Soutenance mémoire
Revue de littérature sur les méthodes d’analyse d’impacts des barrages et des changements d’utilisation des sols
Méthodes d’études d’impacts hydrologiques induits par les barrages
Dans la littérature, trois méthodes sont couramment utilisées pour analyser les impacts de barrages (Assani et al. , 2005) :
– La méthode de station témoin qui consiste à comparer les données des débits mesurées à la même station avant et après la construction d’un barrage (voir entre autres, Richter et al. , 1997).
– La méthode de station contrôle basée sur la comparaison des débits mesurés en amont et en aval d’un barrage (voir entre autres, Assani et al. , 2005) ou sur la comparaison des débits mesurés sur une rivière non influencée par un barrage et en aval d’un barrage (voir entre autres, Benn et Erskine, 1994).
– La méthode de simulation hydrologique qui consiste à comparer les débits naturels reconstitués au moyen d’un modèle hydrologique aux débits effectivement mesurés à une station influencée par un barrage (Peters et Prowse, 2001).
Méthodes d’études d’impacts hydrologiques induits par les changements d’utilisation des sols
Quatre méthodes sont couramment utilisées pour quantifier les impacts des changements de l’utilisation des sols. Ces méthodes sont déjà largement décrites dans le mémoire de maîtrise d’un collègue du laboratoire. Par conséquent, je me limiterai à une brève description de chacune d’elle.
– La méthode d’ appariement des bassins ou bassins comparatifs est fondée sur la comparaison des débits dans deux bassins versants se différenciant par l’utilisation des sols, mais dont les caractéristiques physiographiques et climatiques sont presque similaires (Andréas sian, 2004).
– La méthode des bassins versants expérimentaux est basée sur la comparaison des débits dans un même bassin versant avant et après le changement de l’utilisation des sols (p. ex., Serrano et al. , 1985; Robinson et al. ,1991 ; Caissie et al. , 2002; Archer, 2003).
– La méthode de simulation ou de modélisation hydrologique consiste à simuler le cycle de l’ eau dans un bassin versant au moyen d’un modèle hydrologique dans les conditions naturelles (sans changement d’utilisation des sols) et comparer ce cycle de l’eau observé dans le contexte de l’utilisation des sols (p. ex., Bultot et al. , 1990; Roberts et Harding, 1996; Baron et al. , 1998; Watson et al., 1999; Hemandez et al. , 2000).
– Enfin, la méthode de regroupement des bassins versants consiste à appliquer un modèle de régression multivariée afm d’ examiner la relation entre le débit et la végétation et les facteurs environnementaux (Wei et al., 2005). Cette relation permet ainsi de déterminer l’importance de la végétation sur les débits et de prédire ainsi tout changement dans la couverture de cette végétation.
Justification du choix des bassins versants et leur description
Trois critères ont été utilisés pour choisir les bassins versants à analyser :
1. L’ existence de données des variables climatiques (températures et précipitations) et des débits mesurés sur une période relativement longue.
2. La présence des barrages avec des données de débits mesurées en amont et en aval sur une période relativement longue.
3. La différence d’ affectation des sols entre les bassins versants (avec et sans l’agriculture).
Sur la base de ces trois critères, on a choisi deux bassins versants: le bassin versant de la rivière Matawin et celui de la rivière l’Assomption . Les deux bassins versants sont contigus. Cette contiguïté garantit beaucoup de similitudes des conditions climatiques et physiographiques des deux bassins versants.
Le bassin versant de la rivière Matawin couvre une superficie totale de 5775 km² . En 1930, on y a érigé un barrage pour alimenter en eau les centrales hydroélectriques construites sur la rivière St-Maurice en aval pendant la période hivernale. Cet ouvrage draine une superficie de 4070 km² . Les débits sont mesurés à une station située juste en aval du barrage (ID: 02NF005; 46°51 ’53 » N, 73°38’59″0). Le barrage a inversé le régime hydrologique naturel de la rivière Matawin . Il existe une station (Saint-Michel-Des-Saints, ID: 02NF003; 46°41 ’09″N; 73°54’51 » 0) des mesures des débits en amont de ce barrage depuis 1930. Cette station (1390 km² ) n’est pas influencée par le barrage (Ouarda et al., 1998). À la même station, on mesure aussi les données de température et des précipitations. Mentionnons que le bassin versant de la rivière Matawin, qui est le principal affluent de la rivière St-Maurice, est entièrement circonscrit dans le Bouclier Canadien. Celui-ci est constitué principalement des roches dures précambriennes. Le barrage Matawin a été érigé en 1930 par la Shawinigan Water and Power Co dans le but d’alimenter en hiver les centrales hydroélectriques situées plus en aval sur la rivière Saint-Maurice comme la centrale de la Gabelle et la centrale de Grand-Mère. Il n’ est donc doté d’aucune centrale hydroélectrique. Au printemps (de mi-avril au début mai), l’eau de la fonte des neiges est stockée dans le réservoir Taureau tandis que la vidange du réservoir est amorcée dès la mi-novembre, et ce, durant tout l’hiver. C’est ce mode de gestion qui a provoqué l’inversion du cycle naturel des débits de la rivière. Durant les saisons printanières et estivales, une quantité d’eau est néanmoins relâchée épisodiquement en aval pour assurer le maintien de certaines activités récréotouristiques comme le canotage (rafting).
De plus, lorsque la capacité maximale du réservoir est atteinte au printemps, le surplus de l’eau apportée par les pluies estivales et automnales n’est évidemment plus stocké. Par conséquent, l’eau utilisée en hiver pour la production de l’énergie hydroélectrique provient exclusivement de celle apportée par la fonte de neige au printemps et stockée dans le réservoir.
Quant à la rivière L’Assomption, elle draine une superficie totale de 4220 km² avant de se jeter dans le fleuve Saint-Laurent en aval de la ville de Montréal. Les deux tiers de la superficie du bassin versant de la rivière L’Assomption s’étendent sur le Bouclier Canadien et le tiers, sur les Basses Plaines de Saint-Laurent. Cette dernière formation géologique est constituée principalement des dépôts sédimentaires meubles. Aucun barrage hydroélectrique n’a été construit sur le cours même de la rivière L’Assomption. NéanInoins, deux barrages hydroélectriques furent érigés sur son affluent principal la rivière Ouareau; les barrages de Rawdon et de Crabtree. La rivière Oaureau draine une superficie totale de 1700 km² . Le barrage de Rawdon (ID: X0004205; 46°02’45″N; 73°43 ’49 » ) fut construit en 1911 pour la production de l’ énergie hydroélectrique. Il a été érigé au pied du Bouclier Canadien (zone de contact du Bouclier Canadien et des Basses Terres de Saint-Laurent). Ce barrage a induit un régime hydrologique régularisé de type naturel en avaL Ainsi, les débits maximums surviennent au printemps au moment de la fonte de neige et les débits minimums en hiver. Ce régime est donc comparable à celui de la rivière L’Assomption. Sur cette dernière rivière, les variables climatiques (température et précipitations) et les débits sont mesurés de manière continue à la station de Joliette (ID: 020B001; 46°16’15 » N; 73°46′ 18″0) respectivement depuis 1913 et 1925.
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Table des matières
CHAPITRE 1 INTRODUCTION
1.1 Mise en contexte, problématique, objectifs et hypothèses du travail
1.2 Revue de littérature sur les méthodes d’analyse d’impacts des barrages et des changements d’utilisation des sols
1.2.1 Méthodes d’études d’impacts hydrologiques induits par les barrages
1.2.2 Méthodes d’études d’impacts hydrologiques induits par les changements d’utilisation des sols
1.3 Méthodologie de recherche
1.3.1 Justification du choix des bassins versants et leur description
1.3.2 Sources et constitution des séries hydroclimatiques
1.3.3 Méthodes statistiques d’ analyse des données
1.4 Résultats.
1.4.1 Comparaison de la variabilité spatiale des caractéristiques des DMJAE
1.4.2 Comparaison de la variabilité temporelle des caractéristiques des DMJAE
1.4.3 Corrélation entre les caractéristiques des débits et les variables climatiques.
1.5 Conclusion
1.6 Références
CHAPITRE II
COMPARISON OF THE SPATIO-TEMPORAL VARIABILITY OF ANNUAL MINIMUM DAILY EXTREME FLOW CHARACTERISTICS AS A FUNCTION OF LAND USE AND DAM MANAGEMENT MODE IN QUEBEC, CANADA
Abstract
Introduction
Methods
Study area
Hydrological and climate series
Statistical analysis of hydroclimate series
Results
Comparison of the spatial variability of climate variables and AMEF characteristics
Comparison of the temporal variability of hydroclimate variables
Analysis of the link. between AMEF characteristics and climate variables
Discussion and Conclusion
References
CHAPITRE III
CONCLUSION GENERALE
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