HORIZONS STIM : Un doctorant de Concordia décode la dynamique des barrages

Les barrages et les réservoirs jouent un rôle essentiel dans l’approvisionnement en eau potable de la population.

Toutefois, ces infrastructures interrompent et modifient le flux habituel de l’eau dans le milieu naturel. Les deux tiers des principaux cours d’eau de la planète sont coupés par des barrages. Étant donné l’augmentation de la population et du niveau de vie à l’échelle mondiale, il faut de toute évidence s’attendre à ce que ce phénomène aille croissant.

Cet état de fait pose un réel problème aux scientifiques qui s’efforcent de modéliser mathématiquement les processus environnementaux associés à l’hydrosphère. En effet, pour tenir compte de la multiplication des infrastructures, ils doivent élaborer de nouveaux algorithmes.

Siavash Pouryousefi, doctorant au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental de l’Université Concordia, collabore à la résolution de ce problème.

Les travaux qu’il effectue actuellement portent sur la fonctionnalité des réservoirs artificiels. Il développe de nouveaux algorithmes afin de décrire cet aspect. Il s’est donné pour but de mieux schématiser le débit des cours d’eau.

« Les plus importants défis résident dans la rareté et l’exactitude des données. »

Quel est le rapport entre cette image et vos travaux à Concordia?

Provenant de la Global Reservoir and Dam Database (GRanD; « base de données mondiale sur les réservoirs et les barrages »), cette carte illustre la répartition mondiale des grands réservoirs d’eau. Elle nous apprend notamment que les réservoirs artificiels réduisent ou régularisent, dans une importante proportion, le débit des cours d’eau de la planète.

L’homme intervient massivement dans le stockage et la redistribution de l’eau. Dès lors, les modèles formulés pour des cours d’eau naturels n’évaluent pas avec exactitude l’écoulement fluvial là où sont exploités des réservoirs. Nous devons donc concevoir d’autres algorithmes, qui tiendront compte de l’action régulatrice humaine et la présenteront, d’une façon ou d’une autre, en concomitance avec les processus naturels.

Quels résultats attendez-vous de vos travaux? Quels pourraient être les effets concrets de vos travaux dans la vie des gens?

Malgré les efforts déployés récemment, il y a encore beaucoup à faire pour modéliser adéquatement l’exploitation des réservoirs. En ce moment, je travaille à cela. J’utilise un ensemble de normes génériques, susceptibles d’être précisées selon l’emplacement du réservoir et les données disponibles sur celui-ci. Les résultats préliminaires de mon étude indiquent que la méthode comporte plusieurs avantages.

Nous visons à concevoir une série d’outils qui permettront de décrire la fonctionnalité d’un réservoir, et ce, peu importe sa situation géographique. Ces mécanismes pourraient éventuellement être intégrés à la structure de modèles à grande échelle, ce qui favoriserait une meilleure modélisation hydrologique et climatique. Nul doute, la gestion des ressources en eau, la conception de systèmes anti-inondation et la modélisation climatique et météorologique bénéficieraient d’un tel apport.

Quels sont les principaux obstacles auxquels vous vous êtes heurté dans vos travaux?

Pour nous, les plus importants défis résident dans la rareté et l’exactitude des données. La plupart des barrages que nous évaluons et pour lesquels nous disposons d’information se trouvent aux États-Unis, au Canada ou en Europe.

Cela dit, nous avons de la difficulté à comprendre la dynamique de l’exploitation de réservoirs situés ailleurs dans le monde – tout particulièrement en Asie. Historiquement, ce continent densément peuplé est sujet à des sécheresses et à des inondations extrêmes.

En outre, la plupart des réservoirs servent à de multiples usages et doivent souvent satisfaire à des exigences contradictoires. Conséquemment, il serait ardu de schématiser le fonctionnement d’un réservoir à l’aide de simples fonctions mathématiques.

De même, ce n’est pas évident d’associer nos modèles de réservoir à des prototypes à grande échelle. En effet, ceux-ci se distinguent par leur complexité structurale.

Quelle personne, quelle expérience ou quel événement particulier vous a donné l’idée de votre sujet de recherche et incité à vous intéresser à ce domaine?

Depuis la fin de mes études de premier cycle, je m’intéresse à la modélisation numérique des processus environnementaux, par exemple le transport des sédiments et des polluants.

À mon arrivée à Concordia, j’ai été mentoré par Ali Nazemi. C’est surtout lui qui m’a incité à explorer cette piste de recherche. Par ailleurs, des scientifiques émérites, comme Keith Beven ou Jeff McDonnell, m’ont initié à des théories brillantes. Inestimables, ces expériences intellectuelles ont attisé ma passion pour la recherche dans ce domaine.

Comment les étudiants en STIM que cela intéresse peuvent-ils se lancer dans ce type de recherche? Quel conseil leur donneriez-vous?

En règle générale, les étudiants qui participent aux projets de recherche de notre laboratoire sont familiers avec la programmation informatique et possèdent de solides connaissances en mathématiques. J’invite les personnes intéressées à collaborer avec nous à consulter Ali Nazemi ou l’un des membres du labo.

Chaque trimestre, nous invitons des spécialistes à donner des conférences. Habituellement, leur exposé est suivi d’une rencontre informelle. La participation à de tels événements peut se révéler extrêmement utile à ceux et celles qui désirent en savoir davantage sur les travaux que nous menons au labo.

Qu’est-ce qui vous plaît le plus à Concordia?

C’est manifeste, les dirigeants universitaires mettent tout en œuvre pour faire de Concordia l’un des meilleurs établissements d’enseignement supérieur du Canada, voire du monde. Ils favorisent ainsi les projets qui s’inscrivent dans les vecteurs stratégiques de l’Université, notamment celui de doubler son effort de recherche.

Cette approche crée un cadre vraiment stimulant, particulièrement pour les étudiants des cycles supérieurs qui, en vue de bâtir leur future carrière, abordent des sujets de recherche inédits et forgent des concepts innovants.

Vos recherches bénéficient-elles du financement ou du soutien de partenaires ou d’organismes?

Cette étude est financée grâce à une subvention à la découverte du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada accordée à Ali Nazemi.

Par ailleurs, nous avons récemment obtenu 250 000 $ de la Fondation canadienne pour l’innovation et du Gouvernement du Québec. Cette somme nous permettra d’acquérir de nouveaux instruments de mesure. Ainsi, nous pourrons corriger certains écarts observationnels qui limitent le développement de modèles numériques.

Enfin, j’ai reçu une bourse de la Faculté de génie et d’informatique, de même qu’une bourse d’entrée de Concordia.

Apprenez-en davantage sur le Département de génie du bâtiment, civil et environnemental.