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Étude de méthodes de régionalisation des paramètres des modèles hydrologiques et application à un bassin versant non-jaugé au Mexique

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Breton-Dufour, Mélissa (2017). Étude de méthodes de régionalisation des paramètres des modèles hydrologiques et application à un bassin versant non-jaugé au Mexique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans le cadre de ce projet de recherche, l’objectif était de déterminer les apports en eau à un bassin versant mexicain qui n’est pas muni de jauges hydrométriques, c’est-à-dire où aucune donnée de débit n’est disponible. Sans de telles données, la modélisation hydrologique traditionnelle sur des bassins versants dits non-jaugés n’est pas réalisable. Pour y parvenir, quatre méthodes d’estimation des débits aux sites non-jaugés sont généralement utilisées. Ces quatre méthodes sont connues sous l’appellation de « méthodes de régionalisation » et permettent le transfert des données à partir de bassins jaugés vers des bassins non-jaugés. Malgré plusieurs études réalisées sur le sujet, aucune méthode n’a été identifiée comme étant la plus performante à grande échelle. Trois méthodes ont été retenues dans le cadre des présents travaux, lesquelles reposent sur le transfert de paramètres des modèles hydrologiques. La quatrième méthode, soit la régression linéaire multiple, s’est souvent montrée inapte dans les conditions telles que celles qui sont rencontrées au Mexique et n’a pas été considérée.

À la connaissance de l’auteure de ce mémoire, le Mexique n’a pas encore été l’objet de telles études; ainsi, une première partie de ces travaux a été consacrée à tester l’applicabilité des trois méthodes choisies sur un grand secteur se trouvant dans la partie centrale du Mexique. Cet objectif a permis d’identifier l’approche à privilégier pour la régionalisation sur le bassin versant non-jaugé visé par cette étude, soit celui de Naolinco. Ce bassin est d’importance pour l’économie locale et régionale et est aux prises avec des problèmes de qualité et de quantité d’eau.

Ce projet a permis de découvrir que les méthodes de régionalisation ne performent pas très bien au Mexique, majoritairement dû à la qualité variable des données sur lesquelles les simulations hydrologiques sont basées. Certaines parties du secteur à l’étude ont cependant démontré des résultats très satisfaisants en régionalisation des paramètres par proximité spatiale avec un nombre de bassins donneurs supérieur à un, et ce peu importe lequel des trois modèles hydrologiques considérés (MOHYSE, GR4J et HSAMI) est utilisé. Il faut mentionner que pour les bassins sur lesquels les modèles hydrologiques étaient en mesure de bien reproduire les débits observés (étape de calibration), les performances en régionalisation étaient généralement très bonnes, démontrant ainsi l’importance qui doit être accordée au choix du modèle hydrologique utilisé et au nettoyage initial des données de base.

Titre traduit

Study of hydrological model parameter regionalization methods and application to an ungaged catchment in Mexico

Résumé traduit

The current project aims to determine and recreate historic flows on a Mexican basin that is not equipped with a hydrometric gauge. Such catchments, referred to as ungauged catchments, are impossible to model adequately because of a lack of reference to calibrate hydrologic models. To overcome this problem, methods to estimate streamflow on ungauged sites were developed. These methods, aptly named “regionalization” methods, attempt to transfer information from gauged sites in the same region to the ungauged site in order to estimate streamflow values. Four methods are typically used and provide different results. Unfortunately, no single method is consistently better than the others on all sites. Therefore this study compares three of the four methods which are based on hydrological model parameter transfer. The fourth method, based on multiple linear regressions, was not considered due to being historically inaccurate in conditions facing the catchment in this study.

Since, to the author’s knowledge, no regionalization study has ever been performed in Mexico, the first part of the project was to apply and compare the regionalization methods in the study region, namely in central Mexico. This allowed finding the method which was most likely to succeed on the target site. The site is the Naolinco basin in Mexico which is a local and regional economic powerhouse and is currently subject to water quality and quantity problems.

The findings of this research project show that regionalization methods in general are not applicable to catchments in Mexico, mostly due to the poor hydrometeorological network and data quality. Some regions were found to be more robust to regionalization, with the spatial proximity regionalization method slightly edging out the others and when multiple donor catchments were used. This holds true for all three models used (MOHYSE, GR4J and HSAMI). It is important to note that in cases where model calibration was successful, regionalization approaches were generally good. This shows that it is essential to carefully select the hydrological model and ensure that the model input data is as error-free as possible.

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 avec mémoire en génie de la construction". Bibliographie : pages 166-172.
Mots-clés libres: Bassins hydrographiques Mexique. Cours d'eau Jaugeage Mexique. Modèles hydrologiques. Hydrologie Méthodes de simulation. régionalisation, modélisation hydrologique, bassin versant non-jaugé, similitude physique, proximité spatiale
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Poulin, Annie
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Arsenault, Richard
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 20 juin 2017 16:27
Dernière modification: 20 juin 2017 16:27
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1894

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