Classification de micro-bassins pour prévenir les inondations au Mexique

Stage de fin d’études au Mexique

Cet article est la suite de Développer des outils pour prévenir les inondations au Mexique et présente d’autres résultats d’un stage en hydrologie réalisé au Mexique lors de la session d’été 2015.

Calcul du CN

Une première étape pour la validation des données a été de calculer des mesures indirectes d’infiltration du bassin avec le coefficient de ruissellement et le Curve Number (CN). Le « Curve Number » (CN) est un indice utilisé en hydrologie pour déterminer la part d’infiltration en la départageant l’infiltration du ruissellement lors d’évènements pluvieux. Cet indice dépend du type de sol, de l’utilisation du sol et des conditions d’humidité du sol. En connaissant les lames d’eau précipitées et ruisselées, il a été possible d’estimer les valeurs de CN sur les bassins versants étudiés ainsi que leur évolution au cours d’une année hydrologique. La figure 1 représente les variations des CN estimés regroupés par mois pour les différents évènements des saisons humides entre 1980 et 1995 (bassin Antigua).

Figure 1 Bassin Antigua – Boîtes à moustaches des valeurs des « Curve Number » – Journalier (1980-1995)

Les variations pour les différents mois sont assez importantes, ceci peut être expliqué par le fait que les sols se chargent en eau au cours de la saison humide, ce qui influence la réponse hydrologique et la relation pluie/débit. À la fin de la saison humide, l’état du sol est plus humide limitant ainsi l’infiltration de l’eau dans le sol (illustré par des valeurs de CN qui sont généralement plus élevées).

Les valeurs des CN calculés pour des pluies et débits journaliers sont de l’ordre de 70 en début de saison humide et atteignent les 90 en fin de saison humide. Le léger assèchement couramment observé entre juillet et août pourrait également expliquer la diminution du CN au mois de septembre, la capacité d’infiltration des sols étant renforcée.

Classifications physiques de micro-bassins versants

Les bassins d’étude ont été divisés en une centaine de microbassins (superficies inférieures à 10 km²) qui ont été par la suite classifiés suivant leurs caractéristiques physiques (temps de concentration, pente moyenne, superficie, occupation du sol).

La figure 2 illustre un exemple de classification basée sur les caractéristiques physiques (pente, superficie, longueur du cours d’eau principal, etc.). La classification repose sur les distances Euclidiennes calculées entre les caractéristiques des différents bassins. La figure montre les résultats pour un sous-ensemble des micro-bassins à l’étude. Plus les distances Euclidiennes entre les bassins sont petites, plus les bassins ont des caractéristiques similaires et inversement. L’ensemble de ces micro-bassins sont non-jaugés, excepté le bassin de Sontalaco qui fait office de bassin jaugé de référence.

Figure 2 Classification des micro-bassins de la classe numéro 1

Cette classification permet d’établir différentes grandes familles de comportements hydrologiques en réponse à des événements météorologiques extrêmes. Un petit nombre de bassins jaugés, comme celui de Sontalaco, permettront de transposer des caractéristiques hydrologiques à des bassins non jaugés de mêmes classes physiques similaires. Il sera donc important d’obtenir davantage de données hydrologiques afin d’augmenter le nombre et la diversité des bassins jaugés dans la base de données.

Une classification des événements météorologiques selon certaines caractéristiques comme les hauteurs pluviométriques, les durées, l’intensité et les dates des événements a également été réalisée et sera utile pour établir différents scénarios de pluie.

Recommandations et suite des travaux

Il sera essentiel d’obtenir davantage de données liées à l’occupation et au type de sol de la région de Veracruz afin de mieux interpréter les phénomènes d’infiltration et de ruissellement.

Des campagnes d’instrumentation de cours d’eau et de jaugeages permettront d’étoffer la base de données afin d’appliquer des méthodes de régionalisation pour les bassins non jaugés.

Une station météorologique installée pendant notre séjour permet maintenant l’enregistrement des précipitations à un pas de temps infra-horaire. Ces données permettront d’obtenir des informations plus précises sur les intensités des événements météorologiques de la région d’étude, à un pas de temps qui est plus approprié pour des études sur des micro-bassins.

Finalement, ce séjour au Mexique nous a donné l’occasion d’approfondir nos connaissances en hydrologie, de découvrir un nouveau pays, sa langue et sa population. Nous nous sommes liés d’amitié avec plusieurs collègues et avons bénéficié de l’ouverture des mexicains envers les nouveaux gringos.

Nous aimerions remercier la professeure Annie Poulin de l’ÉTS qui nous a proposé ce stage, le fonds de développement durable de l’ÉTS (FDDAEETS), le service des stages, le BRECI et l’organisme MITACS pour leur soutien et l’intérêt qu’ils ont eu pour ce projet de recherche.