Soutenance mémoire
Caractérisation de l’incertitude des paramètres
PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
La connaissance de l’incertitude entourant la valeur des paramètres déterminés par l’optimisation automatique est importante dans le processus de modélisation hydrologique. Le premier aspect du projet consiste à calibrer le modèle HSAMI sur chacun des bassins versants afin d’en améliorer la modélisation hydrologique.
CORRECTION DES DÉBITS HIVERNAUX
PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
Cette section présente les résultats pour la correction des débits sous glace pour les trois méthodes citées dans la méthodologie. La modélisation hydrologique avec HSAMI nécessite la calibration du modèle pour déterminer les paramètres spécifiques aux bassins versants étudiés. Il y a donc une période de calibration et une période de validation, déterminées selon les années disponibles. La calibration est effectuée sur les débits corrigés en hiver. La période de validation permet de simuler le débit en hiver, et ce dernier est considéré comme le débit corrigé. Pour la méthode par facteur de correction, plusieurs calibrations/validations ont été réalisées puisque la période n’a pas besoin d’être continue. Ainsi, toute la période sauf un an sert à la calibration et l’autre année sert à la validation (méthode de rééchantillonnage Jackknife (Quenouille, 1956; Tukey, 1958)). Le pourcentage d’erreur présenté est la moyenne de tous les essais calibration/validation. Pour la correction avec HSAMI, il faut des périodes de temps continu, c’est pourquoi un seul essai calibration/validation est effectué. De plus, la méthode par facteur de correction nécessite la connaissance du débit corrigé et du débit non corrigé. Ainsi, un rapport est calculé entre ces deux débits pour chaque journée de la période hivernale. Le facteur de correction utilisé correspond à la moyenne des années disponibles pour chacune des journées de la période hivernale .
FONCTION DE TRANSFERT DE DEBIT ENTRE LAC MANOUANE ET
PASSES-DANGEREUSES
Tel que mentionné dans la méthodologie, il est proposé de comparer la fonction de transfert à délai fixe de deux jours à un transfert de débit modélisé à l’intérieur du modèle hydrologique CEQUEAU. Ainsi, au carreau partiel où est située l’arrivée de débit du canal Bonnard dans le bassin Passes-Dangereuses, un barrage est modélisé avec les débits évacués à Bonnard corrigés comme intrant. Alors, pendant la simulation, ce débit est ajouté au débit du carreau partiel et son cheminement est modélisé par CEQUEAU jusqu’au carreau partiel de l’exutoire. Pour faire cette simulation, ce sont les paramètres actuellement en opération chez RTA qui ont été utilisés. Cette option a été choisie afin de mener deux études indépendantes pour que l’on puisse utiliser les conclusions de l’une ou l’autre pour la mise en opération. Il est également à noter qu’il reste du travail à faire au niveau de la l ere étude pour la détermination des paramètres du modèle CEQUEAU qui seront en opération au sein de l’entreprise. Les apports ainsi simulés par CEQUEAU avec le barrage sont comparés aux apports simulés sans barrage (sans intrant de débit) additionnés du débit évacué à Bonnard deux jours plus tôt.
Ce projet avait pour objectif de réduire l’incertitude sur la prévision des apports d’eau aux réservoirs amonts. Cela a été réalisé en travaillant sur divers aspects de la modélisation hydrologique des bassins amonts.
Tout d’abord, une étude a été réalisée sur la méthode à employer pour corriger les débits en rivière en période hivernale. La méthode ayant donné les meilleurs résultats pour la majorité des bassins versants utilisés, dont les deux bassins versants de la présente étude, consiste à corriger les débits en utilisant un facteur de correction (en pourcentage), défini à partir de quelques années déjà corrigées. Il est à noter que la modélisation avec HSAMI a donné de bons résultats pour certains bassins versants. De plus, pour le volet sur la modélisation d’un bassin versant en deux sous-bassins, l’étude a permis de démontrer qu’il était préférable de calibrer les paramètres en utilisant à la fois le débit à l’exutoire et le débit au sous-bassin. Cette façon de faire permet d’améliorer la performance, mesurée par le critère de Nash Sutcliffe et par le biais relatif, par rapport aux paramètres actuellement en opération. Cette façon de faire permet aussi de mieux représenter les divers phénomènes régissant l’écoulement de l’eau dans le bassin versant.
Quant au volet concernant les apports non-contrôlés, il a été démontré que l’erreur sur la prévision de ceux-ci provenait majoritairement de la valeur du débit évacué au déversoir Bonnard. En effet, les courbes d’évacuation, permettant de connaître le débit en fonction de la hauteur d’ouverture des vannes et du niveau du lac Manouane, seraient erronées pour l’ensemble des débits, mais de façon plus marquée pour les débits importants. Cela a été démontré en utilisant la modélisation hydrologique (prévision des ANC à Lac Manouane) pour recalculer les valeurs du débit évacué à Bonnard. Ainsi, il faudrait utiliser la régression linéaire pour corriger le débit provenant des courbes d’évacuation afin d’obtenir le débit réellement évacué. En faisant cela, on retrouve des ANC à Passes-Dangereuses de l’ordre de ceux prévus par le modèle hydrologique pour ce bassin. Au niveau de la fonction de transfert de débit entre Lac Manouane et PassesDangereuses, on conclut que la méthode actuellement utilisée, soit de considérer un délai fixe de deux jours pour le temps de parcours entre l’évacuateur de Bonnard (à l’exutoire de Lac Manouane) et le réservoir Passes-Dangereuses est la meilleure méthode pour la prévision des ANC. En effet, on a comparé cette méthode à un cheminement de débit intégré à l’intérieur de la modélisation avec CEQUEAU, mais cette méthode donne de moins bons résultats que le délai de deux jours pour les quelques jours suivants l’ouverture ou la fermeture des vannes. Cependant, pour le reste de la période où les vannes sont ouvertes, les deux méthodes donnent des résultats similaires.
La prévision des apports comporte beaucoup d’incertitude. Or, on a vu dans ce projet qu’il y a également des sources d’erreurs dans les données dites « observées », notamment pour le débit évacué à Bonnard. En effet, les courbes d’évacuation de Bonnard comporteraient un biais systématique et il faudrait apporter une correction à ces courbes. Après avoir éliminé cette source d’erreur, il resterait tout de même des sources d’incertitudes au niveau des mesures, par exemple le niveau du lac, au niveau du transfert de débit entre lac Manouane et Passes-Dangereuses et au niveau de la modélisation hydrologique. Cependant, on peut réduire l’incertitude sur la modélisation en calibrant les paramètres sur les débits des deux sous-bassins versants (amont et aval), et en utilisant les apports non-contrôlés corrigés pour calibrer le modèle, c’est-à-dire les apports noncontrôlés qui ont été recalculés avec le débit à Bonnard corrigé.
Pour la suite des choses, on recommande donc de corriger les débits hivernaux dans les données historiques et futures de débit en rivière en utilisant un facteur de correction. De plus, on recommande de calibrer les paramètres du modèle CEQUEAU en optimisant le débit à l’exutoire et le débit du sous-bassin, tout en utilisant les ANC corrigés à PassesDangereuses et à Lac Manouane pour réaliser la calibration. Ainsi, on recommande donc aussi de corriger le débit à Bonnard des données historiques et des futures données en utilisant la régression linéaire. Cependant, si cela est possible, il serait intéressant de produire de nouvelles courbes d’évacuation à l’aide de mesures prises sur le terrain. L’utilisation du débit corrigé à Bonnard permettra d’avoir une meilleure prévision des apports aux bassins amonts. Il serait aussi bon de valider la valeur maximale de débit qu’il est possible d’évacuer à Bonnard, pour une meilleure gestion, mais également pour des raisons de sécurité en cas de crues importantes. De façon globale, pour tout gestionnaire d’ouvrages hydrauliques, il serait important de s’assurer que les courbes d’évacuation des déversoirs soient toujours valides quelques années après leur réalisation pour effectuer une bonne gestion des réservoirs. Il est aussi important de vérifier que ces courbes soient valides pour toutes les périodes de l’année.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 MISE EN CONTEXTE DE LA PROBLÉMATIQUE DE RECHERCHE
1.1 PRÉSENTATION DU MILIEU DE PRATIQUE
1.2 PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS
1.3 DOMAINE D’ÉTUDE
1.4 DONNÉES UTILISÉES
CHAPITRE 2 MÉTHODOLOGIE ET REVUE DE LITTÉRATURE
2.1 DESCRIPTION DES MODÈLES HYDROLOGIQUES
2.2 DESCRIPTION DE LA MÉTHODE D’OPTIMISATION
2.3 INCERTITUDE LIÉE À LA PARAMÉTRISATION DES MODÈLES
2.4 SEGMENTATION DES BASSINS VERSANTS
2.5 CORRECTION DES APPORTS NON-CONTRÔLÉS
CHAPITRE 3 MODÉLISATION HYDROLOGIQUE AVEC HSAMI ET CORRECTION
DES DÉBITS HIVERNAUX
3.1 CARACTÉRISATION DE L’INCERTITUDE DES PARAMÈTRES
3.1.1 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
3.1.2 ANALYSE DES RÉSULTATS
3.2 CORRECTION DES DÉBITS HIVERNAUX
3.2.1 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
3.2.2 ANALYSE DES RÉSULTATS
CHAPITRE 4 CALIBRATION DU MODÈLE CEQUEAU SUR LES SOUS-BASSINS45
4.1 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
4.2 ANALYSE DES RÉSULTATS
CHAPITRE 5 CORRECTION DES APPORTS NON-CONTRÔLÉS (ANC)
5.1 VALIDATION DU DÉBIT À BONNARD
5.1.1 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
5.1.2 ANALYSE DES RÉSULTATS
5.2 FONCTION DE TRANSFERT DE DÉBIT ENTRE LAC MANOUANE ET PASSESDANGEREUSES
5.2.1 PRÉSENTATION DES RÉSULTATS
5.2.2 ANALYSE DES RÉSULTATS
CONCLUSION
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