Simulation des débits du Ruisseau des eaux volées et de ses sous-bassins.

(1)

Record Number:

Author, Monographic: Morin, G.//Fortin, J. P.//Sochanska, W.

Author Role:

Title, Monographic: Simulation des débits du ruisseau des eaux volées et de ses sous-bassins

Translated Title: Reprint Status: Edition:

Author, Subsidiary: Author Role:

Place of Publication: Québec

Publisher Name: INRS-Eau

Date of Publication: 1982

Original Publication Date: Volume Identification: Extent of Work: vi, 63

Packaging Method: pages

Series Editor: Series Editor Role:

Series Title: INRS-Eau, Rapport de recherche

Series Volume ID: 152 Location/URL:

ISBN: 2-89146-150-9

Notes: Rapport annuel 1982-1983

Abstract: Rapport rédigé pour Environnement Canada 10.00$

Call Number: R000152

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EAUX VOLEES ET 0 E SES SOUS-BASSINS

Ra pp 0 rt réd i 9 é pou r Env i ronnement Canada

par G. Morin J. P. Fortin W. Sochanska Rapport scientifique no 152 INRS-Eau Décembre 1982

(3)

Ra pport réd i gé pour Env i ronnement Canada

par

G. Mori n J.P. Fortin W. Sochanska

Rapport scientifique no 152

SIMULATION DES DEBITS DU RU ISSEAU DES EAUX VOLÉES ET DE

SES SOUS-BASSINS

INRS-Eau

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LISTE DES TABLEAUX

...

i i

LISTE DES FIGURES

...

i i i l NTRODUCTI ON

...

1

CHAPITRE 1 - Caractéristiques physiques du bassin versant du

ruisseau des Eaux Volées ••••••••••••••••••••••••••••••• 3 CHAPITRE 2 - Données pour la mise en opération du modèle CEQUEAU •••• 7

CHAPITRE 3 - Résultats de la simulation des débits •••••••••••••••••• 14 RÉFÉRENCES

...

62

(5)

LISTE DES TABLEAUX

2.1 Stations météorologiques du bassin versant du ruisseau des Eaux

Volées ... Il

2.2 Stations nivométriques du bassin versant du ruisseau de Eaux

Volées...

Il

2.3 Données hydrométriques .•.•.•••.••.••..•.••••.•••.••••...••••••• 12

3.1 Paramètres et constantes intervenant dans le modèle CEQUEAU 22 3.2 Valeurs des paramètres du modèle CEQUEAU utilisées pour la

simulation des débits du ruisseau des Eaux Volées •••••••••••••• 23

3.3 Caractéristiques physiographiques des bassins versants prises

en compte lors des simulations ••••••••••••••••••••••••••••••••• 24

3.4 Lames d'eau écoulées annuellement (en mm)

...

25

3.5 Erreur en pourcentage entre la lame d'eau annuelle calculée et

la lame d'eau annuelle observée •••••••••••••••••••••••••••••••• 26

(6)

1.1 Bassin versant du ruisseau des Eaux Volées

...

6

2.1 Schématisation du bassin versant du ruisseau des Eaux Volées 13 3.1 Débits observés et calculés sur le bassin versant du ruisseau

des Eaux Vol ées (station 51003, 1969)

· ...

27 3.2 Débits observés et calculés sur le bassin versant du ruisseau

· ...

des Eaux Volées (station 51003, 1974)

· ...

32 3.7 Débits moyens mensuels observés et calculés, station 051003 33 3.8 Débits journaliers maximaux mensuels observés et calculés,

station 051003 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 34 3.9 Débits journaliers, observés et calculés, classés,

station 051003 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 35

(7)

3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Débits observés des Eaux Volées Débits observés des Eaux Vol ées Débits observés des Eaux Vol ées Débits observés des Ea ux Vol ées Débits observés des Ea ux Vol ées

et calculés sur le bassin versant du ruisseau

(station 51002, 1970) •••••••••••••••••••••••••• 36 et calculés sur le bassin versant du ruisseau

(station 51002, 1975) •••••••••••••••••••••••••• 40

3.15 Débits moyens mensuels observés et calculés, station 051002 41 3.16 Débits journaliers maximaux mensuels observés et calculés,

station 051002 ...•••...•••...•...•..•...•• 42

3.17 Débits journaliers, observés et calculés, classés,

station 051002 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 43 3.18 Débits observés et calculés sur le bassin versant du ruisseau

des Aul nai es (station 51004, 1969)

· ...

des Aulnaies (station 51004, 1970)

· ...

47

(8)

3.23 Débits observés et calculés sur le bassin versant du ruisseau

des Aulnaies (station 51004, 1974) ••••••••••••••••••••••••••••• 49 3.24 Débits observés et calculés sur le bassin versant du ruisseau

des Aulnaies (station 51004, 1975) ••••••••••••••••••••••••••••• 50 3.25 Débits moyens mensuels observés et calculés, station 051004 51 3.26 Débits journaliers maximaux mensuels observés et calculés,

station 051004 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 52 3.27 Débits journaliers, observés et calculés, classés,

station 051004 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 53 3.28 Débits observés et calculés sur le bassin versant du ruisseau

des Aulnaies (station 51007, 1974) ••••••••••••••••••••••••••••• 57

3.32 Débits observés et calculés sur le bassin versant du ruisseau

des Aulnaies (station 51007, 1975) ••••••••••••••••••••••••••••• 58 3.33 Débits moyens mensuels observés et calculés, station 051007 •••• 59

(9)

3.34 Débits journaliers maximaux mensuels observés et calculés,

station 051007 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 60 3.35 Débits journaliers, observés et calculés, classés,

station 051007 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 61

(10)

(11)

2

Ce projet, qui a pour titre "Utilisation des donnêes du bassin reprê-sentatif de la rivière Eaton dans le but d'adapter le modèle déterministe CEQUEAU à l'analyse quantitative des rêpercussions sur l'écoulement occa-sionnêes par les modifications physiques des bassins versants" a été subven-tionnê par Environnement Canada dans le cadre du programme de subvention à

la recherche sur les ressources en eau.

Compte tenu de l'avancement des travaux accomplis à l'aide des données du bassin représentatif de la rivière Eaton, nous avons décidé d'utiliser pour la dernière étude de ce projet les données du ruisseau des Eaux Volées.

L'étude a pour but de vêrifier la prêcision des débits simulés avec le modèle CEQUEAU sur des petits bassins et, si nécessaire, modifier le modèle pour mieux prendre en compte les caractêristiques physiques des petits bas-sins et dêvelopper un modèle de fonte le plus près possible de la physique du phénomène en utilisant que les donnêes de prêcipitation et de température.

(12)

CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES EAUX VOLEES

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4

Le bassin expérimental du ruisseau des Eaux Volées est situé dans la Forêt Montmorency qui sert de station d'expérimentation forestière de l 'Université Laval.

La Forêt Montmorency, d'une superficie de 25.8 milles carrés, est si-tuée à l'intérieur du parc des Laurentides entre les latitudes nord de 47°131

et 47°221

et les longitudes ouest 71°051

et 71°111 •

Le Service d'hydrométrie du ministère des Richesses naturelles a ins-tallé quatre stations de jaugeage à l 'intérieur des limites du bassin ver-sant du ruisseau des Eaux Volées. Chaque station se compose d'un jaugeur avec déversoir en V et est équipée d'un limmigraphe automatique.

1.1 DESCRIPTION DES SOUS-BASSINS

La figure 1.1 montre l 'emplacement des sous-bassins qui ont été numéro-tés 5, 6, 7 et 7a. Le sous-bassin 7a correspond à la station 051004 et le sous-bassin 6 à la station 051002. La station 051007 comprend les sous-bassins 7 et 7a et la station 051003 comprend l 'ensemble des sous-sous-bassins.

Il apparaît utile de décrire sommairement l'aspect physique des sous-bassins avant de procéder à la simulation des débits. Le bassin expérimen-tal [lJ est situé dans la zone tempérée froide du plateau laurentien et les précipitations y sont élevées. Le sol est généralement recouvert de dépôts morainiques. Quant à la forêt, elle occupe environ 70% de la surface et se compose principalement de sapins.

Le sous-bassin 7a, d'une altitude moyenne de 883 mètres, est le plus escarpé des quatre bassins. Entièrement boisé, il est exempt de lacs et comporte peu de mort-terrain. Sa capacité de rétention est donc faible.

Le sous-bassin 6 est très différent du bassin 7a. D'altitude moyenne un peu plus faible (827 m), il se compose en partie d'une large zone de dépôts meubles recouverts d'herbe et d'arbustes. Un important marécage

(14)

s'étend sur les limites sud-est du sous-bassin. Il faut noter la présence du lac Huppé situé à l'extérieur du bassin versant s'écoulant théoriquement vers l'extérieur.

Les eaux de ce lac ont été autrefois détournées par la construction de barrages et le creusage de chenaux dans le but de faciliter le flottage du bois. Les barrages sont maintenant détruits, mais il est possible, sinon probable, que des eaux du lac continuent à s'écouler vers le ruisseau des Eaux Volées, soit par ruissellement en temps de crue, soit par infiltration

à travers les dépôts meubles. Ce sous-bassin semble posséder d'importantes capacités de rétention dont l'influence devrait se remarquer au niveau des crues et des étiages.

Le sous-bassin 7 a une altitude moyenne plus faible (784 m). Un maré-cage de faible étendue entoure un petit élargissement du ruisseau des Aulnaies. Ce marécage peut cependant avoir un effet tampon sur la propagation des crues.

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VERSANT

,

BASSIN

RUISSEAU DES EAUX VOLEES

ÉCHELLE: 0",111. 02 0.4 _, 0.6 _,

-

-l

- - -

'

-

0.8 1 PLAN DE LOCALISATION ÉCHELLE: 1": 16 MILLES .2100

Figure 1.1 Bassin versant du ruisseau des Eaux Volées.

(16)

DONNEES POUR LA MISE EN

-

,

(17)

8

Comme on lia vu précédemment [2, 3J, le modèle CEQUEAU utilise différentes données d'entrée pour évaluer les débits issus de chaque carreau partiel. On peut séparer les données d'entrée du modèle en trois types:

- physiographiques; - de drainage; - météorologiques.

A ces trois types de données, il faut ajouter les données hydrométriques (débits) qui sont utilisées pour le contrôle du calage du modèle.

2.1 DONNÉES PHYSIOGRAPHIQUES

Ces données sont utilisées pour évaluer les paramètres du modèle qui tiennent compte de la physiographie du bassin versant dans le calcul de l 'écoulement et servent aussi pour l 'estimation des données météorologiques sur chaque carreau entier. Ces données, qui varient dans l'espace et peu-vent aussi être modifiées dans le temps, sont définies sur chaque carreau d'une grille recouvrant le bassin versant. Clest l 'ensemble de ces données qui constitue la banque de données physiographiques.

Pour la présente étude, compte tenu de la dimension des sous-bassins versants (1.2 à 9.2 km2 ) et de la topographie, on a utilisé des carreaux de 500 m par 500 m. Les données physiographiques qui ont été ut il isées sont les suivantes:

- pourcentage de forêts; - pourcentage de lacs;

- élévation moyenne du carreau; - pourcentage de marais.

Ces données ont été extraites des cartes topographiques à l'échelle de 1:6 000 sur lesquelles on avait tracé la grille déterminant les carreaux.

(18)

2.2 DONNEES DE DRAINAGE

Le modèle CEQUEAU simule le processus d' écou1ement en rivière en transférant 1 leau du carreau partiel amont vers le carreau partiel aval.

Un carreau partiel est le résultat de la subdivision d'un carreau en-tier en un maximum de quatre éléments définis par les lignes de partage des eaux. Cette subdivision permet de mieux tenir compte de 11inf1uence de la topographie sur le sens de 1 lécou1ement. Pour chaque carreau partiel, on conserve deux informations, soit la superficie du carreau partiel et le numéro du carreau partiel dans lequel il se vidange.

Ce numéro i ndi que donc 1 e sens dl écou1 ement pour chaque carreau par-tiel. C'est 11ensemb1e de ces informations que lion appelle la banque de drainage. La schématisation du bassin versant à 1 laide des carreaux entiers et des carreaux partiels est illustré à la figure 2.1.

2.3 DONNÉES MÉTÉOROLOGIQUES ET NIVOMÉTRIQUES

Le modèle est 1 1 interface qui transforme la précipitation en débit; les données de prée i pitat ion constituent par conséquent 11 entrée di recte du modèle. Cette donnée varie journellement et clest d'elle que dépend la modulation des débits.

Les trois stations météorologiques utilisées pour la simulation des débits sont listées au tableau 2.1. La première station fait partie du réseau de mesure de la province de Québec alors que les deux dernières sta-tions sont opérées par le département de Foresterie de 1 'Université Laval.

Le tableau 2.2 présente la liste des stations nivométriques sur le bassin versant du ruisseau des Eaux Volées. La fréquence des observations pour ces stations est très variable et peut varier de 15 jours à 1 mois.

(19)

10

2.4 DONNÉES HYDROMÉTRIQUES

Les données hydrométriques sont utilisées pour comparer les résultats obtenus par simulation aux valeurs observées pour une même période.

Cette comparaison permet d'ajuster les paramètres du modèle en se ba-sant sur une courte période d'observations. Les données alors utilisées sont appelées "données de calage".

Le calage consiste à faire varier, si nécessaire, certains paramètres du modèle afin de déterminer les valeurs qui permettent d'obtenir une repro-duction optimale des hydrogrammes de la période utilisée pour le calage.

Les observations des débits disponibles sur le bassin versant du ruisseau des Eaux Vollées sont résumées dans le tableau 2.3.

(20)

TABLEAU 2.1 Stations météorologiques du bassin versant du ruisseau des Eaux Volées.

Numéro Numéro Nom Altitude 1 J Période

fédéral provi nci al

7042388 6741 Forêt Montmorency 640 16 24 1969-75 6746 Forêt Montmorency B 733 14 12 1969-75 6748 Forêt Montmorency A 792 14 16 1969-75

TABLEAU 2.2 Stations nivométriques du bassin versant du ruisseau des Eaux Volées.

Numéro 1 J Altitude Période

FM-1 12 18 879 1969-75

FM-A 14 16 800 1969, 1970, 1975 FM-B 14 12 754 1969, 1970, 1975 FM-B 13 10 777 1969, 1970, 1975

(21)

12

TABLEAU 2.3 Données hydrométriques.

Numéro Nom Bassin versant km2 Période

051003 A 9.2 1969-75

051002 B 3.9 1969-75

051004 C 1.2 1969-75

051007 D 3.6 1961-75

A = Ruisseau des Eaux Volées à 0.1 mille de l a Forêt Montmorency.

B = Ruisseau des Eaux Volées à 0.1 mille en amont du chemin du Belvédère. C = Ruisseau des Aulnaies ouest à 0.1 mille en amont du chemin du Belvédère.

(22)

LATITUDt . . . ". '"

! Bassin du ruisseau des Eaux-Volées

18 17 /6 /5

J

f /4 t _f ~ ~ ~ 13 12 il Il ,~

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"

12 13 14 15 /6 17

1

(23)

CHAPITRE 3

~ ~

(24)

Les simulations des débits du ruisseau des Eaux Volées ont été faites en utilisant les données des stations météorologiques et nivométriques listées aux tableaux 2.1 et 2.2. Lorsqulil y a des manques dlobservation à l lune ou l lautre des stations météorologiques utilisées, la valeur moyenne observée à llensemble des autres stations est alors affectée à la station où il y a absence dlobservation.

-

-3.1 PARAMETRE DU MODELE CEQUEAU

Le modèle CEQUEAU décrit précédemment [3J utilise une représentation du sol sous forme de différents réservoirs communiquant entre eux à l laide de relations mathématiques, définies par des paramètres et constantes. Ces réservoirs reproduisent au pas de temps journalier les différents transferts de masse.

Les paramèt res des réservoi rs dans le modèl e CEQUEAU sont conçus de façon à permettre la simulation de régimes très variables. Toutefois, pour un régime hydrologique donné, un certain nombre de paramètres peuvent être gardés à des valeurs constantes, ce qui revient à alléger le modèle.

Les paramètres qui interviennent dans le modèle CEQUEAU, listés au tableau 3.1, sont groupés selon les différentes parties du cycle hydrolo-gique dans lesquelles ils interviennent.

Le tableau 3.1 démontre qulon utilise trois sortes de "paramètres" ou "constantes" qulon peut expliciter ainsi: le terme "paramètres" peut signi-fier:

un paramètre proprement dit, uniquement déterminé par essai et erreur;

un paramètre déterminé par l a physique du phénomène. Il est généra-lement fixé par des études extérieures au modèle. Cest le cas par exemple des paramètres de fonte de neige.

(25)

16

Une Il constante ll

est détermi née à l'a i de des caractéri st i ques hydrolo-giques ou physiographiques du bassin versant étudié (ex.: temps de concentration et latitude moyenne du bassin versant).

3.2 CALAGE DU MODÈLE

Les sept années d'observations, soit de 1969 à 1975, ont servi au ca-lage du modèle, c'est-à-dire à l'ajustement des paramètres du modèle afin de déterminer les valeurs qui permettent d'obtenir la meilleure reproduction des hydrogrammes observés.

Pour l'ajustement des paramètres, on compare pour chaque bassin et pour toute la période de calage:

les lames d'eau annuelles et mensuelles observées et calculées; le synchronisme des débits observés et calculés;

l'importance (débit de pointe et volume) des crues observées et calculées;

les étiages observés et calculés.

Les règles suivantes ont gouverné la démarche d'ajustement des paramètres:

les sous-bassins versants sont considérés indépendamment les uns des autres;

les simulations des périodes d'hiver sont analysées en se souvenant que les débits pour cette période sont imprécis; c'est la période également où les données météorologiques sont le plus susceptibles d'erreur.

(26)

Si les premiers essais permettent d'obtenir rapidement des simulations satisfaisantes, les améliorations ultérieures peuvent n'être que locales, c'est-à-dire qui une crue mieux représentée peut l'être au détriment d'une autre et réciproquement.

A ce stade, les simulations sont satisfaisantes dans l'ensemble, clest-à-dire sans erreur systématique. On peut considérer que les phénomènes sont bien représentés par le modèle avec les valeurs de ces paramètres.

Le tableau 3.2 présente les valeurs des paramètres retenues pour les simulations du bassin versant du ruisseau des Eaux Volées.

Pour que le bilan annuel soit satisfaisant sur les bassins versants des stations 051004 et 051002, on a corrigé les précipitations en appliquant un facteur de correction sur les carreaux affectant ces bassins versants.

Les facteurs utilisés sont 0.92 pour les carreaux compris entre 10 et

13 en abci sse et 10 à 14 en ordonnée, et 0.85 pour 1 es carreaux compri s entre Il et 13 en abcisse et 15 à 18 en ordonnée.

De plus, compte tenu de la géologie très différente d'un sous-bassin à l'autre, on a utilisé des coefficients d'infiltration variables dans l'es-pace. Ces coefficients sont 0.25 pour les carreaux du sous-bassin 051002,

de 0.15 pour les carreaux du sous-bassin 051004 et de 0.20 pour les autres

carreaux.

3.3 RESULTATS DES SIMULATIONS

Le modèle CEQUEAU, de par sa structure, simule les débits à la sortie de chaque carreau partiel. Avec la grille de 500 mètres par 500 mètres qulon a utilisé pour le découpage de bassin versant, on a obtenu 85 carreaux partiels pour le bassin versant du ruisseau des Eaux Volées. Pour les be-soins de cette étude, seuls les débits simulés aux emplacements des quatre stations hydrométriques où 1 Ion dispose de débits mesurés sont présentés.

(27)

18

Le tableau 3.3 représente les principales caractéristiques physiques des quatres stations hydrométriques où on a simulé les débits.

L'emplacement géographique des stations hydrométriques apparaissent aux figures 1.1 et 2.1.

Les lames d'eau mesurées à chacune des stations hydrométriques pour les années à l'étude sont données au tableau 3.4. On observe de forts écoule-ments en 1974 et une année sèche en 1971.

Les figures montrant les résultats des simulations annuelles aux quatre stations hydrométriques comportent:

les débits moyens journaliers observés et calculés;

l es températures moyennes journal ières sur le sous-bass inde la station considérée;

les précipitations liquides journalières du sous-bassin de la station considérée;

la fonte journalière calculée par le modèle pour le sous-bassin de la station considérée.

Pour juger de façon globale pour l'ensemble de la période, de l'exacti-tude des débits simulés par rapport aux débits observés, on présente à chaque station trois graphiques montrant:

les débits moyens mensuels observés et calculés;

les débits journaliers maximaux mensuels observés et calculés; les débits journaliers observés, calculés et classés.

3.3.1 Ruisseau des Eaux Volées à la station 051003.

Les hydrogrammes journaliers observés et calculés sont montrés aux figures 3.1 à 3.6. L'étude de ces graphiques montre que, dans l'ensemble, les résultats sont satisfaisants. On calcule, quelques fois, des débits

(28)

supérieurs aux débits observés mais llinverse se produit également, ce qui nous porte à conclure qu1il nly a pas d1erreur systématique.

Les figures 3.7 à 3.9 nous permettent de juger de l lensemble des débits simulés par rapport aux débits calculés.

La figure 3.7 montre les débits moyens mensuels observés en fonction des débits moyens mensuels calculés. La dispersion des points par rapport à la ligne à 45° montre la différence entre les débits observés et calculés. Une sous-évaluation des débits calculés est représentée par une série de points au-dessus de la ligne à 45° alors qu1une surévaluation est représen-tée par les poi nts sous la ligne à 45°. Si les poi nts sont situés de part et d1autre de la ligne à 45°, on peut conclure qu1il n1y a pas d1erreur systématique, ce qui est le cas des débits mensuels calculés à la station 051003.

La figure 3.8 utilise la même représentation pour les débits journa-liers maximaux mensuels, c1est-à-dire que pour chaque mois, on met en gra-phique le débit journalier maximal observé et calculé. L1étude de cette figure nous permet de conclure qu1il n1y a pas d1erreur systématique sur les déb its maximaux journal i ers. On observe cependant une pl us grande di sper-sion des points.

La figure 3.9 montre les courbes de débits journaliers classés calculés à partir des débits journaliers observés et calculés. On observe une légère sous-estimation pour les grands débits et une surestimation pour les débits d1étiages.

3.3.2 Ruisseau des Eaux Volées à la station 051002

Les hydrogrammes annuels des débits observés et calculés à cette sta-tion sont montrés aux figures 3.10 à 3.14. Les statistiques de llensemble des simulations apparaissent aux figures 3.15 à 3.17. Sur la figure 3.15, on observe une erreur systématique sur les débits moyens mensuels calculés

(29)

20

supeneurs à 0.4 m3_js. _{Par contre, cette erreur systématique n'apparaît}

plus sur les débits journaliers maximaux (figure 3.16). Les courbes des débits classés (figure 3.17) montrent que les débits journaliers calculés reprodui sent bien les déb its j ourna li ers observés pour toutes les fréquences.

3.3.3 Ruisseau des Eaux Volées à la station 051004

Les figures 3.18 à 3.24 montrent les hydrogrammes observés et calculés. La figure 3.25 montre les débits moyens mensuels observés et calculés. On observe une surestimation des très faibles débits (Q < 0.025 m3js). Quant à

la figure 3.26, elle montre une sous-estimation des débits maximaux journa-liers pour les débits supérieurs à 0.15 m3_{js. Les courbes des débits}

jour-naliers classés (figure 3.27) montre une bonne coïncidence entre les courbes des débits observés et calculés.

3.3.4 Ruisseau des Aulnaies à la station 051007

Les hydrogrammes annuels des débits observés et calculés sont montrés aux figures 3.28 à 3.32.

Les figures 3.33 et 3.34 montrent qu'il n'existe pas d'erreur systéma-tique pour les débits moyens mensuels et pour les débits journaliers maxi-mums mensuel s. Les courbes de débits cl assés (fi gure 3.35) montrent une

légère sous-estimation des débits compris entre 0.1 à 0.05 m3_{js et une}

surestimation des débits inférieurs à 0.05 m3_js.

3.4 CONCLUSION

Dans l'ensemble, les simulations des écoulements du bassin versant du ruisseau des Eaux Volées sont satisfaisantes si on tient compte du fait que les données météorologiques utilisées proviennent de deux stations seule-ment. La station principale, située sur le carreau l

=

16 et J

=

24, n'a pas été prise en compte par le modèle puisqu'elle était située trop loin.

(30)

Le tableau 3.5 montre l'erreur en pourcentage des lames d'eau annuelles calculées par rapport aux lames d'eau annuelles mesurées (tableau 3.4) à chacune des stations. En moyenne, la lame calculée est trop faible sur le bassin 051003 et trop forte sur les trois autres bassins. Ceci peut s'ex-pliquer par le manque de représentativité des données météorologiques pour chacun des bassins versants qui ont des microclimats très différents compte tenu de l'importance du relief.

L'application du modèle CEQUEAU sur un très petit bassin versant de montagne a fait ressortir la sensibilité et l'importance de quelques para-mètres. On retrouve, en premier lieu, le paramètre de transformation de la pluie en neige. Une légère erreur de ce paramètre implique un faux bilan de fonte de neige. De plus, compte tenu que le modèle utilise le pas de temps journalier, on doit travailler soit avec la température moyenne journalière ou soit avec la température maximale et minimale journalière. Des essais de simulation en utilisant le paramètre de transformation pluie-neige avec la température moyenne puis avec la température maximale journalière nous ont montré que quelques crues du début de 1 'hiver peuvent être bien représentées par la première méthode et pas du tout par la seconde pour des années et inversement pour d'autres années.

Les paramètres de gradient de température et de gradient de pluie ont également une très grande importance en région montagneuse.

À l'intérieur de ce projet, une nouvelle sous-routine de fonte a été développée et essayée sur le bassin des Eaux Volées. Les résultats obtenus sont satisfaisants mais avant d'introduire cette sous-routine dans le modèle CEQUEAU, il est nécessaire de la vérifier sur plusieurs autres bassins ver-sants pour s'assurer de son efficacité pour des conditions physiographiques et météorologiques différentes.

(31)

22

TABLEAU 3.1 Paramètres et constantes intervenant dans le modèle CEQUEAU.

CIN CVMAR CVNB CVNH CVSB CVSI HINF HINT HM AR HNAP HRIMP HSOL (a) (a) (a) (a) (a) (a) (a)

~:~

(a) (a) (a) STRNE (b) TFC (b) TFD (b) TSC (b) TSD (b) TTD (b) TTS (b) EVNAP (a) HPOT (a) XAA (b) XIT (b) EXXKT (a) ZN (c) COET (b) COEP (b) FACT (a) JOEVA (a) JONEI (b) XINFMA(b) XLA (c) TRI (c)

coefficient d'infiltration du réservoir SOL au réservoir NAPPE coefficient de vidange du réservoir LACS et MARAIS

coefficient de vidange du réservoir NAPPE (vidange basse) coefficient de vidange du réservoir NAPPE (vidange haute) coefficient de vidange du réservoir SOL (vidange basse)

coefficient de vidange du réservoir SOL (vidange intermédiaire) seuil d'infiltration vers le réservoir NAPPE

seuil de vidange intermédiaire du réservoir SOL seuil de vidange du réservoir LACS et MARAIS seuil de vidange haute du réservoir NAPPE

hauteur de précipitation pour qu'il y ait ruissellement sur des surfaces imperméables

hauteur du réservoir SOL

seuil de transformation pluie-neige taux de fonte en forêt

taux de fonte en clairière

seuil de température de fonte en forêt seuil de température de fonte en clairière coefficient de déficit calorifique de la neige seuil de mûrissement du stock de neige

pourcentage d'évapotranspiration pris dans le réservoir NAPPE seuil de prélèvement de l'eau à taux potentiel

exposant de la formule de Thornthwaite valeur de 1 'index thermique de Thornthwaite

paramètre d'ajustement du coefficient de transfert temps de concentration du bassin

coefficient de correction des températures avec l'altitude coefficient de correction des précipitations avec l'altitude facteur modifiant les précipitations moyennes sur un ensemble de carreaux entiers

variables décalant la date d'insolation potentielle maximale, respectivement pour l'évapotranspiration et pour la neige infiltration maximale par jour

latitude moyenne du bassin versant pourcentage de surface imperméable a paramètre déterminé par essai et erreur

b paramètre déterminé selon la physique du phénomène

c constante déterminée à l'aide des caractéristiques hydrologiques et physiographiques du bassin versant

(32)

TABLEAU 3.2 Valeurs des paramètres du modèle CEQUEAU utilisées pour la simulation des débits du ruisseau des Eaux Volées.

Oo~z~ 2.a.!:a.!!!è!.r~s_des_r~s~r~olr~ ~O.!:.-!!APPI-!iARA.!.S-=

CIN (a) variable par carreau CVMAR (a) 0.0250 CVNB (a) 0.01 CVNH (a) 0.02 CVSB (a) 0.00 CVSI (a) 0.15 HINF (a) 45.0 mm HINT (a) 55.0 mm HMAR (a) 250.0 mm HNAP (a) 150.0 mm HRIMP (a) 15.0 mm HSOL (a) 90.0 mm STRNE (b) TFC (b) TFO (b) TSC (b) TSO (b) TTO (b) TTS (b) EVNAP (a) HPOT (a)

~ ~

1.0°C (par rapport à Tmax) 2.5 mm/oC/jour 3.5 mm/oC/jour -O. 5°C -1.5°C 0.70 -3.0°C 0.10 10.0 mm 0.77 17.0 EXXKT (a) 0.001 ZN (c) 1.0 jour COET (b) COEP (b) FACT (a) JOEVA (a) JONEI (b) XINFMA(b) XLA (c) TR l (c) -6°C/l 000 m 0.0 0.85 et 0.92 80.0 80.0 15.0 mm/jour 47°151 0.30

a paramètre déterminé par essai et erreur

b paramètre déterminé selon la physique du phénomène

c constante déterminée à l'aide des caractéristiques hydrologiques et physiographiques du bassin versant

(33)

24

TABLEAU 3.3 Caractéristiques physiographiques des bassins versants prises en compte lors des simulations.

A

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B

₌

C

=

0

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Nom Numéro Surface Nombre de Al t itude Al t itude Altidude (km2 ) carreaux maximale minimale moyenne

entiers (m) (m) (m)

A 051003 9.2 54 925 707 810.0

B 051002 3.9 26 925 754 819.7

C 051004 1.2 10 925 800 865.7

0 051007 3.6 24 925 762 830.6

Ruisseau des Eaux Volées à 0.1 mille de la Forêt Montmorency.

Ruisseau des Eaux Volées à 0.1 mille en amont du chemin du Belvédère. Ruisseau des Aulnaies ouest à 0.1 mille en amont du chemin du Belvédère. Ruisseau des Aulnaies à 100 pieds du ruisseau des Eaux Volées.

(34)

TABLEAU 3.4 Lames d'eau écoulées annuellement (en mm). Année 051003 051002 051004 051007 1969 1072 906 915 --1970 1120 970 926 --1971 956 891 766 --1972 1218 1133 1168 1165 1973 1332 1444 1100 1309 1974 1353 1179 1252 1280 1975 993 876 867 908 Moy. 1149 1057 999 1165

(35)

26

TABLEAU 3.5 Erreur en pourcentage entre la lame d'eiu annuelle calculêe et la lame d'eau annuelle observée.

Année 051003 051002 051004 051007 1969 - 9.8 3.4 + 6.6 --1970 - 4.0 4.6 9.8 --1971 - 0.4 2.8 12.3 --1972 -10.5 - 5.2 -19.8 - 8.9 1973 - 7.9 -18.2 1.0 - 5.4 1974 - 0.2 10.8 - 2.9 5.8 1975 - 0.4 5.2 10.9 15.8 Moy. - 4.7 + 0.5 + 2.5 + 1.8

(36)

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JANVIER FEVRIER MARS AVR IL MAI JUIN JUILLET 1969

STATION NUMERO 51003 DEBITS OBSERVES DEBITS CALCULES

AOUT SErTE.IRE OCTO,RE MOVEMBRE DECEMBRE

(37)

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liAI JUIN JUILLET 1870

AGUT

SEPTEIIBRE OCTOIRE HYEIIBRE DECEIIBRE

FIGURE J .• . DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES EAUX VOLEES

(38)

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MAI JUIN JUILLET AOUT 1971

SEPTEMBRE OCTOBRE NOVEMBRE DECEMBRE

(39)

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JANVIER FEVRIER MARS AVR 1 L MAI

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FIGURE S.4. DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES EAUX VOLEES

(40)

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JANVIER FEVRIER MARS AVRIL MAI JUIN JUILLET AtUT 1914

IUTfll8ftE tCTUftE ,",VEMBRE DECEMBRE

(41)

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JANV' ER fEVR' ER MARS AVRIL MAI JU' N JU 1 UET AIIUT SEPTEMIRE IICTIIIRE .'VEIIIRE DECEIIIRE

1975

FIGURE ~.,. DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES EAUX VOLEES

(42)

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FIGURE 3.7 Débits moyens mensuels observés et calculés, station 051003.

(43)

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(44)

STATION 051003 PÉRIODE 1969 -1975

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(45)

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MAI JUIN JU 'LLET AOUT

1170

FIGURE J.IO.DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES EAUX VOLEES

(46)

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JANV 1 ER fEVR 1 ER NARS AVRIL NA 1 JUIN JUILLET ACUT SEPTEMBRE aCTaBRE NaVEMBRE DECEMBRE 1971

(47)

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JANV 1 ER fEYR 1 ER MARS AVRIL MAI JUIN JUILLET oeUT $EPTEIIIIRE OCTOBRE NOVEMBRE DECEMBRE

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FIGURE 1.11. DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES EAUX VOLEES

(48)

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SE'TEHftE GCTalRE NDVEIIBRE DECEMBRE

(49)

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JANV 1 ER fEVR 1 ER MARS AVRIL lIA 1 JUIN JUILLET AOUT SErTEMBRE ICTtlRE NGVEIoIBRE DECEMBRE

1175

FIGURE •. ~ DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES EAUX VOLEES

(50)

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2.25 STATION 051002

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PERIODE 1969-1975

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FREQUENCE AU DEPASSEMENT

(53)

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JAII1I 1 ER fEYR 1 ER . . RS AYRIL lIAI JU,II JUILLET AOUT SEPTEMIRE oeUIRE NOVEMtlftE DECEMBRE

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FIGURE I.I,,'DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES AULNAIES

(54)

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JAIIYIER fEVAIER MARS AVAIL liAI JUIN JUILLET AtUT SEPTEIIBRE .CTOBRE NOVEMBRE DECEMBRE

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JANV 1 E~ fEVR 1ER IlARS lIA , JUIN JU,LLET AOUT SErTE_RE .CTGlRE NOVEMBRE DECEMBRE

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FIGUREa.lO. DEBIT GBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES AUlNAIES

(56)

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JANV 1 ER fEVR 1 ER MARS AVRIL MAI JUIN JUILLET AGUT

1972

STATION N~MERO 51004 DEBITS OBSER~ES

DEBITS CALCULfS

SEPTEM8RE GCTGBRE NOVEMBRE DECEMBRE

(57)

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JANV 1 ER FEVR 1 ER MARS AVRIL .. AI JUIN JUILLET AGUT SEPTEIIBRE OCTOBRE .'VEIIIRE DECEIIBRE 1973

FIGURE J.12.DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES AULNAIES

(58)

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JANV 1 ER FEVR 1 ER .ARS AVRIL

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JUIN JUILLET AOUT SEPTE"BRE OCTOBRE NOVE"BRE DEtEIIBRE

1974

(59)

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-JANV 1 ER FEVR 1 ER UARS AVR 1 L UAI JUIN JUILLET AOUT SE~TEIIIRf OCTOlRf NOVEUIRf DECEUBRf 1975

FIGURE 1.24. DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES AULNAIES

(60)

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(61)

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(62)

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0.9 1.0 FRÉQUENCE' AU DÉPASSEMENT

(63)

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JANV 1 ER FEVR 1 fR MARS AVRIL MAI JUIN JU 1 LLET 1971

AOUT

SEPTEMBRE OCTOBRE NOVEMSRE DECEMBRE

FIGURE 3.28. DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSA~T DU RUISSEAU DES AULNAIES

(64)

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JANV 1 ER FEVR 1 ER MARS AVRIL liAI JUIN JUILLET AOUT 1112

STATION NUMERO 51007 DEBITS DBSERVES DEBITS CALCuLES

SEfTEIIBR( GCTGBRE NGVEIIBR( DECEMBRE

(65)

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JANV 1 ER FEVR 1 ER MARS AVRIL MAI ,1 ,1 1 1 V JU IN JU ILLet AOUT 1973 STATION NUMERO 51007 rEBITS OBSERVES DEBITS CALCULES

SEPTEMBRE OC rOI RE MOVEIlIRE DE"CEMBRE

FIGURE 3.S0.DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSAhT DU RUISSEAU DES AULNAIES

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SUTEtI8Rf 'CTOIRE N'VEMBRE DECEMBRE

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JANV 1 ER FEVR 1 ER IIARS AVRIL liAI JUIN JUILLET AOUT SEPTEIIGRt 'CTOeRE' NOVE liBRE DE'tEUBRt

1175

FIGURE S.12. DEBIT OBSERVES ET CALCULES SUR LE BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DES AULNAIES

(68)

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FIGURE 3.33 Débits moyens mensuels observés et calculés, station 051007.

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FIGURE 3.34 Débits journaliers maximaux mensuels observés et calculés, station 051007.

(70)

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FIGURE 3.35 Débits journaliers, observés et calculés, classés, station 051007.

(71)

(72)

[lJ Bassin expérimental - Forêt Montmorency. Analyse des données hydrolo-giques 1965-1969. Ministère des Richesses naturelles 1970, D.H.Q.-8.

[2J CHARBONNEAU, R., FORTIN, J.P., MORIN, G., POTVIN, le, SOCHANSKA, W. (1977). Simulation des débits de la rivière Eaton. INRS-Eau, rapport scientifique no 87, 83 p. (Pour Environnement Canada).

[3J MORIN, G., FORTIN, J.P., LARDEAU, J.P., SOCHANSKA, W. (1979). Modèle CEQUEAU: manuel d'utilisation. INRS-Eau, rapport scientifique no 93, 362 p.

Simulation des débits du Ruisseau des eaux volées et de ses sous-bassins.

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Volées...

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