Modélisation hydrologique d'un bassin nordique: Simulations en condition de pergélisol continu

«RÉSUMÉ:La modélisation hydrologique des bassins se trouvant dans la zone de pergélisol est une activité complexe à cause des nombreuse contraintes liées aux conditions climatiques et environnementales, à la difficulté d’obtenir des mesures sur le terrain et aussi à la difficulté de mettre en place un modèle capable de simuler tous les phénomènes physiques liés à la transformation de précipitation en débit. Cependant, cette démarche de modélisation est nécessaire afin de comprendre l’hydrologie de ces régions lointaines, de gérer les ressources en eau et de mettre en place les mesures de mitigations contre les changements climatiques dont les effets sont de plus en plus visibles dans ces régions et ailleurs dans le monde. L’objectif principal de ce travail est de modéliser un bassin se trouvant en milieu de pergélisol continu en déterminant les composantes du bilan hydrique. La connaissance de flux entrants et sortants est nécessaires pour répondre aux nombreux défis que posent la gestion de ressources hydriques et les changements climatiques. Pour atteindre cet objectif nous avons élaboré et intégré un module de transfert de chaleur dans un modèle conceptuel existant de transformation pluie-débit, le modèle HBV (Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning). Ce module résout le problème de Stefan à partir d’une méthode numérique itérative-implicite et débouche sur la détermination de la profondeur de dégel de la couche active. La formulation du problème selon le modèle Enthalpie-porosité a été mise de l’avant afin de représenter le processus de changement de phase qui surgit dans les problématiques impliquant un transfert de chaleur avec changement de phase.»

Abstract

«ABSTRACT: Hydrological modelling of permafrost basins is a complex activity, due to the many constraints associated with climatic and environmental conditions, the difficulty of obtaining field measurements and the difficulty of setting up a model capable of simulating all the physical phenomena involved in transforming precipitation into flow. However, this modeling approach is necessary to understand the hydrology of these remote regions, to manage water resources and to implement mitigation measures against climate change, the effects of which are increasingly visible in these regions and elsewhere in the world. The main objective of this work is to model a basin in a continuous permafrost environment by determining the components of the water balance. Knowledge of inflows and outflows is necessary to meet the many challenges posed by water resource management and climate change. To achieve this objective, we have developed and integrated a heat transfer module into an existing conceptual rain-flow transformation model, the HBV (Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning) model. This module solves Stefan's problem using an iterative-implicit numerical method, leading to the determination of the thaw depth of the active layer. The Enthalpy-porosity model formulation of the problem has been put forward to represent the phase change process that arises in problems involving heat transfer with phase change.»