Étude du comportement hydrologique de petits bassins versants soumis à un aménagement forestier. Bassin Expérimental du Ruisseau des Eaux-Volées au Québec
Résumé
Relationships between watersheds' behaviour, climate and forests have been a controversial issue in France since the end of the XVIIIth century. A serie of experiments based on the paired watersheds principle have been set up on american watersheds at the very beginning of the XXth century to highlight the role of forests on watersheds' behaviour. The expansion of computer calculation power at the end of the XXth gave access to new powerful tools, allowing to solve more complex calculations (Andréassian, 2002). It has often been said that harvesting (partial deforestation, clearcuts, herbicides, etc) had a major influence on watersheds' behaviour such as the generation of floods. The "Ruisseau des Eaux-Volées" Experimental Watershed (REVEW) located in the Montmorency forest 50 km north of Quebec city has been equiped with measuring devices in 1965 in order to make it a real place to study water quality and the hydrologic role of a forest. The 4 principal sub-watersheds of the REVEW have been harvested on surfaces of different size : a partial harvesting in 1974-1976 (32 % of the watershed 6), a massive harvesting in 1993-1994 (86 % of the watershed 7A) and a large one in 2003-2005 (45 % of the watershed 5A). REVEW represents nearly 50 years of data and a rare source of informations on harvesting influence on watersheds' behaviour. First harvestings (1974-1976 and 1993-1994) have already been studied but a critical analysis of datas' validity has never been done. It seemed really important to us to show the necessity of using correct chronological datas before working on it. As a matter of fact, we noticed that meteorological datas officially published by the Canadian ministry of environment were not temporally consistent. Moreover, there was a jet lag in the calculation of daily hydrometrical and meteorological datas. Obviously, we first had to draw up the inventory of all the existing datas that could help us build new series of datas as correct as possible. Once we had made that selection and validation, we set up our analysis using two modelisation tools : a Runoff-Runoff model based on paired watersheds' principle and the GR4J Rainfall-Runoff model developed by Irstea Antony ; evaluated by the value of the Nash-Sutcliffe criteria. We finally have been able to highlight some results on the influence of harvestings on little watersheds' behaviour.
Les relations qui existent entre l'hydrologie d'un bassin versant, son couvert forestier et le climat auquel il est soumis ont été sujet de nombreuses controverses en France, et ce, depuis la fin du XVII ème siècle. Ce n'est qu'au début du XXème siècle que fut mis en place sur l'ensemble du territoire des États-Unis un nouveau système d'analyse ayant pour but de mettre en lumière le rôle des forêts sur le comportement hydrologique des bassins versants : le principe des bassins appariés. Avec l'arrivée de l'informatique à la fin du XXème siècle des outils de calcul plus performants furent créés ouvrant la voie à des analyses plus poussées (Andréassian, 2002). Il a souvent été noté que les aménagements forestiers (récoltes partielles, coupes à blanc, herbicides, etc) influaient considérablement sur le comportement hydrologique des bassins versants par exemple en aggravant l'ampleur des crues. Le Bassin Expérimental du Ruisseau des Eaux-Volées (BEREV) situé dans la forêt Montmorency à 50 km au nord de la ville de Québec, a été équipé de seuils de mesures en 1965 dans le but d'en faire un bassin d'étude de la qualité des eaux et du rôle hydrologique de la forêt. Ses 4 sous-bassins principaux ont subi différentes récoltes plus ou moins importantes : une récolte partielle entre 1974 et 1976 (32 % du sous-bassin 6), une récolte massive entre 1993 et 1994 (86 % du sous-bassin 7A) et une récolte importante entre 2003 et 2005 (45 % du sous-bassin 5A). Le BEREV représente donc une source de près de 50 années de données qui sont de plus une véritable mine d'informations sur l'influence des récoltes sur l'hydrologie d'un petit bassin versant (c'est-à-dire de surface inférieure à 10 km2). À l'inverse de la récolte de 2003-2005, les récoltes de 1974-1976 et 1993-1994 ont déjà fait l'objet d'études mais il n'a cependant jamais été fait d'analyse de validité des données. Nous avons donc voulu évaluer l'importance d'un choix de données chronologiques correctes avant de les utiliser pour nos analyses. En effet, nous avons noté des incohérences temporelles au sein même de la chronique de données météorologiques publiées par le ministère de l'environnement Canadien. D'autre part, il existait également un décalage horaire dans le calcul des données journalières hydrométriques et météorologiques. Il nous a donc paru nécessaire d'effectuer, au préalable de tout calcul, un inventaire et une validation de toutes les ressources disponibles afin de reconstruire les chroniques de données les plus cohérentes possibles. Une fois ce tri et cette validation effectués, nous avons mis en place notre analyse en utilisant 2 outils de modélisation que sont le modèle Débit-Débit construit sur le principe des bassins appariés et le modèle Pluie-Débit GR4J développé à Irstea Antony ; et dont nous avons évalué les performances à l'aide du critère de Nash-Sutcliffe. Nous avons finalement pu mettre en évidence l'impact des aménagements forestiers sur le comportement hydrologique de petits bassins versants.
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