Régionalisation

Les différentes méthodes de régionalisation ont été développées pour mieux estimer les débits sur n’importe quel bassin versant, même si les données hydrométriques ne sont pas disponibles. La régionalisation peut être réalisée par différentes méthodes, soit par régression linéaire, par similitude physique, par proximité spatiale ou encore par transposition en fonction du rapport des aires, conformément aux à ce qui a été présenté dans la revue de littérature (Chapitre 1). Afin d’évaluer l’applicabilité et le niveau de performance des différentes approches pour la région à l’étude, la méthode des bassins pseudo non-jaugés a été utilisée. Cette façon de faire, qui considère tour à tour chacun des bassins versants comme étant non-jaugés, permet d’appliquer les méthodes de régionalisation à des bassins où il est ensuite possible d’évaluer leur performance en calculant la valeur du NSE en calibration ainsi qu’en modélisation par régionalisation (puisque les débits sont connus, en réalité). Cela permet donc de connaître l’applicabilité et la robustesse de la méthode. Trois techniques ont été testées sur les 91 bassins versants pour en tirer des conclusions quant à leur applicabilité sur la région à l’étude, et ce, en se basant sur les résultats issus de chacun des trois modèles hydrologiques. Les techniques sont présentées dans les sous-sections 3.5.1à 3.5.3.

3.5.1 Régionalisation par proximité spatiale

Pour la régionalisation par proximité spatiale, la distance euclidienne entre les centroïdes des bassins versants potentiellement donneurs et le bassin versant pseudo non-jaugé a été calculée. Différentes analyses ont été effectuées, en considérant d’abord un seul donneur (bassin le plus près physiquement du site pseudo non-jaugé) et ensuite en augmentant graduellement le nombre de donneurs, jusqu’à les 15 bassins versants. Les jeux de paramètres issus de la calibration pour chacun des bassins versants retenus comme donneurs ont été implantés dans le modèle hydrologique pour faire une simulation, à chaque fois, au site pseudo non-jaugé. De cette simulation, un critère de NSE a été calculé et a permis d’évaluer quantitativement la simulation par le jeu de paramètres transféré au bassin pseudo non-jaugé.

3.5.2 Régionalisation par similitude physique

L’équation 1.2, introduite au Chapitre 1, a été utilisée pour la régionalisation par similitude physique. Puisque plusieurs descripteurs physiques étaient disponibles dans le secteur à l’étude, certaines étapes ont été préalablement réalisées afin d’étudier les possibilités, en termes de quantité de descripteurs à analyser.

En premier lieu, des essais de corrélation entre les ratios des différents types édaphologiques ont été complétés afin de voir si certaines unités édaphologiques avaient une corrélation avec d’autres, soit positivement ou négativement. Dans le cas où deux descripteurs démontreraient une forte corrélation, l’un d’entre eux n’apporterait pas de nouvelle information, et pourrait donc être mis de côté.

En deuxième lieu, chacun des descripteurs a été traité individuellement lors du calcul de l’indice de similitude. Cela avait pour but de voir lesquels des descripteurs avaient le potentiel de mieux représenter les phénomènes hydrologiques lorsqu’un seul bassin versant donneur était considéré. Un test statistique de Kruskal-Walis (Kruskal & Wallis, 1952) a été

effectué et a permis de vérifier si les descripteurs (représentés par les valeurs de NSE en régionalisation pour tous les bassins jaugés les plus près physiquement) étaient statistiquement différents les uns des autres. Ce test statistique non paramétrique permet de voir si les échantillons proviennent d’une même population. Une fois les descripteurs physiques les plus influents trouvés, l’indice de similitude a été calculé en ajoutant d’autres descripteurs jusqu’à trouver la combinaison idéale de descripteurs physiques pour décrire adéquatement l’ensemble des bassins versants pseudo non-jaugés.

3.5.3 Régionalisation intégrée

La régionalisation intégrée est la mise en commun des régionalisations par similitude physique et par proximité spatiale en considérant cette fois la latitude et la longitude parmi les descripteurs potentiels. À la lumière des résultats obtenus pour la régionalisation par similitude physique, trois différentes démarches ont entreprises pour la régionalisation intégrée et sont décrites dans le chapitre des résultats, à la section 4.5. De nouveaux indices de similitude ont été calculés, en incluant cette fois les distances euclidiennes entre les centroïdes de chaque paire de bassins jaugé et pseudo non-jaugé. Un bassin donneur par bassin pseudo non-jaugé a été considéré.

3.5.4 Combinaison des bassins versants donneurs et nombre de donneurs optimal Plusieurs études dans la littérature ont démontré qu’utiliser plus d’un bassin versant donneur peut être d’une grande aide pour la modélisation hydrologique aux bassins non-jaugés. Afin de tester cette technique, le débit moyen, simulé suite au transfert de plusieurs jeux des paramètres provenant de donneurs multiples, a été calculé. Les débits permettant de calculer le débit moyen ont été choisis en se basant sur les 15 donneurs dont les distances (proximité spatiale) étaient les plus faibles (la section 4.6 expose les raisons pour lesquelles des donneurs multiples ont été considérés avec la méthode de régionalisation par proximité spatiale uniquement). Ainsi, 14 moyennes arithmétiques ont été obtenues, qui incluent à chaque fois un débit de plus dans leur calcul (moyennes de deux, jusqu’à 15 valeurs). Ces débits ont par la suite été comparés aux données observées, et ont permis de valider si le fait

d’ajouter des donneurs augmentait la performance en régionalisation et d’identifier le nombre de bassins versants donneurs optimal.

3.5.5 Transposition de site non-jaugé par rapport des superficies

La technique de transposition des débits par rapport de superficie est une méthode simple étant appliquée aux bassins versants non-jaugés. Bien qu’elle ait été testée dans le cadre de ce projet (deux secteurs ont été présélectionnés et sont montrés aux Figure 3.4 et Figure 3.5), elle n’a pas été retenue comme méthode possible pour le transfert des données de débits en raison du trop faible nombre de possibilités d’application de cette méthode (seulement trois situations pouvaient être testées). Il était donc difficile de tirer des conclusions basées sur un si petit échantillon (des explications supplémentaires sont données à la section 5.7.1).

Figure 3.4 Région hydrologique d’Actopan qui devait servir pour la transposition des débits par la méthode du rapport des superficies pour la combinaison des bassins 28188,

28030, 28105, 28086 et 28108 ainsi que 28133, 28134, 28125 et 28003