Hydrologic modeling of a complex wetland
Modélisation hydrologique d'une zone humide complexe
Résumé
A coupled model was used to simulate the hydrology of a 22 km2 agricultural marsh characterized by a very dense channel network composed of 1,800 storage basins closely connected with 500 km of ditches. The model couples the field-scale drainage model SIDRA with the hydraulic model MAGE. The SIDRA-MAGE model simulates the hydrology of independant fields, either subsurface drained or undrained, and routes outflows from the fields through numerous basins, ditches, and canals to the outlet of the marsh. Evapotranspiration from surface bodies colonized by aquatic plants, seepage from ditches, and management of water gates in the channel network are considered. Calibration and validation of the SIDRA, MAGE and coupled SIDRA-MAGE models are not presented in the paper. The study focuses instead on the simulation of the hydrological effects of eight subsurface drainage schemes for 72-h event. As the percentage of marsh drained increases from 0 to 88%, peak flow, mean flow, and total outflow volume at the marsh outlet are increased by 7, 27, and 27%, respectively. However, there is no significant changes in outflows at the marsh outlet when the percentage of marsh drained increases from 44 to 62%, even though flow from fields was predicted to increase by 8%. This is attributed, first, to a small change of the channel network efficiency, which is less than 8%, and, second, to the distribution of drained areas within the marsh . Drainage effects on the hydrology of the marsh were also simulated for summer conditions. Reduction of channel network length and the area of basins by 72 and 84% , respectively, would reduce evapotranspiration losses from surface water bodies by 30% and save up 11,000 m3/day of fresh water.
Un modèle couplé a été utilisé pour simuler l'hydrologie d'un marais agricole de 22 km2 caractérisé par une réseau de canaux composé de basins de stockage interconnectés par 500 km de fossés. Le modèle couple SIDRA (modèle de drainage à l'échelle de la parcelle) avec MAGE (modèle d'hydraulique à surface libre). Le modèle SIDRA-MAGE simule l'hydrologie de parcelles indépendantes, du sous-sol, drainé ou non, et l'acheminement de l'eau vesr l'exutoire du marais à travers de nombreux bassins, fossés et canaux. L'évapotranspiration à partir des plans d'eau colonisées par les plantes aquatiques, l'infiltration dans les fossés ainsi que la gestion des vannes dans le réseau de canaux sont pris en compte. On ne décrit pas dans cet article le calage ni la validation des modèles SIDRA et MAGE et du modèle couplé SIDRA-MAGE. L'étude se focalise sur la simulation des effets hydrologiques de plusieurs scénarios de drainage pour une période de 72 heures. Quand le pourcentage de surface drainée augmente de 0 à 88%, le débit de pointe, le débit moyen et le volume total à l'exutoire augmentent respectivement de 7, 27 et 27%. Toutefois il n'y a pas de changement significatif des volumes à l'exutoire quand le pourcentage de marais drainé augmente de 44 à 62% bien que les prévisions indiquent que le débit provenant des parcelles augmenterait de 8%. Cela peut s'expliquer, premièrement, par un petit changement de l'efficacité du réseau qui est inférieure à 8% et, deuxièmement, par la répartition des surfaces drainées dans le marais. Les effets du drainage sur l'hydrologie du marais ont été aussi simulées pour des conditions estivales. La réduction de la longueur du réseau de canaux de 72% et de 84% de la surface des bassins réduirait les pertes par évapotranspiration de 30% et préserverait 11000 m3 d'eau douce par jour.