Abstracts
Résumé
Cette note avait pour but de déterminer les facteurs environnementaux qui influencent la variabilité spatiale des caractéristiques des débits minimums annuels en Wallonie (Belgique) de 34 rivières, au moyen de deux méthodes complémentaires : la méthode de classification ascendante hiérarchique et la corrélation linéaire. Les deux méthodes ont été appliquées sur les données transformées par l’analyse en composantes principales. La classification ascendante hiérarchique (méthode de Ward) a mis en évidence l’influence de la lithologie et des activités anthropiques (pompage en eaux souterraines) sur les caractéristiques fondamentales des débits minimums annuels. Les rivières qui drainent un substrat relativement perméable sont caractérisées par des volumes d’écoulement très élevés, une faible variabilité interannuelle de ce volume, une forte variabilité interannuelle de la période d’occurrence et par de faibles valeurs de coefficients d’asymétrie. C’est le contraire pour les rivières qui coulent sur un substrat peu perméable ou imperméable. Les rivières, dont les débits sont artificiellement influencés, sont caractérisées par une variabilité de la magnitude et de la période d’occurrence des débits minimums annuels plus importante que celle des rivières naturelles. L’analyse des corrélations entre les caractéristiques des débits et les facteurs environnementaux a mis en évidence une corrélation entre la forme de courbe de distribution des débits minimums annuels et plusieurs facteurs environnementaux (climat, utilisation des sols, localisation et caractéristiques physiographiques des bassins versants).
Mots-clés :
- Débits minimums annuels,
- caractéristiques des débits,
- variables hydrologiques,
- facteurs environnementaux,
- analyse en composantes principales,
- analyse ascendante hiérarchique,
- corrélation,
- Wallonie,
- Belgique
Abstract
The goal of this study was to determine which environmental factors affect the spatial variability of annual minimum streamflow characteristics for 34 rivers in Wallonia (Belgium) using two complementary methods: the ascending hierarchical classification method and the linear correlation method. Both methods were applied after principal component analysis transformation was applied to the data. The ascending hierarchical classification method (Ward’s method) identified the effect of lithology and anthropogenic activity (groundwater pumping) on the fundamental characteristics of annual minimum flows. Rivers that drain a relatively permeable substrate are characterized by very high flow volumes with low interannual variability, high interannual variability of the period of occurrence, and small asymmetry coefficients. Rivers that drain low permeability or impermeable substrates show the opposite patterns. Rivers in which flow is subjected to artificial influences are characterized by greater variability of the magnitude and of the period of occurrence of annual minimum flows than natural rivers. Analysis of linear correlations between streamflow characteristics and environmental factors highlighted a correlation between the form of the distribution curves of annual minimum flows and several environmental factors (climate, land use, location and physiographic characteristics of the watersheds).
Keywords:
- Débits minimums annuels,
- caractéristiques des débits,
- variables hydrologiques,
- facteurs environnementaux,
- analyse en composantes principales,
- analyse ascendante hiérarchique,
- corrélation,
- Wallonie,
- Belgique
Appendices
Références bibliographiques
- ABI-ZEID I. et B. BOBÉE (1999). La modélisation stochastique des étiages : une revue bibliographique. Rev. Sci. Eau, 12, 459-484.
- ALEXANDRE J., M. ERPICUM, G. MABILLE et Y. CORNET (2000). Précipitations atmosphériques et altitude. Prélude à une cartographie des montants mensuels et annuels sur le territoire de la Belgique. Public. Assoc. Intern. Climat., 11, 219-226.
- ANDRÉASSIAN V. (2004). Waters and forests: from historical controversy to scientific debate. J. Hydrol., 291, 1-27.
- ANNEAR T.C et C. CONDOR (1984). Relative bias of several fisheries instream flow methods. North. Am. J. Fish. Manage., 4, 531-539.
- AQUALIM (2006). Cours d’eau non navigables de Wallonie. Données : Liste des stations et téléchargements. http://aqualim.wallonie.be/index.jsp (Consultation 20 mai 2006).
- ASSANI A.A, E. GRAVEL, T. BUFFIN-BELANGER et A.G. ROY (2005). Impacts des barrages sur les caractéristiques des débits annuels minimums en fonction des régimes hydrologiques artificialisés au Québec (Canada). Rev. Sci. Eau, 18, 103-127.
- ASSANI A.A., S. TARDIF et F. LAJOIE (2006a). Statistical analysis of factor affecting the spatial variability of annual minimum flow characteristics in a cold temperate continental region (southern Quebec, Canada). J. Hydrol., 328, 753-763.
- ASSANI A.A., S. TARDIF, S. BENSEGHIR, M. MESFIOUI et A. CHALIFOUR (2006b). Développement d’une nouvelle méthode de régionalisation basée sur le concept de « régime des débits naturels » : la méthode éco-géographique. Rev. Sci. Eau, 19, 365-380.
- Assani A.A., S. Tardif, F. Lajoie et A. Chalifour (2008). Application of the « Natural flow regime » concept to the development of a comprehensive streamflow analysis approach. Example of annual maximum spring flood in Southern Quebec. In : Water Resources Research Progress. E. Heikkinen (Éditeur), Novapublishers, New-York, NY, USA, pp. 235-259.
- BONSAL B. et A. SHABBAR (2008). Impacts of large-scale circulation variability on low streamflows over Canada : a review. Can. Water Resour. J., 33, 137-154.
- BUNN S.E et A.H. ARTHINGTON (2002). Basic principles and ecological consequences of altered flow regimes for aquatic biodiversity. Environ. Manage., 30, 492-507.
- CAZAUBON A. et J. GIUDICELLI (1999). Impacts of the residual flow on the physical characteristics and benthics community (algae, invertebrates) of a regulated Mediterranean River, the Durance, France. Regul. Rivers Res. Manage., 15, 441461.
- COSANDEY C., V. ANDRÉASSIAN, C. MARTIN, J.F. DIDON-LESCOT, J. LAVABRE, N. FOLTON, N. MAYHYS et D. RICHARD (2005). The hydrological impact of the Mediterranean forest: a review of French research. J. Hydrol., 301, 235-249.
- DAVISON B. et G. van der KAMP (2008). Low-flows in deterministics modelling: a brief review. Can. Water Resour. J., 33, 181-194.
- DRACUP J.A., K.S. LEE et E.G. PAULSON (1980). On the definition of droughts. Water Resour. Res., 16, 297-302.
- GIBSON R.J. et R.A. MYERS (1988). Influence of seasonal river discharge on survival of juvenile Atlantic Salmon, Salmo Salar.Can. J. Fish. Aquat. Sci. 45, 344-348.
- GRAF W.L. (2006). Downstream hydrologic and geomorphic effects of large dams on American rivers. Geomorphology, 79, 336-360.
- GURNELL A.M. (1993). How many reservoirs? An analysis of flow recession from a glacier basin. J. Glaciol., 39, 409-414.
- GUSTARD A. et K.M. IRVING (1994). Classification of the low-flow response of European soils. FRIEND: Flow regimes from international Experimental and network data. IAHS Publ., 221, 113-117.
- HEJAZI M.I. et G.E. MOGLEN (2006). Regression-based approach to low-flow prediction in the Maryland Piedmont region under joint climate and land use change. Hydrol. Process., 21, 1793-1801.
- HOPKINSON C. et G.I. YOUNG (1998). The effect of glacier wastage on the flow of the Bow River at Banff, Alberta, 1951-1993. Hydrol. Process., 12, 1745-1762.
- HU W-W., G.-X. WANG, W. DENG et S.-N. LI (2008). The influence of dams on ecohydrological conditions in the Huaihe River basin, China, J. Hydrol., 33, 233-241.
- KAISER H.F. (1960). The application of electronic computers to factor analysis. Educ. Psychol. Measure., 20, 141-151.
- KHALIQ M.N., T.B.J.M. OUARDA, P. GACHON et L. SUSHANA (2008). Temporal evolution of low-flow regimes in Canadian rivers. Water Resour. Res., 44, W08436, doi: 10.1029/2007WR006132.
- LAGIEWKA H. (1981). Les pluies. Régimes pluviométriques annuels. Recherche des facteurs géographiques et météorologiques influençant leur répartition. Mémoire de Licence en Sciences Géographiques, Université de Liège, France, 258 p.
- Lebart L., A. Morineau et M. Piron (2004). Statistique exploratoire Multidimensionnelle. Dunod, Paris, 3e édition, 439 p.
- MAGILLAN F.J. et K. NISLOW (2001). Long-term changes in regional hydrologic regime following impoundment in a humid-climate watershed. J. Am. Water Resour. Assoc., 37, 1551-1569.
- MAGILLAN F.J. et K. NISLOW (2005). Changes in hydrologic regime by dams. Geomorphology., 71, 61-78.
- MINISTÈRE DE LA RÉGION WALONNE et D.G.A.T.L.P. (2005). Données :Population de la Belgique par commune en 2005, Carte géologique de base et carte thématique des plans de secteur.www.wallonie.be (Consulté le 20 mai 2006).
- MUNSON A.B. et J.J. DELFINO (2007). Minimum wet-season flows and levels in southwest Florida rivers. J. Am. Water Resour. Assoc., 43, 522-532.
- NILSSON C. et M. SVEDMARK (2002). Basic principles and ecological consequences of changing water regimes: riparian plant communities. Environ. Manage., 30, 468-480.
- OUARDA T.B.M.J., C. CHARRON et A. ST-HILAIRE (2008). Statistical models and the estimation of low flows. Can. Water Resour. J., 33, 195-206.
- ÖNÖZ B. et M. BAYAZIT (2002). Troughs under threshold modeling of minimum flows in perennial streams. J. Hydrol., 258, 187-197.
- PETIT F. (1985). L’évolution de la charge en suspension d’une rivière ardennaise au cours de périodes de crues. Bull. Soc. Geogr., Liège, 21, 97-104.
- Petit F., E. Hallot et G. Houbrecht (2005). Évaluation des puissances spécifiques de rivières de moyenne et de haute Belgique. Bull. Soc. Geogr.Liège, 46, 37-50.
- PETTS G.E. (1995). Water allocation to protect river ecosystems. Regul. Rivers Res. Manage., 12, 353-365.
- PINAY G., J.C. CLÉMENT et R.J. NAIMAN (2002). Basic principles and ecological consequences of changing water regimes on nitrogen cycling in fluvial systems. Environ. Manage., 30, 481-491.
- POFF N.L, J.D. ALLAN, M.B. BAIN, J.R. KARR, K.L. PRESTEGAARD, B.D. RICHTER, R.E SPARKS et J.C. STROMBERG (1997). The natural flow regime. A paradigm for river conservation and restoration. BioScience, 47, 769-784.
- PYRON M. et K. NEUMAN (2008). Hydrologic alteration in the Wabash river watershed, USA. River Res. Appl., 24, 1175-1184.
- REILY P.W. et W.C. JOHNSON (1982). The effects of altered hydrologic regime on tree growth along the Missouri River in North Dakota. Can. J. Bot., 60, 2410-2423.
- RICHTER B.D. J.V. BAUMGARTNER, J. POWELL et D.P. BRAUN (1996). A method for assessing hydrologic alteration within ecosystem. Conserv. Biol., 10, 1163-1174.
- ROBINSON M., A.-L. COGNARD-PLANCQ, C. COSANDEY, J. DAVID, P. DURAND, H.-W. FÜHRER, R. HALL, M.O. HENDRIQUES, V. MARC, R. McCARTHY, M. McDONNELL, C. MARTIN, T. NISBET, P. O’DEA, M. RODGERS et A. ZOLLNER (2003). Studies of the impact of forest on peak flows and baseflow: a European perspective. Forest Ecol. Manage., 186, 85-97.
- ROOD S.B., J.M. MAHONEY, D.E. REID et L. ZILM (1995). Instream flows and the decline of riparian cottonwoods along the St. Mary River, Alberta. Can. J. Bot., 73, 1250-1260.
- SANDERS L. (1989). L'analyse des données appliquée à la géographie. GIP RECLUS (Col. Alidade), Montpellier, France, 267 p.
- SCATENA F.N. (2004). A survey of methods for setting minimum instream flow standards in the Carribean Basin. River Res. Appl., 20, 127-135.
- SETHY (2006). Cours d’eau navigables de Wallonie. Hydrologie : Données archivées et statistiques. http://voies-hydrauliques.wallonie.be (Consultation 20 mai 2006).
- SMAKHTIN V.U. (2001). Low flow hydrology: a review. J. Hydrol., 240, 147-186.
- YANG T., ZHANG Q., Y.D. CHEN, X. TAO, C.-Y. XU et X. CHEN (2008). A spatial assessment of hydrologic alteration caused by dam construction in the middle and lower Yellow River, China, Hydrol. Process., 22, 3829-3843.
- YUNUS A.J.M, N. NAKAGOSHI et K.O. SALLEH (2003). The effects of drainage basin geomorphometry on minimum low flow discharge: the study of small watershed in Kelang River Valley in Peninsular Malasia. J. Environ. Sci., 15, 249-262.
- YUREKLI K. et F. OZTURK (2003). Stochastic modeling of annual maximum and minimum streamflow of Kelkit stream. Int. Water Resour. Ass., Water Int., 28, 433-441.