3.2.2 Débit fluvial

Des renseignements sur le débit fluvial sont nécessaires pour optimiser la conception de divers types de structures, comme des ponts, des ponceaux, des pipelines, des barrages, des réservoirs, des centrales hydroélectriques, des digues et d’autres structures industrielles liées à l’eau. Le débit fluvial représente le volume d’eau par unité de temps mesuré à un endroit donné le long d’une voie navigable. Les ensembles de données historiques sur le débit fluvial reposent principalement sur la mesure sur place du niveau de l’eau, qui est convertie en débit au moyen d’une courbe de cotation (c.-à-d. une relation entre le niveau et le débit). Les mesures du débit fluvial s’intègrent dans l’espace et le temps à l’échelle du bassin versant de l’efflux d’eau douce jusqu’aux eaux côtières. Il transporte également de la chaleur, des sédiments, de l’oxygène dissous, des nutriments et des contaminants vers les eaux côtières. Le débit fluvial, comme d’autres variables hydrométéorologiques, réagit aux changements et à la variabilité climatiques. En particulier, la hausse des températures de l’air et les changements des régimes de précipitations ont une incidence sur le débit des rivières. Les activités anthropiques, y compris la fragmentation des réseaux fluviaux par des barrages, des réservoirs et des dérivations, en plus des changements d’utilisation des terres et de la couverture terrestre, ont également une incidence sur le débit fluvial. Par conséquent, de nombreux fournisseurs de données indiquent si un site donné est considéré comme réglementé ou « naturel ». La Division des relevés hydrologiques du Canada maintient également une série de jauges hydrométriques qui font partie du Réseau hydrométrique de référence (RHR) avec un minimum d’influences humaines. Les sites du RHR sont particulièrement utiles pour évaluer les répercussions des changements climatiques sur le débit fluvial.

Le tableau suivant résume les ensembles de données sur le débit fluvial dans le nord du Canada.

Ensembles de données à venir : La mission Surface Water and Ocean Topography (SWOT), dont le lancement est prévu en 2022, est un programme satellitaire international qui permettra de recenser 90 % des eaux de surface de la Terre, d’observer les détails de la topographie de surface de l’océan et de mesurer comment les lacs, les rivières, les réservoirs et les océans changent avec le temps. L’un des objectifs de l’hydrologie consiste à évaluer les variations de débit dans les cours d’eau. La mission SWOT fournira une couverture complète de la plupart des lacs et des rivières jusqu’à quatre fois toutes les trois semaines, y compris dans le nord du Canada, où très peu de mesures sont actuellement disponibles. Ce premier inventaire mondial des eaux canadiennes servira à améliorer notre gestion de l’eau et aidera à prévoir les inondations et les sécheresses (https://www.asc-csa.gc.ca/fra/satellites/swot.asp ).

Utilisation appropriée des données : Plusieurs options s’offrent aux chercheurs et aux utilisateurs finaux en ce qui concerne les données sur les débits fluviaux dans le nord du Canada. Toutefois, il existe peu de chevauchements quant à la couverture spatiale ou temporelle entre les divers ensembles de données indiqués au tableau 3.14. Au Canada, le principal fournisseur de données pour le débit fluvial quotidien est la Division des relevés hydrologiques du Canada, qui exploite la plupart des stations hydrométriques dans le nord du Canada en collaboration avec ses partenaires territoriaux et provinciaux. La longueur et la continuité des enregistrements varient d’un site à l’autre, mais de bons enregistrements existent généralement à partir des années 1960 pour les voies navigables principales du Nord canadien. La couverture spatiale se dégrade en se déplaçant vers le nord dans les trois territoires et est particulièrement faible dans l’archipel Arctique canadien. La qualité des données varie tout au long de l’année, avec des mesures dégradées pendant les conditions de glace et de refoulement d’eau ou lors de débits élevés. Certaines jauges hydrométriques demeurent opérationnelles seulement pendant la saison chaude, car les petits cours d’eau peuvent geler jusqu’au fond en hiver ou bien les mesures sont particulièrement difficiles sous la couverture de glace. La base de données R-ArcticNet rassemble toutes les données de la Division des relevés hydrologiques du Canada disponibles de concert avec d’autres organismes internationaux dans un portail Web convivial, mais la couverture temporelle se termine en 2000. Cette base de données a l’avantage de fournir des graphiques simples de séries chronologiques de débits fluviaux et des hydrographes de débits mensuels moyens, ainsi que des statistiques globales des débits et des métadonnées pertinentes du site.

Des mesures des débits sont également disponibles pour les cours d’eau réglementés par plusieurs sociétés hydroélectriques. Toutefois, ces données ne sont souvent pas disponibles dans la base de données hydrométriques de la Division des relevés hydrologiques du Canada (HYDAT), ne sont pas publiées ou sont considérées comme exclusives. Néanmoins, les données peuvent généralement être obtenues sur demande auprès des compagnies d’hydroélectricité. Des données supplémentaires sur les débits sont disponibles pour le nord du Québec/Nunavik par l’entremise du Centre d’expertise hydrique du Québec (CEHQ) provincial et de la Direction des ressources en eau du gouvernement du Yukon, qui ne sont pas nécessairement disponibles dans la base de données HYDAT. Des chercheurs universitaires ont également établi des bassins hydrographiques expérimentaux dans plusieurs sites de l’Arctique canadien pour combler les lacunes importantes d’autres réseaux. Par contre, ces enregistrements sont relativement courts et ne couvrent généralement pas plus d’une à deux décennies.

Les produits sur grille de modélisation et de réanalyse fournissent des ensembles de données sur le ruissellement continu pour toutes les surfaces terrestres. Les avantages distincts de ces ensembles de données sont leur couverture temporelle et spatiale complète dans le nord du Canada, qui s’étend sur plusieurs décennies. Cependant, les ensembles de données ne fournissent souvent que le ruissellement à l’échelle de la grille plutôt que l’écoulement fluvial acheminé à l’échelle du bassin versant. Leur échelle spatiale relativement grossière peut nuire à leur application dans les plus petits bassins hydrographiques. En raison des inexactitudes du modèle et de l’absence d’études de validation robustes, ces ensembles de données doivent être utilisés avec prudence et seulement en l’absence de données d’observation.

La préférence est donc accordée aux données d’observation de Relevés hydrologiques du Canada, lorsqu’elles sont disponibles. Lorsqu’elles sont insuffisantes ou simplement indisponibles, d’autres sources de données, y compris les compagnies d’hydroélectricité, les bassins hydrographiques expérimentaux entretenus par des établissements d’enseignement et des organismes gouvernementaux, et des données reconstituées sur l’écoulement fluvial peuvent être employées. Dans tous les cas, cependant, les utilisateurs doivent être conscients des erreurs, des biais ou des lacunes possibles dans tous les ensembles de données et les appliquer avec prudence.

Références - Données hydrologiques

Muñoz-Sabater, J., E. Dutra, A. Agustí-Panareda, C. Albergel, G. Arduini, G., Balsamo, S. Boussetta, M. Choulga, S. Harrigan, H. Hersbach, B. Martens, D. G. Miralles, M. Piles, N. J. Rodríguez-Fernández, E. Zsoter, C. Buontempo, et J.-N. Thépaut, 2021: « ERA5-Land: A state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications. Earth System Science Data », 13(9), 4349-4383, https://doi.org/10.5194/essd-2021-82.