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Expertise hydrique et barrages

Débits de crue aux stations hydrométriques du Québec

  1. Introduction
  2. Description des données
  3. Traitement des données : analyse fréquentielle locale
  4. Conclusion
  5. Référence citée

1. Introduction

L’objectif de la présente étude est de calculer les débits de crue aux stations hydrométriques du Québec.

Six valeurs différentes de débits de crue ont été calculées : les débits de crue de récurrence de 2 ans, de 10 ans, de 20 ans, de 25 ans, de 50 ans et de 100 ans. Il s’agit de valeurs moyennes journalières. Les unités sont exprimées en m³/s.

Dans la section « Débits de crue » du site Web, on peut consulter un tableau contenant les débits de crue évalués.

Ce document a pour but de présenter et de vulgariser les résultats des analyses qui ont mené à la détermination des débits de crue. Des renseignements supplémentaires concernant les détails techniques peuvent être obtenus en communiquant avec le Centre d'expertise hydrique du Québec (CEHQ).


2. Description des données

Les débits de crue calculés proviennent d’une analyse d’hydrologie fréquentielle réalisée à partir des données de 123 stations hydrométriques ayant vingt années ou plus d’enregistrements valides en régime d’écoulement naturel ou peu influencé. La superficie de leur bassin versant varie de 1 km² à 40 900 km², avec une médiane de 1 277 km² et une moyenne de 4 684 km².

Les valeurs de débit utilisées sont des moyennes journalières maximales annuelles. Il ne s’agit donc pas de valeurs instantanées.

Au fil du temps, de nouvelles stations hydrométriques sont ouvertes et d’autres sont fermées. Il arrive qu’une station soit fermée et remplacée par une nouvelle. Celle-ci peut se trouver au même endroit, plus en aval ou plus en amont sur la rivière. Il est alors possible de fusionner les données enregistrées à ces stations afin d’en obtenir une seule série. Une fusion peut aussi impliquer plusieurs stations hydrométriques.

Plusieurs débits de crue estimés proviennent de la fusion de deux ou trois stations hydrométriques. Ces stations fusionnées sont présentées dans les tableaux, par exemple, sous la forme « 011204_01 » (stations de la rivière Nouvelle). Cela signifie que les statistiques ont été estimées avec les données de la station 011201 fusionnées avec celles de la station 011204 (qui est la plus récente). Lorsque la superficie du bassin versant des stations fusionnées est significativement différente, toutes les données journalières des stations les plus anciennes sont transposées au bassin versant de la station la plus récente avant l’analyse statistique.

En général, seules les données enregistrées après 1970 ont été considérées dans les analyses statistiques afin de s’assurer que celles-ci ont été recueillies par des instruments automatiques et qu’elles sont de meilleure qualité. La période utilisée indiquée dans le tableau est la période maximale, c’est-à-dire que certaines années à l’intérieur de la période peuvent ne pas avoir été utilisées si plusieurs données étaient manquantes ou si elles n’avaient pas été validées par le personnel du CEHQ.

3. Traitement des données : analyse fréquentielle locale

L’analyse fréquentielle locale vise à obtenir une estimation de différents quantiles de débits de crue pour les récurrences retenues. On obtient cette estimation en ajustant des distributions statistiques aux séries de données.

Une série de données doit être produite pour chaque station hydrométrique. Les maxima sont par la suite extraits. On ajuste les distributions statistiques en se basant sur ces séries de maxima.
La validation des séries de débits maximaux est effectuée à l’aide de tests statistiques, d’analyses graphiques, d’analyses comparatives, etc. Les données jugées invalides ne sont pas utilisées. Les tests statistiques de stationnarité (Kendall) et d’indépendance (Wald-Wolfowitz) sont appliqués à chaque série utilisée.

Il arrive que des stations hydrométriques soient déplacées, que leur section de contrôle évolue avec le temps ou que les instruments de collecte ou de mesure soient remplacés. Cela entraîne un changement des conditions de prise de données. Un tel changement peut entraîner la non-stationnarité d’une série de données. L’ajustement d’une loi statistique à de telles séries est inadéquat. Les stations dont la série de données est non stationnaire ne sont pas présentées.
Lorsque l’hypothèse du test statistique est rejetée au niveau de signification de 1 %, les séries sont considérées non stationnaires ou dépendantes. Lorsque l’hypothèse du test est rejetée au niveau de signification de 5 % mais acceptée au niveau de signification de 1 %, les données peuvent être utilisées, mais avec discernement.

L’ajustement des fonctions de distribution est réalisé à l’aide du logiciel Hyfran (Bobée et collab., 1999) conçu par l’Institut national de la recherche scientifique – Centre Eau Terre Environnement (INRS-ETE). Le critère d’information bayésien est utilisé pour déterminer la distribution qui s’ajuste le mieux aux données étudiées.

Par la suite, les quantiles de débits de crue spécifiques sont obtenus en divisant le débit de crue par la superficie du bassin versant à la station hydrométrique. Les intervalles de confiance ne sont pas présentés.


4. Conclusion

L’objectif de cette étude était de calculer les débits de crue aux stations hydrométriques du Québec pour permettre à l’utilisateur d’obtenir un tableau rapide des débits de crue connus sur le territoire québécois.

5. Référence citée

BOBÉE, Bernard, et collab. (1999). Hyfran 1.0 (logiciel hydrologique : Chaire en hydrologie statistique CRNSG/Hydro-Québec), INRS-ETE, Université du Québec, Québec.

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