Nouvelles

Mar 02, 2024

Signatures de débit et attributs du bassin versant pour le regroupement des HCA dans une évaluation de similarité hydrologique (cas tunisien)

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 12144 (2023) Citer cet article 70 Accès aux détails des métriques Les méthodes de partitionnement telles que l'analyse groupée sont avantageuses pour regrouper les bassins versants en

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12144 (2023) Citer cet article

70 accès

Détails des métriques

Les méthodes de partitionnement telles que l'analyse groupée sont avantageuses pour regrouper les bassins versants dans des régions hydrométriques similaires. Ils aident à surmonter le manque de données dans les bassins versants non jaugés, problème courant dans les zones sud-méditerranéennes. Sans prévisions précises, il est difficile d'évaluer et de gérer efficacement les ressources en eau. Cette situation ne sera d'aucune utilité pour les décideurs en hydrologie. Cet article illustre un cas d'application tunisien, qui vise à regrouper des bassins versants avec un algorithme de regroupement hiérarchique (HCA) basé sur des distances calculées dans un espace physiographique et hydrométrique multidimensionnel. L'homogénéité des clusters générés est vérifiée par l'indice silhouette. Ensuite, les efficacités en matière de distances sont comparées. Dix-neuf bassins versants semi-arides tunisiens suivis depuis 1992 sont étudiés. Douze attributs physiographiques, neuf signatures de précipitations et de débits sont pris en compte dans le HCA avec deux groupes. La distance de corrélation fournit les clusters les plus homogènes. Statistiquement, le pourcentage de superficie affectée par des pratiques anti-érosives, le pourcentage de couvert forestier et le bassin versant sont les attributs les plus discriminants. Cependant, les signatures hydrométriques semblent peu pertinentes. Ces partitions mettent en évidence deux comportements hydrologiques différents qui doivent soutenir la prévision. Les résultats sont prometteurs dans le cas sud-méditerranéen, où le manque de données hydrométriques constitue un problème persistant. Ils ont l’avantage de permettre des prévisions hydrologiques sans nécessiter de lourdes informations.

La gestion des ressources en eau (ex : aménagement du territoire, irrigation, conception d'ouvrages hydrauliques, prévision des crues) nécessite une connaissance de la quantité d'eau sur un site ou un bassin versant cible. Néanmoins, plusieurs bassins versants dans de nombreuses régions du monde ne sont pas ou mal jaugés, ce manque de données augmente souvent avec la diminution de la taille des bassins versants, ce qui entraîne de grandes difficultés dans leur gestion1,2. Par conséquent, la prévision du ruissellement d’une rivière ou d’un bassin versant non jaugé s’effectue par une sorte d’extrapolation d’un site jaugé vers un site non jaugé, ce qui n’est pas simple. C’est toute la raison d’être de l’initiative de Prédiction des Bassins Non Jaugeés (PUB)2. PUB a été conçu pour développer une meilleure base scientifique pour l’hydrologie avec une plus grande cohérence, augmentant les perspectives de percées scientifiques et réduisant les incertitudes3.

Les techniques de régionalisation sont des outils PUB nécessaires au transfert d'informations. Ils appartiennent à deux catégories ; basées sur des statistiques ou des processus. Le transfert d’informations d’un ou plusieurs bassins jaugés (donneurs) vers un autre bassin non jaugé (récepteur)4 nécessite l’identification de bassins jaugés similaires, qui peuvent être sélectionnés à travers :

Proximité géographique ou spatiale.

Similitudes dans leurs attributs hydrologiques et/ou physiographiques et climatiques appliquées aux approches de regroupement. Ainsi, les distances métriques sont généralement identifiées entre les bassins versants dans un espace d'attributs multidimensionnel pour évaluer leur proximité5,6.

Dans la pratique, les hydrologues ont exploré un large éventail d’approches de régionalisation au fil du temps, car il n’existe aucun critère établi permettant de mettre clairement en évidence la supériorité d’une approche7,8.

Burn et Goel9 ont adopté le regroupement comme point de départ pour les partitions de bassin versant basées sur les caractéristiques physiographiques du bassin versant avec une distance euclidienne pondérée. Ensuite, un processus heuristique de révision régionale a été proposé pour accroître l'homogénéité de la région10. Dernièrement, Jared et al.11 ont étudié, dans un cadre de classification, de petits bassins versants canadiens dans les Prairies en fonction de caractéristiques climatiques et biophysiques. Ils ont identifié des régions similaires grâce à la méthode de regroupement hiérarchique agglomératif des composants principaux (HCPC). Ainsi, on peut souligner que les études de régionalisation nécessitent fréquemment une classification des bassins versants, dont dépend étroitement leur précision.