Évaluation de l'influence des incertitudes du coefficient de frottement sur la robustesse des résultats des simulations numériques de la disponibilité d'habitat du poisson

Les différentes utilisations des ressources hydriques impliquent des modifications au régime hydrologique de même que des conditions abiotiques qui y sont associées. Le développement d'outils de recherche perfectionnés et la compilation de données historiques ont favorisé l'évaluation de la disponibilité de l'habitat du poisson en relation aux diverses modifications menées sur les régimes hydrologiques. Les décisions des autorités compétentes, généralement sensibles à la protection des écosystèmes aquatiques dans leur processus d'assentiment à tout nouveau projet ou infrastructure modifiant le régime hydrologique d'un cours d'eau, reposent, entre autres, sur des simulations de la disponibilité de l'habitat du poisson. Une des difficultés inhérentes à l'application de cette approche réside dans l'étalonnage des modèles numériques d'écoulement. En effet, dans le cadre des études de détermination de régime de débit réservé, une question fréquemment soulevées porte sur la représentativité des résultats de simulation de la disponibilité d'habitat en raison des contrainte à procéder à l'étalonnage du modèle d'écoulement en utilisant des données mesurées à des débits significativement plus élevés que les débits réservés qu'il estenvisagé de maintenir. Le présent travail de recherche vise à évaluer l'influence des incertitudes du coefficient de frottement dans le cadre des simulations numériques de la disponibilité d'habitat du poisson. L'appréciation de la robustesse des résultats de ces simulations par rapport aux incertitudes liées à l'attribution des coefficients de rugosité a été effectuée en simulant les conditions d'écoulement et de disponibilités d'habitat pour une large gamme de débits susceptibles d'être observés dans le secteur d'étude, soit le Rhône au droit de la centrale nucléaire Bugey en France.

Abstract

The different uses of water resources involve changes in hydrological regime as well as in the abiotic conditions associated therewith. The development of sophisticated search tools and compilation of historical data have supported the assessment of the availability of fish habitat in relation to the various modifications carried out on the water regimes. The competent Authorities, usually sensitive to the protection of aquatic ecosystems in their assent process for any project changing a stream flow, have made their decision on the basis, among others, on the simulations of the availability of fish habitat. The inherent difficulties in the application of such approach lie in the calibration of numerical models. Indeed, an issue raising frequent concerns in studies for determining minimum flow regime is the representativeness of the simulation results of the availability of habitat due to calibrate constraint in the flow model using measured data at rates significantly higher than the minimum flow intended to be maintained. This research work aims to evaluate the influence of uncertainties in the friction coefficient in numerical simulations of the availability of fish habitat. The assessment of the simulation result robustness in relation with the uncertainties assigned to the roughness coefficients was performed by simulating flow conditions and availability of habitat for a wide range of flows likely to be observed at the study site, specifically at the French Bugey nuclear power plant on the Rhône River. The methodology is formulated around the evaluation of the roughness coefficients for different measures available hydrodynamic flows and the simulations of habitat availability versus flow from different numerical models developed during calibration phase. Ultimately, the strategy is completed by the comparison and interpretation of results of the variation in the availability of fish habitats as a function of the flow (curve weighted usable area) and the spatial distribution of habitat quality indices. This approach was applied to two species with distinct habitat preferences, or barbel and roach. The simulations were performed using a two-dimensional hydrodynamic model.