Risques hydrologiques et pluies extrêmes

Le Québec est influencé par deux grands types d’inondations : les inondations liées à la fonte du couvert neigeux au printemps, et celles liées aux précipitations extrêmes d’été-automne.  Il est attendu que les premières diminuent progressivement dans un climat plus chaud au sud du Québec alors que les secondes verront leur fréquence et leur magnitude amplifiées. Les crues d’été automnes sont dues exclusivement à des extrêmes de précipitation liquide.  Ces crues peuvent atteindre leur paroxysme sur des petits et moyens bassins versants (<500km²) là où les tailles du bassin et du système météorologique sont comparables.  

Ainsi, pour bien modéliser les crues sur de tels bassins, un pas de temps de calcul sous-journalier est nécessaire. Ceci présente des défis particuliers en regard des données sous-journalières disponibles et de l’importance de bien quantifier les pointes des crues extrêmes.  De plus, la longueur limitée des séries d’observations présente un défi supplémentaire pour l’estimation des crues ayant une longue période de retour.  

Le projet visait deux objectifs principaux (A et B) brièvement décrits ci-dessous :

• OBJECTIF A : Mettre en place une chaine de modélisation hydrologique à l’échelle sous-journalière pour étudier les impacts du pas de temps de modélisation sur la reproduction des crues extrêmes d’été et d’automne.
  Le but est d’analyser et comparer la performance de modèles hydrologiques distribués et globaux sur des bassins de petite taille à des pas de temps sous-journaliers variables, ainsi qu’à des échelles spatiales variable dans le cas des modèles distribués. 

• OBJECTIF B : Étudier l’impact de la variabilité naturelle et du changement climatique sur le risque hydrologique lié aux événements pluvieux extrêmes sur les bassins versants de petite taille en Bavière et au Québec
  Il s’agit ici

  • De valider les sorties à haute résolution spatiale et temporelle du grand ensemble ClimEX pour la modélisation hydrologique à un pas de temps sous-journalier;

  • De développer une méthode de correction de biais à des pas de temps sous-journaliers qui soit robuste pour les extrêmes de précipitation;

  • D’évaluer l’impact du changement climatique sur les crues extrêmes d’été automne et de la variabilité naturelle sur la détermination des crues extrêmes.

Ce projet présente une approche couplant divers modèles hydrologiques utilisés à des pas de temps sous-journaliers et avec différentes résolutions spatiales dans le cas des modèles distribués.  Ces modèles ont utilisé des données météorologiques observées ainsi que des données provenant du grand ensemble ClimEX pour l’étude des crues liées aux précipitations extrêmes pour les bassins du sud du Québec, en climats actuel et futur.  

Ce projet a permis la mise en place de trois modèles hydrologiques (GR4J, Wasim, Hydrotel) à différentes résolutions spatiales et temporelles dans le cadre d’expériences sur des bases de données variant entre 6 et 339 bassins versants.  

Les résultats principaux de cette étude sont résumés sur la Figure ci-dessous qui montre l’augmentation relative (%) moyenne (sur 133 bassins versants) des crues extrêmes en fonction du la durée et période de retour pour trois classes de taille de bassins versants. Plus précisément, les travaux de modélisation hydrologique ont permis d’établir les points principaux suivants:

• Une augmentation des précipitations et débits extrêmes est observée dans tous les bassins versants, pour toutes les durées et périodes de retour. 

• L'augmentation des extrêmes (précipitation et débit) est la plus importante dans les petits bassins versants, pour les courtes durées ainsi que pour les grandes périodes de retour. Les augmentations relatives sont plus importantes pour le débit que pour les précipitations. 

• Hydro-Québec

• Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs

• Université du Québec à Montréal (UQAM)

• Université de Sherbrooke

• École de technologie supérieure (ÉTS)

400049