Modeling hydrology and nitrogen fate and transport in a tile-drained agricultural watershed in a cold region

Créé en intégrant les modèles WARMF and DRAINMOD, le modèle DRAIN-WARMF permit de simuler le transport de l'azote dans un bassin versant de l'est du Canada, desservi par un réseau de drainage souterrain. Ce nouveau modèle, surclassant ses composants, profita de l'excellente capacité de WARMF à simuler le ruissellement en surface, et de la grande précision de DRAIMOD quant à la modélisation de l'écoulement souterrain. Il permit aussi de simuler des situations et modes de gestions que les éléments composants du modèle n'étaient pas en mesure de faire individuellement. S'appuyant sur des données servant à l'étalonnage (1994, 1995) et à la validation (1996) provenant du bassin versant St. Esprit, situé au sud-ouest du Québec, DRAIN-WARMF se montra capable d'adéquatement simuler la réponse hydrologique et les pertes en nitrates du bassin versant. Une comparaison des débits quotidiens/mensuels aux prédictions du modèle pour la période de validation donna lieu à des valeurs du c fficient d'efficacité Nash-Sutcliffe (E) de 0.75/0.97 (idéal 1.00). Le nouveau modèle améliora aussi la prédiction de la charge en NO3−-N, présentant une valeur de E = 0.83. Sur l'ensemble, la précision obtenue avec DRAIN-WARMF fut plus élevée à l'échelle saisonnière ou mensuelle, tandis qu'à l'échelle quotidienne elle pourrait être améliorée par une période d'étalonnage plus longue. DRAIN-WARMF servit aussi à évaluer les effets potentiels des changements climatiques, en particulier ceux projetés par le modèle CRCM4.2.0 pour la période de 1961 à 2100. Ces projections indiquent que le climat de la région deviendra plus chaud et plus pluvieux. Une augmentation des températures hivernales min/max augmenterait la fréquence d'évènements dominés par le pluie, tout en réduisant les accumulations de neige. Des simulations avec DRAIN-WARMF indiquèrent une augmentation des moyennes annuelles du débit en surface et de l'écoulement sous terrain. Le débit total augmentera fortement aux mois de mars et avril. Les changements climatiques auront donc une influence à la fois sur l'ampleur et la saisonnalité des débits. Ces simulations indiquèrent aussi que ces modifications aux conditions hydrologiques auraient un impact sur les pertes en NO3−-N, qui augmenteraient sensiblement. En général, ces résultats suggèrent que le débit et les charges en azote dans l'aire d'étude changeraient sensiblement dans les années à venir.

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