Développement d’un modèle semi-empirique de prévision de la surcote due au vent sur le lac Champlain

Résumé

La prévision des niveaux d’eau du lac Champlain est une composante clef du processus de prévision des inondations dans la région de la rivière Richelieu. Ces prévisions sont normalement réalisées avec des modèles hydrologiques qui prennent en considération uniquement les paramètres hydriques (précipitation, fonte, évapotranspiration, etc.), mais qui ne considèrent pas l’impact du vent sur les niveaux du lac. En effet, lorsque le vent souffle avec intensité sur un grand réservoir pendant une longue période de temps, un phénomène appelé « surcote » peut se produire. Cette surcote est le résultat du frottement entre le vent et la surface de l’eau et se traduit par une différence entre le niveau moyen et le niveau à l’exutoire du lac. L’objectif de cette étude est de créer un modèle semi-empirique de prévision de la surcote sur le lac Champlain dans le but d’améliorer la prévision des débits, et donc des inondations, dans la rivière Richelieu. Le modèle proposé utilise les prévisions de la vitesse et de la direction du vent à plusieurs endroits sur le lac, ainsi que la vitesse des rafales en plus d’être calibré sur plusieurs paliers de vitesses différents. Le modèle est calibré sur des observations provenant de stations météorologiques et hydrométriques et est validé sur un échantillon indépendant d’observations. L’étude présente aussi une comparaison entre le modèle proposé et un modèle développé par le USACE, inspiré de la formulation de Zuider Zee, réalisée sur vingt évènements de surcote survenus entre 2017-2019 en utilisant les données de prévisions de cinq systèmes numériques de prévision météorologiques (GDPS, RDPS, HRDPS, NOAA et ECMWF). Les données de prévision des cinq systèmes ont fait l’objet d’une correction de biais par quantiles. Les résultats montrent que le modèle proposé arrive à correctement prédire les évènements de surcote au moins 72 heures d’avance, une performance supérieure à celle du modèle du USACE. Ultimement, l’inclusion de la vitesse du vent et de la force des rafales à plusieurs endroits sur le lac améliore significativement la performance du modèle.

Date	16 juil. 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Richard Arsenault (Directeur(-trice)), Annie Poulin (Codirecteur(-trice)) & Jean-Luc Martel (Codirecteur(-trice))