Développement du modèle d’incertitude associé à la mesure traditionnelle des lignes d’eau lors de crues pour les rivières du Québec méridional

À la suite des inondations survenues au printemps 2017, le gouvernement du Québec a débuté une réflexion sur la gestion de l’aléa d’inondation sur l’ensemble du territoire dans un contexte de changements climatiques. À la base de cette réflexion, les intervenants ont reconnu le besoin d’une cartographie à jour des zones inondables afin de mieux définir les risques associés aux inondations. La modélisation et la cartographie du risque d’inondation nécessitent une connaissance approfondie de l’incertitude sur les données de niveaux d’eau servant au calage des modèles hydrauliques des rivières. Traditionnellement, les mesures de niveaux d’eau sont faites à l’aide d’un GNSS (Global Navigation Satellite System) en bordure de rivière. Toutefois, plusieurs sources d’incertitude peuvent affecter la qualité de la mesure des niveaux d’eau. La connaissance détaillée des sources d’incertitudes et leur quantification permet de définir des cibles de calage pour les modèles hydrauliques.

• Identifier les sources d’incertitude liées à la prise de mesures traditionnelles par lignes d’eau à l’aide d’un GNSS-RTK (Real Time Kinematic).

• Évaluer et quantifier les sources d’incertitude par une campagne de terrain exploratoire afin de cibler les sources d’incertitudes les plus importantes.

• Développer un plan d’échantillonnage visant à couvrir les sources principales d'incertitudes de mesure du niveau d’eau par mesure traditionnelle et par bouée bathymétrique.

• Développer et valider un modèle d’incertitude permettant de connaître la distribution des probabilités du niveau d’eau réel à partir des niveaux d’eau mesurés.

• Émettre des recommandations afin de réduire les sources d’incertitudes lors des mesures traditionnelles de niveau d’eau.

1. Réalisation de multiples campagnes de mesures lors des crues printanières, avec une variété de sites de mesures, de conditions de terrain et d’opérateurs :

• Répétitions en faisant varier une source d’incertitude de manière contrôlée.

• Répétitions semi-contrôlées en mettant à profit la variation naturelle des sources d’incertitude liée aux sites de mesure.

• Répétitions non contrôlées selon le contexte précis au moment de la prise de mesure.

2. Construction d’un modèle d’incertitude à partir des données de terrain.

Les données récoltées sur une quinzaine de sites en Estrie et en Outaouais ont permis de couvrir une gamme de conditions de mesures courantes dans le Québec méridional. Ce jeu de données a servi à élaborer quatre modèles d’incertitude qui pourront être utilisés pour estimer l’intervalle de confiance de n’importe quelle mesure d’élévation du niveau d’eau. Le choix du modèle dépend du niveau d’information accompagnant l’enregistrement du niveau d’eau. Il a été démontré que plusieurs sources d’incertitudes liées aux conditions environnementales (végétation, structures, encaissement, etc.), qui influent sur la qualité de la réception des satellites, sont assez bien reflétées dans le calcul de l’erreur verticale effectuée par le GNSS lui-même. Donc, cette erreur de positionnement vertical estimée par l’appareil devrait être incluse dans le calcul de l’incertitude des mesures du niveau d’eau et devrait systématiquement être transmise par les mandataires. Les deux autres sources d’incertitude significatives des modèles proposés sont l’erreur liée à l’opérateur et celle liée à la gamme du GNSS.

L’analyse du jeu de données a donc permis de définir quatre modèles d’incertitude qui peuvent être utilisés selon le niveau d’information disponible :

1. Le premier modèle le plus général requiert uniquement une mesure d’élévation.

2. Le deuxième modèle est basé sur le VRMS estimé lors de la mesure d’élévation.

3. Le troisième modèle différencie l’incertitude en utilisant le VRMS associé à la mesure d’élévation et la gamme du GNSS.

4. Le quatrième modèle proposé permet de définir l’incertitude liée à un site donné en récoltant une série de répétitions de mesure.

À la suite des différentes analyses du jeu de données, des recommandations ont été émises visant à améliorer le protocole de mesure transmis aux mandataires du MELCC qui ont à récolter et transmettre des mesures du niveau d’eau. Ces recommandations visent à minimiser l’incertitude liée à la mesure du niveau d’eau.