Définition des indices de variabilité de l’écoulement

Définition des indices de variabilité de l’écoulement 

Pour caractériser la variabilité de l’écoulement, l’indice qui est habituellement utilisé dans la littérature est le nombre des phases de montée et de descente des débits (Richter et al. , 1996). Bien que cette approche soit précise, elle est laborieuse et relativement longue, car elle nécessite l’analyse détaillée des hydrogrammes des débits. Afin de rendre les opérations de traitement plus simples, nous proposons dans le cadre de ce travail deux indices qui permettent de caractériser la variabilité de l’ écoulement.

Le premier indice est le coefficient d’immodération (CI), qui est en fait le rapport entre le débit journalier le plus élevé (débit journalier maximum) et le débit journalier le plus faible (débit journalier minimum) mesuré au cours d’ une année hydrologique ou au cours d’une saison. Cet indice mesure l’amplitude maximale des fluctuations des débits aux échelles annuelles ou saisonnières. En d’autres mots, plus la valeur de CI est élevée, plus l’ écart entre le débit journalier maximum et le débit journalier minimum est grand (Assani et al. , 2015).

Le deuxième indice est le coefficient de variation des débits (CV), qui est le rapport entre l’ écart-type et la moyenne calculée sur une série des débits journaliers. Il est exprimé en pourcentage. Cet indice mesure les fluctuations interjoumalières des débits aux échelles annuelles et saisonnières. Bref, plus la valeur de CV est élevée, plus les débits fluctuent fortement d’un jour à l’autre (Assani et al., 2015).

Choix des bassins versants 

Le choix des bassins versants à l’étude s’est fait en fonction de plusieurs critères:
➤ L’existence des données des débits avant et après la construction d’un barrage.
➤ L’existence des données continues des débits et des variables climatiques sur une période d’au moins 30 ans.
➤ La différence du mode de gestion des retenues d’eau entre les trois bassins versants.
➤ La similitude des caractéristiques géologiques, physiographique et climatiques des bassins versants, ce qui permet de mieux cerner les impacts hydrologiques des retenues d’eau sur les indices de la variabilité de l’écoulement.

Trois bassins versants ont satisfait à ces critères. Il s’agit des bassins versants des rivières Manouane, L’Assomption et Matawin .

Dans le cas de la rivière Manouane, la méthode de « station témoin» a été utilisée. Celle-ci consiste à comparer les données mesurées à la même station avant et après la construction d’un barrage.

Dans le cas des rivières L’Assomption et Matawin, la méthode de « station de contrôle» a été utilisée. Celle-ci est fondée sur la comparaison des débits mesurés en amont et en aval d’un barrage (p. ex. Assani et al., 2002) ou sur la comparaison des débits mesurés sur une rivière non influencée par un barrage et en aval d’un barrage.

Présentation des sites à l’étude 

La rivière Manouane prend sa source en aval du lac Manouane , au point de restitution de l’ évacuateur Manouane-Est. La rivière parcourt environ 250 km avant de rejoindre la rivière Péribonka, principal affluent du lac Saint-Jean. La superficie totale de son bassin versant est de 9483 km2 et est totalement circonscrite dans le Bouclier canadien. La rivière Manouane a connu deux dérivations de ses eaux. La première dérivation a été réalisée en 1961 par la société Alcan afm d’alimenter le lac Péribonka. La seconde dérivation a été réalisée en 2003 par Hydro-Québec pour renforcer la capacité du réservoir Pipmuacan qui alimente les centrales hydroélectriques des Bersimis-1 et Bersimis-2 construites sur la rivière Betsiamites. Il s’agit du premier complexe hydroélectrique aménagé par Hydro-Québec (BAPE, 2001).

Le barrage de dérivation principal construit par Hydro-Québec sur la rivière Manouane   mesure 9 m de hauteur sur 90 m de longueur et comporte une largeur en crête de 3,75 m. Deux conduites de 0,85 m de diamètre assurent le maintien d’un débit réservé minimal de 3 m3 /s. Le réservoir associé à ce barrage (réservoir du Grand Détour) a une superficie maximale de 23 km2 . L’eau de la rivière Manouane dérivée vers la rivière Betsiamites passe d’abord à travers un canal de dérivation long de 7 km. Celui-ci relie le réservoir du Grand Détour au lac Patrick, en passant par deux petits lacs (Numéro Un et Numéro Deux), puis à travers la rivière aux Hirondelles, pour fmalement se jeter dans le réservoir Pipmuacan. Le débit moyen dérivé est de 30 m3 /s. Le débit maximum qui peut s’écouler dans le canal est de 80 m3 /s. Au droit du barrage, la superficie du bassin versant de la rivière Manouane est de 1717 km2 (BAPE, 2001).

De plus, Hydro-Québec a construit deux épis dans la rivière Manouane pour maintenir les niveaux d’eau. Le premier se situe à l’ exutoire du lac Duhamel et le second, au kilomètre 83 (BAPE, 2001). Il faut aussi mentionner que la station de mesure des débits de la rivière Manouane est située en aval du barrage de dérivation, à la sortie du lac Duhamel, dans la municipalité de Mont-Valin au Saguenay-Lac-Saint-Jean. Entre la station et le barrage, la rivière reçoit son principal affluent, la rivière la Petite Manouane (1445 km2 ) et plusieurs petits affluents, si bien que la superficie totale du bassin versant à la station de mesure des débits est de 3686 km2 . Il faut garder à l’esprit que les effets du barrage de dérivation sur les débits mesurés à la station sont atténués par les apports de ces affluents naturels (Assani et al., 2015).

En ce qui concerne la rivière L’Assomption et son principal affluent, la rivière Ouareau , ils prennent leur source dans le Bouclier canadien. En effet, les deux tiers de leurs bassins hydrographiques respectifs sont situés dans le Bouclier canadien et le tiers restant, dans les basses terres du Saint-Laurent. L’utilisation des sols se traduit en grande partie par l’agriculture. La superficie totale des bassins versants de la rivière L’Assomption et de la rivière Ouareau sont respectivement de 4220 km2 et de 1687 km2 . Deux barrages ont été construits sur la rivière Ouareau, essentiellement pour la production d’hydroélectricité. D’abord, le barrage de Rawdon, situé au pied du Bouclier canadien, fut construit en 1913. D’une hauteur de 15 m, la capacité de stockage d’ eau du barrage est de 5 976417 m3 . La superficie du réservoir est de 194 ha. Ensuite, le barrage de Crabtree, situé dans les basses terres du Saint-Laurent, fut construit en 1917.