaluation de la qualité d’estimation des approches testées se faisant par ré échantillonnage avec les données disponibles. Des approches utilisant soit les caractéristiques physiographies soit des critères saisonniers pour délimiter des groupes de stations « homogènes » sont comparées. Enfin le quatrième et dernier objectif porte sur le développement d’une nouvelle approche de régionalisation afin de pallier aux limitations des approches existantes, pour l’estimation des CSS extrêmes. L’approche non paramétrique des arbres de régressions est ici utilisée à cette fin. Parmi les conclusions les plus importantes de cette thèse, il à été montré qu’une approche régionale aboutit à une meilleure estimation des événements extrêmes qu’un seul modèle global incluant tous les sites. La grande spécificité locale des événements extrêmes de CSS à été mise en évidence d’une part par la variabilité d’un site à l’autre des distributions statistiques retenues pour modéliser les CSS extrêmes, et d’autre part par l’importance des caractéristiques physiques du voisinage immédiat des stations de mesure dans la modélisation des événements extrêmes. Il a été aussi montré que les débits seuls ne permettent pas d’expliquer les concentrations extrêmes observées dans la majorité des stations. Les caractéristiques physiographiques et climatiques des sites de mesure sont plus efficaces pour prédire les concentrations extrêmes. Il s’avère également que les lois Exponentielles et Log-Normales sont, pour la plupart des stations, les plus adaptées pour modéliser les maximums annuels de CSS. L’échantillonnage par maximums annuels et par dépassement de seuil (ici le 99iéme percentile à été utilisé) donne des résultats très similaires, mis à part pour les courtes périodes de retour où l’échantillonnage par dépassement de seuil semble plus performant.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: St-Hilaire, André
Co-directeurs de mémoire/thèse: Ouarda, Taha B.M.J.
Mots-clés libres: sédiments en suspension; rivières; Amérique du nord; modélisation; CSS
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 12 nov. 2012 20:51
Dernière modification: 17 mars 2016 17:52
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/467

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