Débit de cours d'eau observé dans sept petits bassins versants côtiers de la Colombie-Britannique, au Canada, de septembre 2013 à septembre 2019

Méthodes générales sur le terrain

Dans les cours d'eau naturels, il n'est pas possible de mesurer en continu le débit du cours d'eau, c'est pourquoi une approche indirecte a été utilisée : la hauteur de la rivière (étape) a été mesurée en continu à une station de jaugeage à l'aide d'un transducteur de pression et des mesures de débit périodiques ont été prises le long de la plage des étapes potentielles pour développer courbe de débit. Une description détaillée des méthodes de mesure décrites ci-dessous se trouve dans le document d'accompagnement « Methods and metadata for discharge time-series version 5.0 ».

Des capteurs de pression ont été installés à l'automne 2013 dans le bassin versant 708 et à l'automne 2014 dans les autres bassins versants. Les faibles débits ont été mesurés manuellement à l'aide de la méthode vitesse-surface, à l'aide d'un vélocimètre à courant Swoffer ou d'un vélocimètre Doppler acoustique Sontek. Les débits des cours d'eau, généralement supérieurs à 0,5 m3/s, ont été mesurés à l'aide de la méthode de dilution du sel, soit manuellement (sel sec), soit à distance (à partir de l'automne 2015) à l'aide d'un système entièrement automatisé. Le système automatisé de dilution du sel (auto-sel) libère des volumes prédéfinis de solution saline à des niveaux d'eau prédéfinis, avec deux sondes de conductivité électrique situées en permanence en aval, pour mesurer la vague de sel qui passe à travers. Les données sont disponibles en temps quasi réel à l'aide du réseau de télémétrie Hakai (www.hakai.org/technology/ #science -1).

CQ et analyse des données générales

Les courbes d'évaluation du débit par étapes ne sont pas statiques mais changent dans le temps en raison de changements dans la morphologie des chenaux fluviaux, souvent associés à des inondations. Par conséquent, les courbes de notation sont mises à jour régulièrement, notamment après des événements à fort débit.

Toutes les mesures de débit se voient attribuer une incertitude relative, basée sur les fluctuations du profil de vitesse d'écoulement (pour la méthode surface-vitesse), ou sur la base de l'incertitude du volume de solution saline, de la résolution du capteur CE et du facteur d'étalonnage du capteur CE (pour la méthode de dilution au sel). Les mesures avec des incertitudes supérieures à 20 %, avec des capteurs de bruit ou de conductivité défectueux, ou avec des incertitudes élevées dans la surveillance des étages sont exclues d'une analyse plus approfondie. Les autres mesures de débit de l'étage sont tracées à l'aide d'une régression LOESS qui tient compte de la dispersion dans les données de décharge par étapes et les courbes d'évaluation multi-sections. L'incertitude des données dérivées sur les débits est quantifiée en traçant les intervalles de confiance (IC) autour de la courbe d'évaluation. Suivant la méthodologie proposée par Coxon et al. (2015), ces IC sont dérivés de 500 résultats d'ajustement de courbe de régressions LOESS sur un ensemble aléatoire de mesures de décharge par étapes et leurs valeurs d'erreur maximale et minimale. L'utilisation de la régression LOESS est considérée comme une amélioration par rapport à l'utilisation de fonctions en forme de loi de puissance fixe (méthode utilisée précédemment), car LOESS n'a pas de forme définie et peut donc ajuster les données plus précisément. En particulier, la détermination des intervalles de confiance à l'aide du LOESS fournit des résultats plus réalistes, car l'algorithme d'IC précédent est destiné aux fonctions linéaires et doit donc être transformé logarithmique. Il en résulte de petits IC irréalistes dans le bas débit et des IC élevés irréalistes dans l'extrémité haut débit de la courbe de notation.

Cette série chronologique de rejets a été créée à l'aide de mesures d'étape moyennes de 5 minutes qui sont contrôlées par la qualité (CQ), signalées et corrigées si nécessaire. En général, les lacunes de données qui ont été comblées ainsi que les données bruyantes et défectueuses qui ont été corrigées ont reçu un indicateur « EV » — Valeur estimée. Les points de données suspects qui n'ont pas pu être corrigés et estimés ont reçu un indicateur « SVC » — Mise en garde des valeurs suspectes. Tous les autres points de données étaient marqués « AV » — Valeur acceptée. Les indicateurs de CQ attribués aux données d'étape ont été automatiquement copiés dans les calculs de débit correspondants de 5 minutes. Seuls les débits supérieurs au débit mesuré le plus élevé ont reçu un indicateur « SVC » supplémentaire, car l'extrapolation d'une courbe d'évaluation au-delà d'un ensemble de mesures est généralement très incertaine et peut largement surestimer ou sous-estimer le débit. Les taux de rejet horaires, quotidiens, mensuels et annuels, ainsi que les volumes de rejet horaires, quotidiens, mensuels et annuels sont calculés à partir des données de rejet de 5 minutes décrites dans le tableau 3.

Scripts de calcul en libre accès Les scripts R utilisés pour calculer les courbes d'évaluation ainsi que les taux de décharge horaires, quotidiens, mensuels et annuels sont disponibles sur Github :

• https://github.com/HakaiInstitute/RatingCurve
• https://github.com/HakaiInstitute/Discharge-editing

Versionnement La décharge v5 inclut les séries chronologiques jusqu'au 1er octobre 2019. Les méthodes et les courbes d'évaluation sont identiques à celles utilisées dans la version 4.1. Références Coxon, G., J. Freer, I. K. Westerberg, T. Wagener, R. Woods et P. J. Smith. : Un nouveau cadre pour la quantification de l'incertitude de décharge appliqué à 500 stations de jaugeage du Royaume-Uni, Water Resour. Res., 51, 5531 à 5546, DOI : 10.1002/2014 WR016532, 2015.