Ben Aissia, Mohamed Aymen
(2014).
Étude des variables hydrologiques dans un cadre multivarié et dans un contexte de changement.
Thèse.
Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 262 p.
Résumé
Les études portant sur les évènements hydrologiques sont cruciales vu leurs nombreux
impacts sur l'économie et l'environnement. Ces études nécessitent l'analyse et la modélisation
des variables hydrologiques décrivant l'évènement en question. Généralement, les événements
hydrologiques sont caractérisés par différentes variables corrélées, par exemple volume, pointe et
durée de crue, intensité, durée et sévérité des tempêtes et durée et ampleur des sécheresses. Par
conséquent, l'analyse de chacune de ces variables séparément (univariée) ne peut pas fournir une
évaluation complète et adéquate des risques pour ces événements. D'autre part, plusieurs études
ont rapporté des changements temporels des caractéristiques du régime hydrologique des cours
d'eau. Les changements climatiques peuvent être à l'origine de tels changements.
Dans cette thèse, l'objectif général visé est de déterminer, adapter et appliquer les
méthodes les plus prometteuses pour l'analyse et la modélisation, dans des cas pratiques, des
variables hydrologiques à la fois dans un cadre multivarié et dans un contexte de changement
climatique. Plus précisément, la présente thèse vise à combler un vide pour certaines des étapes
(imputation des données manquantes et détection des points de rupture) et éléments manquants
(étude régionale et évolution spatiale) pour une analyse fréquentielle multivariée complète des
variables hydrologiques. L'analyse fréquentielle est un des plus importants outils statistiques qui
englobe l'analyse et la modélisation des variables étudiées. Par conséquent, l'analyse
fréquentielle multivariée a été retenue comme le cadre général de cette thèse. Par ailleurs, la
dépendance entre les variables hydrologiques représente un aspect très important quand on
considère des séries multivariées. L'étude de l'évolution temporelle et spatiale de la dépendance
sur des séries hydrologiques simulées et observées est, alors, d'une utilité majeure.
Dans la première étude de la thèse, une revue bibliographique sur les techniques
d'imputation des données manquantes dans des séries multivariées a été réalisée. À partir de
cette revue, on a déterminé les techniques les plus prometteuses qui ont été comparées et
appliquées sur des cas réels. La comparaison entre les techniques a été réalisée par l'évaluation
de la performance de chaque technique par Jackknife. Les résultats montrent que la dépendance
entre les composantes des séries multivariées joue un rôle important dans le choix et la
performance des techniques d'imputation.
Ensuite, une étude de détermination, adaptation, comparaison et application des tests de
détection des points de rupture dans un cadre multivarié a été réalisée. Les tests considérés sont
basés sur les fonctions de profondeur. Ils ont été comparés par une étude de simulation et puis
appliqués sur deux cas d'étude. Les résultats montrent que les performances des tests considérés
sont, en général, influencés par divers facteurs, comme la taille de l'échantillon et l'amplitude du
changement. Certains tests sont problématiques en cas d'échantillon de petite taille et d'autres
sont conseillés pour des fonctions de profondeur spécifiques.
Par la suite, l'évolution temporelle de la dépendance entre la pointe, le volume et la durée
de crue a été étudiée dans un contexte de changement climatique. Cette étude a été réalisée sur
des séries observées, résultats de réanalyse et simulées de deux bassins versants dans la province
de Québec, Canada: soit le réservoir Baskatong et la rivière Romaine et ce, en considérant
HYDROTEL et HSAMI comme modèles hydrologiques. Les résultats montrent que le
comportement des mesures de dépendance varie en fonction du modèle hydrologique, du modèle
général du climat et du scénario d'augmentation des gaz à effet de serre. De plus, le
comportement des séries issues de tau de Kendall et de rho de Spearman est similaire.
Enfin, une approche développée récemment en analyse fréquentielle régionale dans un
cadre multivarié a été appliquée sur la région de côte Nord dans la province de Québec, Canada.
Cette approche, comme extension du modèle de l'indice de crue, est basée sur les copules et les
quantiles multivariés. Dans ce travail, l'accent est mis sur les aspects pratiques de cette approche
en l'appliquant sur la pointe et le volume de crue. Les résultats montrent que l'approche
proposée performe bien sur les cas d'études qu'on a considérés et que l'erreur du modèle dépend
aussi bien du risque, de la discordance bivariée que de la discordance univariée.
Type de document: |
Thèse
Thèse
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Directeur de mémoire/thèse: |
Chebana, Fateh |
Co-directeurs de mémoire/thèse: |
Ouarda, Taha B. M. J. |
Mots-clés libres: |
variables hydrologiques; hydrologie; détermination; adaptation; comparaison; application des techniques d'analyse; modélisation; changements climatiques |
Centre: |
Centre Eau Terre Environnement |
Date de dépôt: |
29 sept. 2014 21:06 |
Dernière modification: |
09 nov. 2015 20:23 |
URI: |
http://espace.inrs.ca/id/eprint/2410 |
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