SynthEau – Générateur de scénarios probabilistes d’apports hydrologiques

Résumé

La gestion des ressources hydriques au Québec est essentielle en raison de sa forte dépendance à l’hydroélectricité et des impacts de la variabilité climatique, qu’elle soit d’origine naturelle ou liée aux changements climatiques anthropiques. Actuellement, Hydro-Québec utilise des prévisions hydrologiques d’ensemble (ESP) pour produire des scénarios probabilistes en volume dont les biais limitent l'efficacité opérationnelle lors d'événements extrêmes, tels que les crues printanières. Ce mémoire vise principalement à développer la méthode SynthEau (pour Synthèse de l’Eau), une méthode permettant d'améliorer la précision des prévisions de volumes d’apports et la cohérence temporelle des scénarios probabilistes issus des prévisions hydrologiques d’ensemble. L'objectif est de mieux gérer les écarts de volume lors des événements extrêmes et de comparer SynthEau à la méthode actuellement utilisée (HMAPPORT) pour en mesurer l'efficacité. La recherche repose sur l’analyse des bassins versants de La Grande et de la Saint-Maurice au Québec. Les données d'apports historiques ainsi que les archives des prévisions hydrologiques d’ensemble ont été utilisées. Deux modèles de transformation ont été comparés : HMAPPORT, la méthode utilisant la médiane temporelle comme base pour redistribuer le volume prévu, et SynthEau, la méthode développée garantissant la cohérence temporelle des quantiles probabilistes des volumes d’apports prévus via une approche cumulée décumulée. L’évaluation est basée sur l’erreur relative moyenne, les biais par rapport aux observations réelles et la fiabilité des scénarios générés. Le modèle SynthEau présente une réduction des erreurs moyennes de volumes d’apports prévisionnels comparativement à HMAPPORT, sur l'horizon de prévision moyenne de 30 jours pour les scénarios fort (15% de dépassement) et faible (85% de dépassement). Les résultats indiquent une meilleure représentation du volume prévu de SynthEau aux conditions hydrologiques extrêmes, avec des biais généralement inférieurs à 0,5 %. Toutefois, la comparaison des scénarios à médian avec les volumes réels présente des performances similaires entre SynthEau et HMAPPORT, mettant en évidence l'influence déterminante des prévisions hydrologiques d'ensemble elles-mêmes. L’analyse de fiabilité montre une légère sous-estimation des événements extrêmes correspondant au quantile 15 % et une surestimation des scénarios fréquents du quantile 85 % par les deux modèles, car ceux-ci utilisent la même source pour les alimenter. SynthEau améliore l'estimation du volume prévu des scénarios probabilistes issus des prévisions hydrologiques d'ensemble, permettant d'offrir des bénéfices opérationnels concrets pour la gestion hydrique d’Hydro-Québec. Les biais observés par rapport aux observations sont causés par les prévisions hydrologiques d’ensemble, soulignant l’importance d’améliorer ces prévisions en amont. Des recherches futures pourraient intégrer des méthodes avancées d'assimilation des données ou de correction de biais directement dans les prévisions ensemblistes pour renforcer davantage la précision et la fiabilité des scénarios opérationnels.

Date	22 avr. 2025
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Richard Arsenault (Directeur(-trice)) & François Brissette (Codirecteur(-trice))