Effet de la résolution topographique des modèles hydrogéologiques sur l’estimation des débits de base des rivières et des temps de résidence de l’eau souterraine.

Abhervé, Ronan (2019). Effet de la résolution topographique des modèles hydrogéologiques sur l’estimation des débits de base des rivières et des temps de résidence de l’eau souterraine. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 79 p.

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Résumé

La gestion des ressources en eau souterraine nécessite souvent l’utilisation des modèles numériques gouvernant de grands territoires pour évaluer, entre autres, l’impact du changement climatique. La taille importante de ces modèles régionaux nécessite généralement un certain lissage de la topographie de la surface terrestre afin d'alléger le traitement numérique. L’objectif de cette étude est donc d’évaluer l’influence de la résolution topographique sur les flux entrants dans les aquifères (recharge) et ceux émergents aux cours d’eau, ainsi que le temps de résidence des eaux souterraines. Un modèle hydrogéologique en coupe transversale 2D a été développé où seule la résolution de surface est modifiée entre les simulations réalisées en régime permanent et avec le niveau de la nappe fixé à la surface. Les résultats illustrent bien que les flux diminuent significativement avec une résolution topographique décroissante, autrement dit en fonction du lissage de la topographie, tandis que les temps de résidence sont plus longs. Seule la partie superficielle de l’aquifère est impactée par le lissage topographique qui entraîne une diminution des gradients hydrauliques en surface. Cela implique qu’un modèle régional utilisant une résolution trop faible de la surface terrestre devra être calé avec des conductivités hydrauliques supérieures aux valeurs mesurées afin d’obtenir un débit de base simulé réaliste. Ces résultats donnent une nouvelle perspective à l’effet d’échelle apparent sur les propriétés hydrauliques des aquifères.

The assessment and management of groundwater resources often require the use of large regional numerical models to assess, for example, the impact of climate change on water supply. Such models typically use large numerical grid cells resulting in smoothed land surface topography. The main objective of our study was to assess the influence of resolution of the land surface topography on groundwater fluxes to rivers (baseflow) and on water residence time in aquifers. For this purpose, a 2D cross-sectional hydrogeological synthetic model was built in which only the surface resolution is modified to evaluate the effect on steady-state groundwater flow and age simulations (for the specific case where groundwater levels are fixed to the topographic surface elevations). Results show that baseflow rate decreases significantly with decreasing land surface resolution due to topographic smoothing. The superficial part of the aquifer is particularly impacted by topographic smoothing, inducing a decrease in hydraulic gradients on the surface. This implies that regional models with poor land surface resolution will need to be calibrated with K values significantly higher than the known field representative values in order to correctly estimate actual baseflow. These results thus add a new perspective on the apparent scale effect on K and on hydraulic properties of the subsurface.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Lefebvre, Renéet Bour, Olivier
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Paradis, Danielet St-Hilaire, André
Informations complémentaires:	Données disponibles sur Dataverse : https://doi.org/10.5683/SP2/96ZWDO
Mots-clés libres:	gestion de l’eau; interactions surface-subsurface; modélisation hydrogéologique; résolution topographique; débit de base; temps de résidence; conductivité hydraulique; calage des modèles; effet d’échelle; water management; surface-subsurface interactions; groundwater modelling; topographic resolution; baseflow; residence time; hydraulic conductivity; model calibration; scale effect
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	12 mars 2020 17:40
Dernière modification:	06 oct. 2021 15:38
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/9729

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