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Simulation du régime hydrologique des régions froides dans un bassin versant agricole fortement drainé au Manitoba, au Canada, à l’aide du modèle hydrologique des régions froides

Cordeiro, M.R.C., Wilson, H.F., Vanrobaeys, J., Pomeroy, J.W., Fang, X. (2017). Simulating cold-region hydrology in an intensively drained agricultural watershed in Manitoba, Canada, using the Cold Regions Hydrological Model, 21(7), 3483-3506. http://dx.doi.org/10.5194/hess-21-3483-2017

Résumé

© Auteur(s) 2017. L’eutrophisation et les inondations constituent des problèmes permanents dans les bassins versants agricoles des Grandes Plaines du Nord. La majorité du ruissellement annuel et du transport des éléments nutritifs survient au moment de la fonte des neiges dans cette région. La modification importante du drainage de surface, les sols gelés et les répercussions fréquentes de l’eau de refoulement ou des barrages de glace sur la mesure du débit constituent des défis uniques pour la modélisation précise des processus hydrologiques à l’échelle des bassins versants. Un modèle physique non étalonné créé à l’aide de la plateforme de modélisation hydrologique des régions froides (CRHM) a été paramétré pour simuler les processus hydrologiques dans un bassin versant agricole à faible pente, à sol argileux et à fort drainage en surface. Ces caractéristiques sont communes à la plupart des affluents de la rivière Rouge. L’analyse des relevés des niveaux d’eau observés pour le bassin versant à l’étude (rivière La Salle) indique que les problèmes de couverture de glace et de refoulement d’eau au moment du débit maximal peuvent avoir une incidence sur la précision des débits modélisés et mesurés, ce qui souligne l’importance d’évaluer un modèle non étalonné dans cet environnement. Les simulations correspondaient le mieux au débit record des années où les débits de pointe et annuels étaient égaux ou supérieurs aux médianes de 6,7 m3s-1 et de 1,25 g × 107m3, respectivement, avec un coefficient d’efficacité moyen de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0,76. La simulation des années de faible débit (en dessous des médianes) était plus difficile (NSE moyen < 0), avec une surestimation des rejets simulée de 90 % en moyenne. Ce résultat montre bien la nécessité d’améliorer la compréhension de la réponse hydrologique dans le bassin versant en conditions sèches. La simulation pendant les années sèches était meilleure lorsque l’infiltration avait été possible avant le dégel du sol, indiquant ainsi l’importance potentielle du débit préférentiel. La représentation de la dynamique dans les chenaux et du temps de déplacement dans les conditions d’inondation ou d’embâcle devrait également faire l’objet d’une attention particulière au moment d’élaborer le modèle. Malgré les complexités du bassin versant visé par l’étude, les simulations du débit pour les années de débit moyen à élevé et d’autres composantes du bilan hydrique étaient robustes (équivalence en eau de la neige et humidité du sol). Une analyse de sensibilité du modèle de tracé des débits suggère qu’il faut améliorer la compréhension des fonctions des bassins versants dans des conditions sèches et inondées en raison des conditions de routage dynamiques; cependant, dans l’ensemble, la CRHM est appropriée pour la simulation des processus hydrologiques dans les bassins versants agricoles de la rivière Rouge. Les falsifications des processus de la sublimation de la neige, du transport de la neige et de l’infiltration dans le sol gelé, dans le modèle de base validé, indiquent que ces processus ont eu une grande influence sur la production de rejets dans les cours d’eau.

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