conception des ouvrages hydroagricoles dans un … · des cours d’eau en milieu rural qui prend...

— 2012 1 Colloque en agroclimatologie

Conception des ouvrages hydroagricoles dans un contexte de changements climatiques Auteurs : Aubert Michaud1, Ariane Drouin1, Alain Mailhot2, Guillaume Talbot2, David Huard3,

Sébastien Biner3, Anne Blondlot3, Robert Lagacé4 et Nestor‐Raul Rocha4 1 IRDA, Institut de recherche et de développement en agroenvironnement, Québec 2 INRS‐ETE, Centre Eau Terre Environnement, Québec 3 OURANOS, Consortium sur la climatologie régionale et l'adaptation aux changements climatiques, Montréal

4 UNIVERSITÉ LAVAL, Département des sols et de génie agroalimentaire, Faculté des sciences de l'agriculture et de l'alimentation, Québec

MOTS CLÉS : aménagements hydroagricoles, ruissellement, intensité de précipitations, fonte et pluie hivernale, débits. INTRODUCTION L’augmentation anticipée des intensités de précipitations estivales de même que l’occurrence plus fréquente de redoux hivernaux en réponse aux changements climatiques appellent à une mise à jour des critères de conception des ouvrages hydroagricoles. La présente communication trace un premier bilan d’un projet de recherche appliquée portant sur le développement d’outils de prédiction hydrologique adaptés à la conception d’aménagement hydroagricole du parcellaire et des cours d’eau en milieu rural qui prend en considération l’évolution récente, en lien avec les changements climatiques, des intensités, des durées et des fréquences (IDF) des précipitations et des redoux hivernaux. Le projet repose sur une réalisation concertée de plusieurs volets interdépendants, dont 1) la mise à jour des courbes IDF des précipitations et la production d’indices de redoux hivernaux à partir d’observations historiques récentes; 2) la prédiction de ces observations à l’horizon 2050 sur la base des simulations du Modèle régional canadien du climat (MRCC); et 3) l’adaptation et la validation d’une méthode de prédiction des volumes de ruissellement et des débits de pointe mettant en profit les bases de données météorologiques, hydrométriques et biophysiques (topographie, pédologie, hydrographie et utilisation du sol) de bassins versants expérimentaux localisés dans différentes régions agricoles québécoises.

MISE À JOUR DES COURBES IDF Une mise à jour des courbes Intensité‐Durée‐Fréquence (IDF) pour la partie sud du Québec (au sud du 49e parallèle) a été réalisée par l’équipe de l’INRS‐ETE (Mailhot et Talbot, 2011a, b). Les séries les plus récentes aux stations opérées par Environnement Canada (EC) et le ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs (MDDEP) qui comportaient plus de


15 années de données (période de mai à octobre) ont été colligées et analysées. Un total de 98 stations a ainsi finalement été considéré. La méthode d’analyse fréquentielle régionale (AFR) utilisée pour construire les estimateurs IDF repose sur le regroupement des séries de données de plusieurs stations afin d’améliorer la qualité des estimateurs. L’ensemble des courbes IDF produites et leurs intervalles de confiance (durées de 10, 15, 30 minutes, 1, 2, 6, 12 et 24 heures et périodes de retour de 2, 5, 10, 20, 50 et 100 ans) pour chacune des 98 stations considérées sont disponibles sur le site électronique agrometeo.org de l’Atlas agroclimatique du Québec. DÉVELOPPEMENT ET VALIDATION D’INDICES DE PLUIE ET DE FONTE HIVERNALE La fonte printanière des neiges et les redoux hivernaux génèrent au Québec d’imposants volumes de ruissellement en milieu rural. Environ une année sur deux, les maxima annuels de débits journaliers en bassins versants agricoles expérimentaux sont ainsi observés en période hivernale ou printanière. Les observations hydrométriques et météorologiques colligées par l’équipe de l’IRDA sur six bassins versants agricoles de la Montérégie et de la Beauce ont été mises à profit dans le calage et la validation d’indices de fonte et pluie hivernale en support au dimensionnement des aménagements hydroagricoles (Drouin et coll., 2012). La composante de fonte de neige du modèle CEQUEAU (Morin, 1997) a été adaptée et calée afin de prédire les couverts de neige et les hauteurs d’eau journalières disponibles à l’exportation (apports verticaux), sur la seule base des données journalières de température et de précipitations. Les apports verticaux ainsi prédits ont été traduits en débits aux exutoires des six bassins à l’étude suivant une procédure de modélisation hydrologique simplifiée (modèle MOHYSE; Fortin et Turcotte, 2006). Les relevés hydrométriques de même que les hauteurs et densités de neige disponibles pour les régions à l’étude ont servi de balise dans la validation des indices de fonte et de pluie hivernale. Les apports verticaux en période hivernale (novembre‐avril) ont par la suite été modélisés sur la base des observations journalières de température et de précipitations suivant la même méthode pour l’ensemble des 98 stations à l’étude par l’équipe de l’INRS‐ETE.

COURBES IDF ET FONTE HIVERNALE EN CLIMAT FUTUR Les scénarios de changement climatique projeté des courbes IDF à l’horizon 2050 (période 2041‐2070), à partir des résultats de simulations du Modèle régional canadien du climat (MRCC), ont été élaborés par l’équipe OURANOS (Huard, 2011). L’évaluation des extrêmes annuels de précipitations modélisés par le MRCC révèle que leur distribution est comparable à celle des extrêmes observés à la même échelle spatiale pour les évènements d’une durée de 24 heures. Pour les durées de 1, 2, 6 et 12 heures, il n’existe cependant pas d’observations sur grille ayant la résolution spatiale nécessaire à ce type d’évaluation. Basée sur un ensemble de cinq simulations régionales pilotées par quatre MCG différents, une comparaison des extrêmes en climat futur (2041–2070) et en climat de référence indique que les extrêmes annuels sont appelés à augmenter. Par exemple, pour les précipitations de 24 heures ayant un temps de retour de deux ans, on estime l’augmentation à 7 % dans la vallée du Saint‐Laurent. Suivant une approche similaire, la simulation des indices de pluie et de fonte hivernale en climat futur est en cours.


VOLET HYDROLOGIQUE À terme, le volet hydrologique du projet mettra à la disposition des agronomes et ingénieurs en milieu rural un utilitaire informatique supportant la détermination des critères hydrologiques de conception des ouvrages hydrauliques au champ et en cours d’eau. S’appuyant sur les estimateurs météorologiques développés dans le cadre du projet, l’outil de prédiction hydrologique sera aussi arrimé à une banque de données hydropédologiques de l’ensemble des séries de sols cartographiées dans les rapports pédologiques disponibles au Québec. Ses fonctionnalités seront définies avec l’aide d’un groupe d’utilisateurs qui s’appuieront sur la méthode TR‐55 du National Resources Conservation Service (ÉUA), dont les différentes composantes seront caractérisées et validées à partir d’observations météorologiques et hydrométriques d’un ensemble de bassins versants expérimentaux localisés dans quatre régions agricoles du Québec. RÉFÉRENCES Drouin, A., J‐D. Sylvain, A. Michaud, O. Le Bourgeois, I. Beaudin, M. Grenier, G. Baribeau et

J. Desjardins. 2012. Indicateurs de redoux hivernaux adaptés à la prévision hydrologique en bassins versants agricoles. Rapport final du volet météorologique. Institut de recherche et de développement en agroenvironnement inc.

Fortin, V. et R. Turcotte. 2006. Le modèle hydrologique MOHYSE. Notes de cours pour SCA7420. Université du Québec à Montréal : Département des sciences de la terre et de l’atmosphère.

Huard, D. 2011. Extrêmes de précipitations en climat futur sur les régions agricoles du Québec. Rapport final du Volet Scénarios climatiques, Ouranos.

Mailhot A. et G. Talbot. 2011. Mise à jour des estimateurs IntensitéDuréeFréquence (IDF) et HauteurDuréeFréquence (HDF) pour le sudQuébec, Tome I Données et méthodes. Rapport final du volet météorologique. Rapport de recherche No R‐1259, Institut national de la recherche scientifique INRS‐Eau, Terre et Environnement, Québec, 60 p.

Mailhot A. et G. Talbot. 2011. Mise à jour des estimateurs IntensitéDuréeFréquence (IDF) et HauteurDuréeFréquence (HDF) pour le sudQuébec, Tome II – Résultats. Rapport final du volet météorologique. Rapport de recherche No R‐1260, Institut national de la recherche scientifique INRS‐Eau, Terre et Environnement, Québec, 281 p.

Morin, G. 1997. Le modèle hydrologique CEQUEAU. INRS‐ÉTÉ, Résumé du manuel CEQUEAU 4.0, Québec, Québec, 83 p.

1

Conception des ouvrages hydro-agricoles dans un contexte de

changements climatiquesUn chantier interdisciplinaire:

AUBERT MICHAUD, ARIANE DROUIN, IRDAALAIN MAILHOT, GUILLAUME TALBOT, DAVID HUARD, INRS-ETESÉBASTIEN BINER, ANNE BLONDLOT, OURANOSROBERT LAGACÉ, NESTOR-RAUL ROCHA, UNIVERSITÉ LAVAL

• Contexte: Gérer le bilan hydrique excédentaire

Conception des ouvrages hydro-agricoles dans un contexte de changements climatiques

Plan de la présentation

• Réalisations, Volet Météorologie:- HDF en climat actuel et futur- Indices de fonte et pluie hivernale

• Réalisations, Volet Hydrologie:- Analyse hydrologique des crues

V til d édi ti- Vers un outil de prédiction

• Perspectives

2

Contexte: Gérer le bilan hydrique excédentaireDES BESOINS OPÉRATIONNELS À COMBLER

• Nombreux chantiers en aménagement hydro-agricoledans le cadre d’initiatives ciblées sur la qualité de l’eau;

• Incitatifs financiers importants (90% des coûts);

• Critères de conception à renouveler;

• Nécessaire prise en compte:• des changements climatiques

Cours d’eauCheminement de surfaceEcoulement au cours d’eauEcoulement au fossé

Cours d’eauCheminement de surfaceEcoulement au cours d’eauEcoulement au fossé

g q• de la fonte et des pluies hivernales

Contexte: Gérer le bilan hydrique excédentaireDes débits de ruisseaux sous influences

Réseau de l’observatoire des bassins versants agricoles

3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

MES

(kg jour

-1 ha-1

)

et déb

it (m

m jo

ur-1)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Préc

ipita

tions

(mm)

Précipitation Écoulement souterrain Ruissellement de surface Sédiments exportés

Petit-Pot-au-beurre, Montérégie

0 80

40 00

5

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15

20

25

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35

40

01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01

MES

(kg jour

-1 ha-1

)

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0

10

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tions

(mm)

Couturier,Témiscouata

0

5

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2009

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-06-01

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-10-01

MES

(kg

jour

-1 ha-1

)

et déb

it (m

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ur-1)

10

20

30

40

50

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70

80

Préc

ipita

tions

(mm)

Ruisseau Brooks, Estrie

Rivière Petit-Pot-au-beurre, Baie de Lavallières, Montérégie

40 0

Précipitation Écoulement souterrain Ruissellement de surface Sédiments exportésMai-octobreNovembre-

avril

Débits de pointe (mm/jr)


10

15

20

25

30

35

0

MES

(kg

jour

-1 h

a-1)

et d

ébit

(mm

jour

-1)

10

20

30

40

50

60 Préc

ipita

tions

(mm

)

30 sept. 2010 2 déc. 2010

15 min 19,9 19,01 heure 19,6 19,0

24 heure 13,6 11,7

0

5

2009

-11-01

2009

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-01-01

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2011

-10-01

70

80

4

Précipitation Écoulement souterrain Ruissellement de surface Sédiments exportésMai-octobre

Novembre-avril

Débits de pointe (mm/jr)



15

20

25

30

35

40

MES

(kg

jour

-1 h

a-1)

t déb

it (m

m jo

ur-1

)

0

10

20

30

40

50

réci

pita

tions

(mm

)

Mai octobre avril30 sept. 2010 25 janv. 2010

15 min 69,9 39,41 heure 61,9 38,224 heure 38,0 18,2

0

5

10

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-03-01

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-04-01

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-05-01

2011

-06-01

2011

-07-01

2011

-08-01

2011

-09-01

2011

-10-01

M et 60

70

80

Pr

Précipitation Écoulement souterrain Écoulement de surface Sédiments exportés


M i bNovembre-

il

Débits de pointe (mm/jr)Ruisseau Couturier, Témiscouata

15

20

25

30

35

40

ES (k

g jo

ur-1

ha-1

) dé

bit (

mm

jour

-1)

0

10

20

30

40

50

écip

itatio

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m)

Mai-octobre avril1 oct. 2010 4 avr. 2010

15 min 12,5 40,51 heure 12,3 40,2

24 heure 11,6 27,9

0

5

10

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-03-01

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-06-01

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-07-01

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-08-01

2011

-09-01

2011

-10-01

ME

et

60

70

80

Pré

5

Contexte: Gérer le bilan hydrique excédentaireChangements climatiques et hydrologie des bassins

versants agricolesChangements moyens (2041-2070 vs 1971-2000) dans les bilans hydriques de cultures de Maïs en sol drainé (groupe hydrologique B) en Montérégie

Fonte

Plus de Redoux hivernaux

Adapté de Gombault, 2012. McGill, IRDA,OURANOS,CRSNG

Mois de l’année

Bilans simulés pour un bassin expérimental de la Montérégie (Riv. Aux Brochets) à partir du MRCC 4.2.3 (Modèle Régional du Climat Canadien) piloté par le MCG 3.7.1 (Modèle Global de Climat Canadien),membre 5 et le modèle hydrologique SWAT-Qc.

Fonte devancée

• Quoi: Un outil convivial destiné à supporter la conception des aménagements hydro-agricoles à

But et objectifs


l’échelle de la parcelle et du petit bassin versant.

• Pour qui ? Les conseillers agricoles qui interviennent en services-conseils auprès des agriculteurs et des intervenants régionaux en gestion du réseau hydrique.

• Pourquoi ? Egouttement des terres, pérennité des ouvrages et prévention de la pollution diffuse.

6

Approche méthodologique Volet Météo Volet Scénarios climatiques

HDF li t f t


Volet Opérationnel

• Courbes HDF• Indices de fonte et pluie hivernale• Atlas agroclimatique

• HDF en climat futur• Indices de fonte et pluie hivernaleen climat futur

Volet Hydro• Analyse hydrologique des crues• Développement de l’outil

V lid ti b i

Volet PédoClassification

hydro-pédologique

• ID besoins• Etude de cas• Diffusion

• Validation en bassins expérimentaux

des séries de sol

B.D. Bassins versants• SIG: Régie du parcellaire, sols et paysages• Hydrométrie, signal géochimique • Données météo

Volet MétéorologiqueMise à jour des courbes Hauteur-Durée-Fréquence

des précipitations

Réalisation: Maihot et Talbot INRS ETE 2011Réalisation: Maihot et Talbot, INRS-ETE, 2011

Collaboration: MDDEEP et Environnement Canada

7

Données• Collecte des données auprès d’EC et du MDDEP


des précipitations

• Collecte des données auprès d EC et du MDDEP• 99 stations pour le sud du Québec

– Mois de Mai à Octobre• Création des séries de maximum annuels avec

standards de qualité

Période couverte


des précipitations

Ajout

8

Méthode utilisée


des précipitations

• Mise en commun de l’information des stations• Plus gros échantillon = Meilleure estimation• Distribution GEV (3 par.) au lieu de Gumbel (2 par.)• Différence entre notre méthode et EC :

– ±2% au maximum pour temps de retour 2 ans– ±2% au maximum, pour temps de retour 2 ans– ±20% au maximum, pour temps de retour 50 ans– Diminution des incertitudes

Résultats• 1-Courbes IDF

Volet MétéorologiqueMise à jour des courbes Intensité-Durée-Fréquence

des précipitations

9

Résultats• 2-Tableau IDF pour chaque station

Volet MétéorologiqueMise à jour des courbes Intensité-Durée-Fréquence

des précipitations

2 Tableau IDF, pour chaque station

Volet Scénarios climatiquesCourbes Hauteur-Durée-Fréquence des précipitations

En climat futur#

Réalisation: David Huard, OURANOS, 2011

Collaboration: Diane Chaumont, OURANOSCollaboration: Diane Chaumont, OURANOS

10


En climat futur

Méthode utilisée• Analyse des courbes Intensité-Durée-Fréquence en climat présent et futurmenée sur quatre régions agricoles du Québec.

• Cinq simulations du Modèle Régional Canadien du Climat, pilotées par quatre modèles de climat globaux différents.

• Identification des valeurs extrêmes de maxima annuels de précipitations calculés pour des précipitations d’une durée de 1, 2, 6, 12, et 24 heures.

• Simulations du climat de référence: 1961–2000Simulations en climat futur: 2041–2070

• Analyse statistique des extrêmes annuels via la distribution des valeurs extrêmes (GEV)

• Moyennes pondérées “par pilote”.

Cartes des régions à l’étude telle que vues par le MRCC sur la grille de 45 km de

résolution


En climat futur

résolution

Stations météorologiques retenues pour la validation

11

Comparaison des précipitations maximales annuelles (mai à octobre) simulées par le MRCC avec celles estimées des observations (SNITE) agrégées sur la grille du MRCC couvrant la vallée du St-Laurent pour


En climat futur

agrégées sur la grille du MRCC couvrant la vallée du St Laurent pour différents temps de retour.

Courbes IDF sur un graphique log-log pour les temps de retour 2, 5, 10 et

Volet Scénarios climatiquesCourbes Intensité-Durée-Fréquence des

précipitations en climat futur

Résultats25 ans tracées à partir des paramètres régionaux moyens de la vallée du

St-Laurent.

12

• Distributions comparables des extrêmes annuels de précipitations modélisés en climat de référence (1961-2000) par le MRCC et les observations pour les événements d’une durée de 24 heures

Volet Scénarios climatiquesCourbes Hauteur-Durée-Fréquence des précipitations en climat futur

Résultats

événements d une durée de 24 heures.

• Pour les durées de 1, 2, 6 et 12 heures, il n’existe pas d’observations sur grille 45 X 45 km pour comparer les distributions modélisés et observés (les événements de courtes durées sont localisés).

• Prédictions d’augmentation des précipitations maximales annuelles pour les faibles temps de retour (5 et 10 ans). Pour les temps de retour 10 et 25 ans, le consensus est moins fort.

• La comparaison des extrêmes en climat futur (2041–2070) et en climat de référence indique que les extrêmes annuels sont appelés à augmenter. Par exemple, pour les précipitations de 24h ayant un temps de retour de deux ans, on estime l’augmentation à 7% (+-5%) dans la vallée du St-Laurent.

Volet MétéorologiqueIndices de fonte et pluie hivernale

St-Isidore, BeauceSt Louis du Ha Ha Témiscouata

Réalisation: Drouin, Michaud, IRDA, 2011

Collaboration: INRS-ETE, MDDEP

St-Louis-du-Ha-Ha, Témiscouata

Pike River, Montérégie

Champlain, Mauricie

13

Volet MétéorologiqueIndides de fonte et pluie hivernale

Méthode utiliséeÉtude exploratoire: Prédiction statistique des débits de crues

journaliers (10+ mm/jr) avec les données météorologiques Seule la fonte de neige cumulée sur une base hebdomadairefonte de neige cumulée sur une base hebdomadairedémontrait un pouvoir explicatif significatif.

Modélisation de la fonte et des apports verticaux sur la base de données journalières de précipitations et de température pour pallier à la qualité des données de hauteur de neige Adaptation dans MatLab du modèle CEQUEAU (Morin, INRS-ETE).

Validation statistique du pouvoir explicatif des apports verticaux modélisés sur la base des crues observées en bassins versants expérimentaux.

Estimation des apports verticaux régionaux sur la base des données météo journalières (novembre à avril).

• 6 bassins dans 2 régions du Québec : Beauce (2) et Montérégie (4)• De 5 à 8 années de données hydrométriques


Méthode utilisée

• Étude des données hivernales seulement (novembre à avril)

Bassin Localisation Superficie (km²)

Années de suivi hydrométrique

Fourchette Intervention

Beauce (Bassin versant de la rivière Le Bras)

2,5 2002 à 2009

Fourchette Témoin

Beauce (Bassin versant de la rivière Le Bras)

1,9 2001 à 2009 Témoin rivière Le Bras)Castor Montérégie (Baie Missisquoi) 11,4 2001 à 2008 Ewing Montérégie (Baie Missisquoi) 27,9 2001 à 2008

Walbridge Intervention

Montérégie (Baie Missisquoi) 6,3 2001 à 2006

Walbridge Témoin

Montérégie (Baie Missisquoi) 8 2001 à 2006

14

Stations hydrométriques (IRDA), nivométriques et météorologiques (MDDEP)


Méthode utilisée

Stations hydrométriques (IRDA,CEHQ), nivométriques et météorologiques (MDDEP)


Méthode utilisée

15

Comparaison des équivalents en eau mesurés et simulés par le modèle de fonte de neige CEQUEAU-modIRDA pour la Beauce

et la Montérégie (N=204)


Résultats – Couvert de neige

et la Montérégie (N=204)

R² = 0,908

300

400

500

600

au (en mm) d

es épaisseurs d

e eige

mesurée

s

0

100

200

0 100 200 300 400 500 600

Équivalents e

n ea ne

Équivalents en eau (en mm) simulés par le modèle de fonte de neige

Comparaison des équivalents en eau interpolés (mesures) et simulés par le modèle de fonte de neige CEQUEAU-modIRDA

pour la Beauce et la Montérégie


Résultats – Couvert de neige

100

200

300

400

500

600

valent

s en

eau

des

épa

isse

urs de

neige

(en mm)

Équivalents en eau simulés (mm)Équivalents en eau mesurés (mm)

pour la Beauce et la Montérégie

Castor et Ewing Montérégie

Fourchette Beauce

Walbridge Montérégie

EEN simulés

EEN mesurés

0

2001

‐11‐

3

2002

‐2‐1

2002

‐11‐

2

2003

‐1‐3

1

2003

‐11‐

1

2004

‐1‐3

0

2004

‐4‐2

9

2005

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8

2005

‐4‐2

8

2006

‐1‐2

7

2006

‐4‐2

7

2007

‐1‐2

6

2007

‐4‐2

6

2008

‐1‐2

5

2008

‐4‐2

4

2001

‐12‐14

2002

‐3‐1

4

2002

‐12‐13

2003

‐3‐1

3

2003

‐12‐12

2004

‐3‐1

1

2004

‐12‐10

2005

‐3‐1

0

2005

‐12‐

9

2006

‐3‐9

2006

‐12‐

8

2007

‐3‐8

2007

‐12‐

7

2008

‐3‐6

2008

‐12‐

5

2002

‐4‐2

2

2003

‐1‐2

1

2003

‐4‐2

1

2004

‐1‐2

0

2004

‐4‐1

9

2005

‐1‐1

8

2005

‐4‐1

8

2006

‐1‐1

7

2006

‐4‐1

7

2007

‐1‐1

6

2007

‐ 4‐1

6

2008

‐1‐1

5

2008

‐4‐1

4

2009

‐1‐1

3

2009

‐4‐1

3

2001

‐11‐17

2002

‐2‐1

5

2002

‐11‐16

2003

‐2‐1

4

2003

‐11‐15

2004

‐2‐1

3

2004

‐11‐13

2005

‐2‐1

1

2005

‐11‐12

2006

‐2‐1

0

2006

‐11‐11

2007

‐2‐9

2007

‐11‐10

2008

‐2‐8

2008

‐11‐

8

2009

‐2‐6

2009

‐11‐

7

2001

‐12‐11

2002

‐3‐1

1

2002

‐12‐10

2003

‐3‐1

0

2003

‐12‐

9

2004

‐3‐8

2004

‐12‐

7

2005

‐3‐7

2005

‐12‐

6

2006

‐3‐6

2001

‐12‐10

2002

‐3‐1

0

2002

‐12‐

9

2003

‐3‐9

2003

‐12‐

8

2004

‐3‐7

2004

‐12‐

6

2005

‐3‐6

2005

‐12‐

5

2006

‐3‐5

Dates (pour les six bassins : Castor, Ewing, FI, FT, WI, WT)

Équiv

16


Résultats – Apports verticauxLes apports verticaux modélisés (fonte et pluie hivernale) sont

traduits en hauteur d’eau journalière via le modèle MOHYSE (Fortier-Filion, 2011).(Fortier Filion, 2011).

Les débits simulés sont comparés aux débits observés aux exutoires des six bassins expérimentaux.

Tiré de Fortier‐Filion (2011)

Apports verticaux

Évolution des débits mesurés et des débits simulés par MOHYSE à partir des apports

verticaux du modèle de fonte de neigeDébits simulés par MOHYSE


Résultats – Simulation des débits

0

5

10

15

20

25

30

35

40

11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Mois

Déb

its (m

m/jr

)

Débits simulés par MohyseDébits mesurés à la station Castor

2002 20082003 2004 2005 2006 2007

CASTOR (Montérégie)Débits mesurés à la station

0

10

20

30

40

50

60

11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112

Mois

Déb

its (m

m/jr

)

Débits simulés par MohyseDébits mesurés à la station FT

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

FOURCHETTE (Beauce)

17


Résultats – Simulation des débits

Calage (2001 à 2004 ±) Validation (2004 à 2009 ±)Calage (2001 à 2004 ±) Validation (2004 à 2009 ±)Calage (2001 à 2004 ) Validation (2004 à 2009 )

Bassin r r² NS Dv r r² NS Dv

Castor 0.73 0.53 0.53 0.02 0.70 0.48 0.43 0.26Ewing 0.67 0.46 0.45 ‐0.03 0.70 0.48 0.43 0.24WI 0.74 0.55 0.55 ‐0.05 0.63 0.40 0.32 ‐0.22WT 0.61 0.38 0.37 ‐0.03 0.68 0.46 0.41 ‐0.11FI 0.72 0.52 0.52 ‐0.05 0.60 0.37 0.07 ‐0.22FT 0 75 0 56 0 56 0 04 0 73 0 53 0 34 0 15

Calage (2001 à 2004 ) Validation (2004 à 2009 )

Bassin r r² NS Dv r r² NS Dv

Castor 0.73 0.53 0.53 0.02 0.70 0.48 0.43 0.26Ewing 0.67 0.46 0.45 ‐0.03 0.70 0.48 0.43 0.24WI 0.74 0.55 0.55 ‐0.05 0.63 0.40 0.32 ‐0.22WT 0.61 0.38 0.37 ‐0.03 0.68 0.46 0.41 ‐0.11FI 0.72 0.52 0.52 ‐0.05 0.60 0.37 0.07 ‐0.22FT 0 75 0 56 0 56 0 04 0 73 0 53 0 34 0 15FT 0.75 0.56 0.56 ‐0.04 0.73 0.53 0.34 ‐0.15FT 0.75 0.56 0.56 ‐0.04 0.73 0.53 0.34 ‐0.15

0

5

10

15

20

25

30

35

40

11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Mois

Déb

its (m

m/jr

)

Débits simulés par MohyseDébits mesurés à la station Castor

2002 20082003 2004 2005 2006 2007


Résultats – Projections régionales

Station Phillipsburg, Montérégie

3035404550

ur-1

ha-1

) m

jour

-1)

0

10

20

30

40 ns (m

m)


Bassin Castor, Montérégie

Montérégie

05

10152025

2007

-01-01

2007

-02-01

2007

-03-01

2007

-04-01

2007

-05-01

2007

-06-01

2007

-07-01

2007

-08-01

2007

-09-01

2007

-10-01

2007

-11-01

2007

-12-01

2008

-01-01

2008

-02-01

2008

-03-01

2008

-04-01

2008

-05-01

2008

-06-01

2008

-07-01

2008

-08-01

2008

-09-01

2008

-10-01

2008

-11-01

2008

-12-01

2009

-01-01

2009

-02-01

2009

-03-01

2009

-04-01

2009

-05-01

2009

-06-01

MES

(kg

jou

et d

ébit

(mm

50

60

70

80

90

100

Préc

ipita

tion

18



Station Notre-Dame-du-Lac TémiscouataTémiscouata

25

30

35

40

-1 h

a-1)

jour

-1)

0

10

20

30 s (m

m)


B i C t i Té i t

0

5

10

15

20

2009

-11-01

2009

-12-01

2010

-01-01

2010

-02-01

2010

-03-01

2010

-04-01

2010

-05-01

2010

-06-01

2010

-07-01

2010

-08-01

2010

-09-01

2010

-10-01

2010

-11-01

2010

-12-01

2011

-01-01

2011

-02-01

2011

-03-01

2011

-04-01

2011

-05-01

2011

-06-01

2011

-07-01

2011

-08-01

2011

-09-01

2011

-10-01

MES

(kg

jour

-

et d

ébit

(mm

40

50

60

70

80

Préc

ipita

tionsBassin Couturier, Témiscouata



Station Magog, Estrieg g,

2

30

35

40

ha-1

) ur

-1)

0

10

20

mm

)


0

5

10

15

20

25

2009

-11-01

2009

-12-01

2010

-01-01

2010

-02-01

2010

-03-01

2010

-04-01

2010

-05-01

2010

-06-01

2010

-07-01

2010

-08-01

2010

-09-01

2010

-10-01

2010

-11-01

2010

-12-01

2011

-01-01

2011

-02-01

2011

-03-01

2011

-04-01

2011

-05-01

2011

-06-01

2011

-07-01

2011

-08-01

2011

-09-01

2011

-10-01

MES

(kg

jour

-1 h

et d

ébit

(mm

jou 30

40

50

60

70

80

Préc

ipita

tions

(m

Bassin Brooks, Estrie

19

Volet HydrologiqueRéalisation: Lagacé, Rocha, Université Laval

Collaboration: IRDA

Coopérative de solidarité du bassin versant de la rivière Au Brochet et MAPAQ, 2009; Photos: Richard Lauzier.

• Mise à jour de la banque de données hydro-pédologiques pour l’ensemble des séries de sol des rapports pédologiques du Québec (IRDA qc ca)

Volet Hydrologique

Méthode

Québec (IRDA.qc.ca)

• Caractériser les réponses hydrologiques des bassins versants ruraux dans des régions agroclimatiques contrastées:• Développer un utilitaire d’analyse hydrologique • Détermination des paramètres de forme, temps de montée,

débits de pointe et volume de ruissellement des bassins expérimentaux (N-15)

• Développer et valider une méthode de prédiction hydrologique sur la base des données à référence spatiale descriptives des propriétés biophysiques et de l’utilisation du sol des bassins versants (N=15)

• Validation opérationnelle (Etudes de cas).

20

tptptp

Volet Hydrologique

Méthode: Analyse des crues

RR

Separation lineaireSeparation lineaireSeparation lineaire

Adapté de NRCS (NEH), Part 630 Hydrology, Chapter 16: Hydrographs

Variation du paramètre de

forme (α)Variation du

paramètre

Volet Hydrologique


forme (α)d'échelle (β)

Variation du paramètre de position (t0)

21

Volet Hydrologique


Développement De l’outil d’analyse hydrologique

• Séparation des hydrogrammes

• Temps de montée (tp)

• Débit de pointe (qp)

• Volume de ruisellement (R)

• Paramètres de forme

Lagacé (2012)


Conclusions et PerspectivesVolet Météo et scénario climatiques

C b I t ité D é F é (IDF) i à j l

•Développer une méthodologie de calcul de coefficients de

• Courbes Intensité-Durée-Fréquence (IDF) mises à jour pour les régions agricoles du Québec et intégrés à l’atlas agroclimatique

• Scénarios de courbes HDF réalisés à l’horizon 2040-2070

• Indices de fonte et pluie hivernale développés en climat actuel

• Indices de fonte et pluie hivernale en climat futur en cours decalcul de coefficients de ruissellement hivernaux;

Indices de fonte et pluie hivernale en climat futur en cours de développement

22


Conclusions et PerspectivesVolet Hydrologique

B d d é h d éd l i i à j

•Développer une méthodologie de calcul de coefficients de

• Banque de données hydro-pédologiques mise à jour

• Outil d’analyse hydrologique des crues développé

• Analyses hydrologiques des crues des bassins expérimentaux en cours

• A réaliser (2012): calcul de coefficients de ruissellement hivernaux;

A réaliser (2012):• Validation des algorithmes de prédiction hydrologique • Programmation de l’utilitaire • Validation opérationelle de l’outil

Merci aux partenaires financiers

• Impacts et adaptation / ICAR-Québec, Volet agriculture

• PACC-26, volet Agriculture

Collaborations et comité de suivi:

MAPAQ, Environnement Canada, CEHQ-MDDEP, OURANOS

23

Précipitation Écoulement souterrain Ruissellement de surface Sédiments exportésBilan hydrologique annuel


Rivière Petit-Pot-au-beurre, Baie de Lavallières, Montérégie

15

20

25

30

35

40

ES (k

g jo

ur-1

ha-1

) dé

bit (

mm

jour

-1)

0

10

20

30

40

50

écip

itatio

ns (m

m)

p p

Précipitation 1 268 mm

Hauteur d'eau (mm/an)

Ruissellement de surface Total

Annuel 98 461

0

5

10

2009

-11-01

2009

-12-01

2010

-01-01

2010

-02-01

2010

-03-01

2010

-04-01

2010

-05-01

2010

-06-01

2010

-07-01

2010

-08-01

2010

-09-01

2010

-10-01

2010

-11-01

2010

-12-01

2011

-01-01

2011

-02-01

2011

-03-01

2011

-04-01

2011

-05-01

2011

-06-01

2011

-07-01

2011

-08-01

2011

-09-01

2011

-10-01

ME

et

60

70

80

PréAnnuel 98 461

Mai-octobre 32 198

Novembre-avril 66 262




15

20

25

30

35

40

MES

(kg

jour

-1 h

a-1)

t déb

it (m

m jo

ur-1

)

0

10

20

30

40

50

réci

pita

tions

(mm

)Précipitation 1 188 mmHauteur d'eau (mm/an)

Ruissellement de surface Total

Annuel 267 840

Bilan hydrologique annuel

0

5

10

2009

-11-01

2009

-12-01

2010

-01-01

2010

-02-01

2010

-03-01

2010

-04-01

2010

-05-01

2010

-06-01

2010

-07-01

2010

-08-01

2010

-09-01

2010

-10-01

2010

-11-01

2010

-12-01

2011

-01-01

2011

-02-01

2011

-03-01

2011

-04-01

2011

-05-01

2011

-06-01

2011

-07-01

2011

-08-01

2011

-09-01

2011

-10-01

M et 60

70

80

PrMai-octobre 112 346Novembre-avril 156 494

24



Ruisseau Couturier, Témiscouata


15

20

25

30

35

40

ES (k

g jo

ur-1

ha-1

) dé

bit (

mm

jour

-1)

0

10

20

30

40

50

écip

itatio

ns (m

m)

Précipitation 856 mm

Hauteur d'eau (mm/an) Ruissellement de surface Total

Annuel 218 638


0

5

10

2009

-11-01

2009

-12-01

2010

-01-01

2010

-02-01

2010

-03-01

2010

-04-01

2010

-05-01

2010

-06-01

2010

-07-01

2010

-08-01

2010

-09-01

2010

-10-01

2010

-11-01

2010

-12-01

2011

-01-01

2011

-02-01

2011

-03-01

2011

-04-01

2011

-05-01

2011

-06-01

2011

-07-01

2011

-08-01

2011

-09-01

2011

-10-01

ME

et

60

70

80

Pré

Mai-octobre 69 250Novembre-avril 149 388

conception des ouvrages hydroagricoles dans un … · des cours d’eau en milieu rural qui prend...

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