A comparative study of fuzzy logic-based models for groundwater quality evaluation based on irrigation indices - Vadiati, Meysam; Nalley, Deasy; Adamowski, Jan; Nakhaei, Mohammad; Asghari-Moghaddam, Asghar (Journal of Water and Land Development, 2019)
Abstract Groundwater quality modelling plays an important role in water resources management decision making processes. Accordingly, models must be developed to account for the uncertainty inherent in the modelling process, from the sample measurement stage through to the data interpretation stages. Artificial intelligence models, particularly fuzzy inference systems (FIS), have been shown to be effective in groundwater quality evaluation for complex aquifers. In the current study, fuzzy set theory is applied to groundwater-quality related decision-making in an agricultural production context; the Mamdani, Sugeno, and Larsen fuzzy logic-based models (MFL, SFL, and LFL, respectively) are used to develop a series of new, generalized, rule-based fuzzy models for water quality evaluation using widely accepted irrigation indices and hydrological data from the Sarab Plain, Iran. Rather than drawing upon physiochemical groundwater quality parameters, the present research employs widely accepted agricultural indices (e.g., irrigation criteria) when developing the MFL, SFL and LFL groundwater quality models. These newly-developed models, generated significantly more consistent results than the United States Soil Laboratory (USSL) diagram, addressed the inherent uncertainty in threshold data, and were effective in assessing groundwater quality for agricultural uses. The SFL model is recommended as it outperforms both MFL and LFL in terms of accuracy when assessing groundwater quality using irrigation indices.

Gestion intégrée des catastrophes en Afrique Subsaharienne : rôle de l’assurance, pour un système de gestion performant et la résilience des populations au Bénin - Goundjo, Antoine (2018)
Les variabilités et changements climatiques et les incapacités pour faire face à leurs risques, à leurs effets et, plus précisément, à gérer les catastrophes hydrométéorologiques (inondation et sécheresse) qui les accompagnent, viennent en ajouter aux vulnérabilités et aux problèmes, qui sont déjà une préoccupation en Afrique Subsaharienne et au Bénin. Face à leurs manifestations de plus en plus récurrentes – la faiblesse des systèmes de financement local de la gestion des catastrophes et le déficit des systèmes de protection sociale, qui témoignent des limites des capacités de transfert des risques de catastrophe – cette étude a identifié la structure (gouvernance-ressources), comme le problème essentiel de la gestion des catastrophes au Bénin. Une étude synthétique, étude de cas multiples avec trois niveaux d’analyse imbriqués, dans une approche qualitative, a permis de mieux comprendre comment, dans un contexte de pauvreté, l’intégration de la micro assurance climatique, modifie la structure, le processus et le résultat de la gestion des catastrophes et assure la performance du système et la résilience des populations. Elle a documenté les différents aspects de la structure et des vulnérabilités des systèmes et des populations et a identifié l’absence d’intégration de la micro assurance climatique aux systèmes de gestion des catastrophes, comme un problème au coeur de la complexité des déterminants de la résilience, aussi confrontée à une autre complexité, celle de la diversité des interconnexions entre les différentes catégories de risques, qui place la santé au coeur de tous les risques. La nécessité d’une gestion holistique du risque global, ou d’une gestion tout risque, telle que retenue par le Cadre d’Action de Hyōgo et le Cadre d’Action de Sendai; et l’importance d’apporter une réponse en accord au contexte et à son profil de risques, qui prend l’option pour la "démocratisation" d’une micro assurance climatique, gouvernée sur la base de fondements idéologiques d’équité et d’efficience, cette recherche a préconisé – pour une gestion plus rationnelle, pertinente, efficace et efficiente des catastrophes – une intégration de trois systèmes : le système de la gestion des catastrophes; le système de protection sociale, y compris celui de la micro assurance climatique, et le système de la santé; tous reconnus outillés pour la gestion des risques. Elle a retenu, qu’une telle approche saurait aussi assurer une gestion efficace du changement qu’induirait l’intégration de la micro assurance climatique à la gestion des catastrophes; de ii même qu’une meilleure utilisation des outils et méthodes de sensibilisation, de prévention, de prévision et d’évaluation des risques et des dommages dont recèlent les pratiques en micro assurance climatique. Elle constate que la réussite de l’intégration de la MAC et son développement sont essentiellement plus déterminés par les acteurs et leurs intérêts, que par les ressources financières, même si elles sont aussi indispensables. Cette recherche préconise qu’à partir de choix de modèles et de modes d’intégration bien étudiés, son intégration ou sa prise en compte dans les différents programmes d’aide et de protection sociale mis en oeuvre au Bénin pourrait être, à travers les subventions de l’État, un moyen de mobilisation de fonds en faveur de son financement et de sa viabilité/durabilité. Ce financement pourra aussi s’appuyer sur les mécanismes traditionnels de financement de l’assurance, de la micro assurance, des changements climatiques et de la réduction des risques de catastrophe au Bénin, en Afrique et dans le monde. C’est pourquoi, en termes de gouvernance, ce travail soutien une restructuration avec une gestion entièrement centrée sur les communes, dans une approche des services de première ligne avec les réseaux de services ; en termes de ressources, il a aussi analysé les conditions et les possibilités de développement d’une micro assurance climatique, qui dépend avant tout de la qualité de la gestion des catastrophes (capacités à réduire les risques et limiter les pertes ou capacités à induire la résilience des systèmes et des populations). Cette approche puise dans les réalités et pratiques endogènes de gestion des catastrophes et surtout de protection sociale ou de transfert de risques ; elle s’inspire des bonnes pratiques d’ailleurs ; elle contribue à instaurer l’équité, comme principe de la gestion intégrée des catastrophes et, au-delà de la résilience, à susciter une convergence des efforts pour l’autonomisation de la structure et des populations, face aux manifestations catastrophiques des inondations et de la sécheresse. Cette recherche pense qu’il faut oser la micro assurance universelle pour la gestion des catastrophes hydrométéorologiques; qu’elle est réalisable ou faisable, même en contexte de pauvreté; et qu’il est aussi possible de combiner micro assurance climatique universelle et assurance médicale universelle, dans une dynamique qui mobilise des approches efficientes et les intérêts.

Floods in future climates: a review - Whitfield, P.H. (Journal of Flood Risk Management, 2012)
Abstract At the global scale, the warming of the atmosphere will increase the capacity of the atmosphere to hold and accelerate the redistribution of water in the atmosphere. This suggests that flood‐generating processes linked to the atmosphere are likely to increase. However, the I ntergovernmental P anel on C limate C hange projections of future floods involve extremely complex issues that defy simple generalisations. Warming will alter other aspects of the water cycle increasing evaporation, changing precipitation patterns and intensity, and also affecting the processes involved in surface storage of water, including snowpack generation, snowmelt, river ice break‐up, and glacial melt. Many of these are active in flood generation, and changes may cause floods to decrease as well as increase. However, these processes take place not at the global scale but at relatively local scale, making generalisations about flooding in future climates difficult and uncertain. At the global scale, the role of land use is generally unresolved, but at a watershed scale, land‐use effects can be as important as changes in the meteorological processes. This review shows that while meteorologically driven flooding is expected to increase in a changed climate, making a precise pronouncement regarding all floods is unwise, as many types of floods will respond differently to changing climate and that because floods are watershed scale events, these local effects will remain important.
Keywords: Ouvrage_Collectif_Numéro1

Flood Spatial Modeling in Northern Iran Using Remote Sensing and GIS: A Comparison between Evidential Belief Functions and Its Ensemble with a Multivariate Logistic Regression Model - Tien Bui, Duie; Khosravi, Khabat; Shahabi, Himan; Daggupati, Prasad; Adamowski, Jan F.; M.Melesse, Assefa; Thai Pham, Binh; Pourghasemi, Hamid Reza; Mahmoudi, Mehrnoosh; Bahrami, Sepideh; Pradhan, Biswajeet; Shirzadi, Ataollah; et al. (Remote Sensing, 2019)
Floods are some of the most dangerous and most frequent natural disasters occurring in the northern region of Iran. Flooding in this area frequently leads to major urban, financial, anthropogenic, and environmental impacts. Therefore, the development of flood susceptibility maps used to identify flood zones in the catchment is necessary for improved flood management and decision making. The main objective of this study was to evaluate the performance of an Evidential Belief Function (EBF) model, both as an individual model and in combination with Logistic Regression (LR) methods, in preparing flood susceptibility maps for the Haraz Catchment in the Mazandaran Province, Iran. The spatial database created consisted of a flood inventory, altitude, slope angle, plan curvature, Topographic Wetness Index (TWI), Stream Power Index (SPI), distance from river, rainfall, geology, land use, and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) for the region. After obtaining the required information from various sources, 151 of 211 recorded flooding points were used for model training and preparation of the flood susceptibility maps. For validation, the results of the models were compared to the 60 remaining flooding points. The Receiver Operating Characteristic (ROC) curve was drawn, and the Area Under the Curve (AUC) was calculated to obtain the accuracy of the flood susceptibility maps prepared through success rates (using training data) and prediction rates (using validation data). The AUC results indicated that the EBF, EBF from LR, EBF-LR (enter), and EBF-LR (stepwise) success rates were 94.61%, 67.94%, 86.45%, and 56.31%, respectively, and the prediction rates were 94.55%, 66.41%, 83.19%, and 52.98%, respectively. The results showed that the EBF model had the highest accuracy in predicting flood susceptibility within the catchment, in which 15% of the total areas were located in high and very high susceptibility classes, and 62% were located in low and very low susceptibility classes. These results can be used for the planning and management of areas vulnerable to floods in order to prevent flood-induced damage; the results may also be useful for natural disaster assessment.
Keywords: Site_internet_RIISQ

Adaptation des outils PHYSITEL/HYDROTEL au milieu boréal québécois : modélisation des processus hydrologiques et analyses de sensibilité et d’incertitudes. - Rousseau, Alain N.; Rousseau, A.N.; Mailhot, Alain; St-Hilaire, André (2015)
Les bassins versants du Moyen‐Nord quebecois (49e au 55e parallele) se distinguent par leur climatologie et le pourcentage eleve de territoires couverts par des lacs et milieux humides (de l’ordre de 20 a 30 %) et, surtout, par leur importante contribution a la production electrique du Quebec; le complexe de la riviere La Grande generant environ 40% de l’electricite quebecoise. Dans le contexte de la gestion de la production d’electricite, Hydro‐Quebec Production fait la prevision des apports aux reservoirs de ce complexe a l’aide d’un modele hydrologique global. Par ailleurs, depuis les annees 1980, le milieu boreal quebecois a subi des hausses de temperature et de precipitation qui ont modifie le regime des apports aux reservoirs. Compte tenu de ces changements et des caracteristiques physiographiques des bassins boreaux, il a ete propose d’utiliser un modele hydrologique distribue a base physique pour examiner l’impact sur ces apports des projections climatiques produites par Ouranos. En l’occurrence le modele HYDROTEL dont la prise en mains est en train d’etre completee par Hydro‐Quebec Production. Le modele qui est maintenant convenablement cale pour un certain nombre de bassins repond aux attentes dans les bassins du sud du Quebec. Toutefois, pour les grands bassins du Nord comme ceux du Complexe La Grande, l’utilisation du modele requiert des travaux d’adaptations, entre autres, aux niveaux de la modelisation des milieux humides et de la desagregation spatiale des precipitations simulees par les modeles climatiques. Les objectifs generaux de ce projet etaient d’accroitre notre comprehension de l’hydrologie du moyen nord afin qu’elle soit bien representee dans HYDROTEL tout en tenant compte des incertitudes parametriques associees aux differentes equations gouvernant les processus physiques. Ces objectives ont ete declines en trois activites de travail : (AT1) modelisation des processus hydrologiques; (AT2) calage et analyses de sensibilite, d’identifiabilite et d’incertitudes des parametres de calage d’HYDROTEL; et (AT3) amelioration des plateformes informatiques HYDROTEL et PHYSITEL, ce dernier etant un SIG dedie a la construction des bases de donnees de modeles hydrologiques distribues. Pour Ouranos et Hydro‐Quebec les principales realisations issues de ce projet incluent : (i) le developpement d’une methode eprouvee de desagregation sous grille de la precipitation mesoechelle permettant d’evaluer a fine echelle spatiale l’impact des changements climatiques sur les precipitations; (ii) une meilleure comprehension de la dynamique des ecoulements, du stockage de l’eau et de l’evapotranspiration d’un petit bassin versant boreal incluant une grande une tourbiere minerotrophe aqualysee; (iii) l’evaluation du parametrage de la sublimation et la relocalisation de la neige dues au vent et l’identification du besoin d’inclure le rayonnement sous la canopee pour bien reproduire la crue avec un modele complexe de l'evolution du couvert nival; (iv) la detection de la quasi neutralite frequente (~76% du temps, majoritairement le jour) de l’atmosphere au‐dessus d’un milieu humide causee par une turbulence mecanique forte et une grande inertie thermique; conditions ayant permises le developpement d’un modele simple d’evapotranspiration des milieux humides base le transfert massique et la stabilite atmospherique; (v) le developpement d’un modele de rayonnement net base uniquement sur des donnees de temperatures journalieres (min, max) et une estimation des parametres permettant de valider l’utilisation de l’equation de Penman‐Monteith dans le nord quebecois; (vi) la hierarchisation des parametres de calage d’HYDROTEL selon la saison et le developpement d’une methode permettant d’evaluer l’incertitude sur les debits simules et d’identifier son importance durant la fonte et l’etiage estival; (vii) dans un contexte d’analyse frequentielle des debits simules, evaluation de l’incertitude parametrique par rapport a l’incertitude statistique, cette derniere dominant pour les periodes de retour superieures a cinq ans; (viii) a l’aide de PHYSITEL, la premiere discretisation du complexe de la riviere La Grande (136 648 km2) en six sousbassins (LG1, LG2, LG3, LG4, La Forge 1 & 2,et Caniapiscau) leur subdivision en versants permettant le calcul de crues maximales probables a l’aide d’HYDROTEL; et (ix) le developpement d’une version 64 bits d’HYDROTEL incluant de nouveaux modules de de calculs de la temperature du sol et des bilans hydriques des milieux humides et isoles. L'avancement de nos comprehensions de l'hydrologie des milieux humides et du milieu boreal en general a ete a la base du developpement des versions adaptees d'HYDROTEL et de PHYSITEL qui permettront a Hydro‐Quebec d'apprehender, avec une modelisation distribuee, l'impact des changements climatiques sur le complexe de la riviere La Grande. Ces logiciels sont transposables a l’ensemble du milieu boreal canadien. Une entente conclut, depuis 2005, entre l’INRS et Hydro‐Quebec (HQ) permet d’ailleurs une distribution commerciale des differentes versions d’HYDROTEL avec interfaces usagers de meme qu’une distribution communautaire du noyau de calcul. Cette synergie a permis de mettre en commun des ressources et des expertises qui facilitent les echanges scientifiques et techniques entre les concepteurs d’HYDROTEL, le Centre d’expertise hydrique du Quebec (CEHQ), HQ, l’IREQ (Institut de recherche en electricite du Quebec) et d’autres usagers (ex. : l’IMTA, Instituto Mexicano de Technologia del Agua). Au total, plus d’une quarantaine de licences ont ete distribuees tant pour des besoins d’enseignement (Universite de Sherbrooke) et de recherche (Universite Laval, UQTR, UQAC, IREQ, Ecole de Technologie Superieure, INRA de Montpellier, Environnement Canada, Agriculture et Agroalimentaire Canada), que des besoins de prevision hydrologique (IMTA, Ville de Quebec, Centre d’expertise hydrique du Quebec, HQ). La modularite informatique d’HYDROTEL se prete egalement bien a cette synergie car elle offre la possibilite de partager le savoir‐faire et, par l’entremise d’un site internet public (CodePlex), de mettre a la disponibilite de tous les nouvelles versions du noyau de calcul. Ces developpements ont permis a l’equipe de l’INRS‐ETE d’acquerir une reconnaissance internationale en modelisation hydrologique distribuee. En effet, HYDROTEL et PHYSITEL ont dans le passe ete identifie comme les outils a utiliser dans le cadre d’appels de proposition de projets de determination du potentiel hydroelectrique finances par la Banque Mondiale [World Bank, 2009].
MAG ID: 2211130683
Keywords: Rousseau_Alain