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Re-conceptualizing the soil and water assessment tool to better predict subsurface water flow through macroporous soils

Authors
Publisher
McGill University
Publication Date
Keywords
  • Health And Environmental Sciences - Environmental Sciences
Disciplines
  • Chemistry

Abstract

Les stratégies d'intervention ciblées sur la prévention de l'eutrophisation des eaux de surface en milieu agricole devraient prendre en compte que relativement plus de phosphore chemine vers les drains souterrains par les macropores du sol qu'en cheminement matriciel. Afin de décrire les phénomènes de transport de phosphore aux drains, le modèle hydrologique SWAT (Soil and Water Assessment Tool) doit être en mesure de distinguer ces processus de transfert. La présente étude avait pour objectif d'évaluer la performance d'un nouvel algorithme séparant les écoulements matriciels et préférentiels, en mettant à profit des jeux de données existantes et suivant une démarche compatible avec l'approche de modélisation inhérente à SWAT. L'algorithme a d'abord profité d'une validation conceptuelle, hors du modèle SWAT, puis d'une évaluation suivant son intégration à une nouvelle version du modèle hydrologique, SWAT-QC2. La validation conceptuelle de l'algorithme a démontré que les flux matriciels épisodiques prédits augmentent avec les précipitations journalières, à la condition que le taux d'infiltration ait atteint un seuil limite, relativement moins élevé en sol argileux. Bien que l'algorithme n'ait pas amélioré la prédiction du débit total d'un petit bassin versant du Sud du Québec (30 km2), il a néanmoins amélioré la performance du modèle SWAT à répartir les écoulements de surface et souterrains. La comparaison des prédictions du modèle hydrologique avec les résultats de séparation des hydrogrammes à l'exutoire du même bassin versant suivant une méthode chimique témoigne d'une performance réaliste de SWAT-QC2 à prédire la répartition des flux souterrains préférentiels et matriciels. A l'instar de la validation conceptuelle de l'algorithme, les flux préférentiels prédits sont relativement plus importants en sol argileux qu'en texture plus grossière. En décrivant la proportion des écoulements souterrains qui emprunte la voie préférentielle, et qui contrôle potentiellement les transferts souterrains de P, l'algorithme d'écoulement en macropores constitue une assise pour le développement ultérieur de SWAT intégrant une description des transferts souterrains de phosphore vers les drains souterrains. Afin d'améliorer la performance de SWAT-QC2 à séparer les flux préférentiels et matriciels, les développements futurs du modèle hydrologique devraient prendre en compte la nature dynamique de la connectivité des macropores, de même que les effets de l'humidité du sol sur l'écoulement préférentiel. Cette démarche appelle cependant à une meilleure caractérisation expérimentale de la variabilité spatio-temporelle des flux préférentiels en sols agricoles.

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