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Modélisation et analyse de l'impact du changement climatique sur les inondations de la rivière du Richelieu mises en contexte avec la crue extrême du printemps 2011

Riboust, Philippe (2014). Modélisation et analyse de l'impact du changement climatique sur les inondations de la rivière du Richelieu mises en contexte avec la crue extrême du printemps 2011. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La rivière du Richelieu prend source au lac de Champlain et s’écoule vers le nord jusqu’au Saint-Laurent. Le bassin versant de la rivière du Richelieu se situe entre les États de New York et du Vermont pour sa portion aux États-Unis et la province de Québec au Canada. Le lac de Champlain est un réservoir naturel situé au centre du bassin versant. Du fait de son grand volume il amortit les ondes de crues, protégeant ainsi la vallée du Richelieu des inondations. Cependant, le niveau du lac de Champlain a atteint un niveau record en 2011, engendrant des débits importants de la rivière du Richelieu.

Il s’en est suivi de lourdes inondations et des centaines de maisons ont dues être évacuées pour une durée allant jusqu’à deux mois. Les pertes économiques sont estimées à 70 M$. L’évènement de 2011 a relancé le débat sur la mise en place de mesures d’atténuation des crues du Richelieu et a mis en avant la nécessité d’évaluer les effets du changement climatique sur les tendances de crues afin de créer une politique d’adaptation efficace.

L’objectif de cette étude est ainsi d’évaluer les tendances futures des inondations sur la rivière du Richelieu et le lac de Champlain, afin de mieux comprendre la nature de la crue de 2011. Les tendances futures ont été déterminées grâce à la modélisation hydrologique du bassin versant du Richelieu et à l’utilisation des simulations de modèles climatiques couplés à deux méthodes de descente d’échelle différentes. Les résultats montrent une tendance à la baisse des crues extrêmes pour les crues de printemps pour toutes les périodes de retour. Cette tendance est inversée pour les événements de crue d’automne-hiver, où une tendance à la hausse des débits est prévue.

Suite à ces études de tendances, une analyse de la crue de printemps de 2011 a été réalisée basée sur une comparaison avec d’autres crues historiques qui sont survenues en 1993, 1998 et 2008. La crue de 2011 a été causée par les précipitations intenses au cours des mois d’avril et mai (période de retour de 500 ans), et par un couvert de neige de période de retour de 15 ans. Ces éléments combinés ont provoqué des débits et des niveaux de lacs maximums d’une période de retour de 700 ans et plus. En utilisant le couvert de neige record de 2008, ainsi que les précipitations du printemps 2011, un scénario de débit extrême hypothétique supérieur à celui de 2011 a simulé. Cet événement hypothétique montre une augmentation du débit de la rivière du Richelieu de 11% au-dessus du débit maximal de 2011.

En conclusion, cette étude montre que les impacts des changements climatiques devraient résulter à une diminution des tendances de crues printanières extrêmes. Cependant, la variabilité naturelle reste et le risque d’apparition d’inondations majeures persiste, malgré la tendance à la diminution. Des mesures d’adaptations telles que la meilleure gestion des plaines inondables devraient être envisagées pour ce bassin versant.

Titre traduit

Modeling and analysis of climate change impacts on Richelieu river spring floods in relationship with 2011 extreme spring FLOOD

Résumé anglais

The Richelieu River takes its source from Lake Champlain and flows in a northwardly direction all the way to the Saint-Lawrence River. The Richelieu River watershed is encompassed by the states of New York and Vermont in its US portion, and by the province of Quebec in Canada. Lake Champlain is a natural reservoir located at the center of the watershed. With its large storage volume, Lake Champlain damps all incoming floods, thus protecting the Richelieu River. In 2011, Lake Champlain reached a record-shattering level, which resulted in extreme flows in the Richelieu River.

Major flooding ensued and hundreds of houses had to be evacuated for up to 2 months. Direct economic losses were estimated at 70 M$. The 2011 event reignited the flood mitigation debate on the Richelieu River and pointed to the necessity of evaluating the potential contribution of climate change to flooding trends, and establishing adaptation strategies.

The objectives of this work are to evaluate future flows tendencies on the Richelieu River and Lake Champlain, to better understand the nature of the 2011 flood. Future tendencies were evaluated by setting up a computer model of the Richelieu River watershed and by using climate model simulations downscaled using two different methods. Results show a decreasing tendency of extreme spring floods for every considered return period. This trend is reversed for fall-winter extreme floods where an increasing trend is predicted.

In addition, an analysis of the 2011 spring flood was conducted based on the comparison with three other large floods which happened in 1993, 1998 and 2008. The 2011 flood was triggered by extreme rainfall during the months of April and May (500-year return period), combined with a 15-year snowpack on most of the watershed. These elements combined and resulted in a 700+-year return period for both maximum lake level and river discharge. Using the 2008 record snow cover, and combining the 2011 spring precipitation, a hypothetical spring flood even larger than the 2011 event was modeled. This hypothetical event increased flows in the Richelieu River by 11% over the 2011 maximum discharge.

In conclusion, this work showed that climate change impacts should result in a decreasing tendency for extreme spring flooding. However, natural variability will remain and the risk of very large flood will persist, despite this decreasing tendency. Adaptation measures such as better management of the floodplain should be considered for this watershed.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la construction". Bibliographie : pages 113-120.
Mots-clés libres: Niveau des eaux Facteurs climatiques. Inondations Richelieu, Rivière (N.Y. et Verm.-Québec) Prévision. Inondations Champlain, Lac Prévision. Modèles hydrologiques. Climat Changements Modèles mathématiques. événements extrêmes, incertitudes, analyse des occurrences
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Brissette, François
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 09 juin 2014 18:57
Dernière modification: 09 juin 2014 18:57
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1325

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