The NHDPlus dataset, watershed subdivision and SWAT model performance.

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) has been developed to evaluate the effectiveness of agricultural management practices on watershed water quality. Many studies have indicated that watershed subdivision can affect the accuracy of model predictions. Most of them used the minimum drainage area (MDA) to delineate sub-watersheds, and varied the value of MDA depending on the size of the watershed being modelled. Instead of MDA, we use the National Hydrography Dataset Plus (NHDPlus)—an integration of the best features of the National Hydrography Dataset (NHD), Watershed Boundary Dataset (WBD), National Elevation Dataset (NED), and the National Land Cover Dataset (NLCD)—to delineate the watershed. The Kaskaskia River watershed in Illinois, USA, was selected to investigate the individual effects of sub-watershed and hydrologic response unit (HRU) delineations on predicted streamflow, total suspended sediment (TSS) and total nitrogen (TN) losses at two USGS gauges. In addition, an MDA of 3000 ha, and four levels of stream (the 2nd, 3rd, 4th and 5th order) were evaluated. Three levels of HRU threshold (5%, 10% and 15%) were used for each stream order model. The results show that stream order had little effect on predicted streamflow, but a great impact on TSS and TN losses, and the impact of HRU delineation became greater when a higher stream order was used to delineate the watershed. For higher stream order, fewer streams were recognized in SWAT simulations, which resulted in less sediment routing and channel processes, which, in turn, led to less deposition in the channels; thus high sediment losses were obtained at the watershed outlet. However, fewer channel processes led to less in-stream N processes; thus lower TN losses. Overall, the SWAT simulations performed the best when the 2nd stream order was used for delineations comparing with USGS observed data, followed by the 3rd stream order. Therefore, to fully depict the watershed characteristics to perform SWAT simulations, a stream order higher than 3rd order is not recommended for watershed delineation.Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor C. Perrin [ABSTRACT FROM AUTHOR]

L’outil d’évaluation de l’eau et du sol (Soil and Water Assessment Tool – SWAT) a été développé pour évaluer l’efficacité de pratiques de gestion agricole sur la qualité des eaux des bassins versants. De nombreuses études ont indiqué que la subdivision du bassin peut avoir un effet sur les simulations du modèle. La plupart d’entre elles ont utilisé l’aire des sources critique (ASC) pour délimiter les sous-bassins et ont fait varier la valeur de l’ASC en fonction de la taille du bassin modélisé. A la place de l’ASC, nous avons utilisé le jeu de données hydrographiques national Plus (National Hydrography Dataset Plus – NHDPlus), qui est une intégration des meilleures caractéristiques du jeu de données hydrographiques national (National Hydrography Dataset – NHD), du jeu de données de contours de bassins (Watershed Boundary Dataset – WBD), du jeu de données national d’altitude (National Elevation Dataset – NED), et du jeu de données national de couverture du sol (National Land Cover Dataset – NLCD). Le bassin de la rivière Kaskaskia dans l’Illinois, aux Etats-Unis, a été sélectionné pour analyser les effets individuels de la délimitation des sous-bassins et des unités de réponse hydrologique (URH) sur les débits simulés, les pertes en sédiments totaux en suspension (STS) et en azote total (NT) au niveau de deux stations de l’USGS. En plus, une valeur d’ASC de 3000 ha et quatre ordres de cours d’eau (les deuxième, troisième, quatrième et cinquième ordres) ont été évalués. Trois niveaux de seuils d’URH (5%, 10% et 15%) ont été utilisés pour chaque modèle d’ordre de cours d’eau. Les résultats montrent que l’ordre du cours d’eau a peu d’effet sur le débit estimé, mais un fort impact sur les pertes en STS et NT, et que l’impact de la délimitation des URH devient plus grand lorsqu’un ordre de cours d’eau plus élevé est utilisé pour délimiter le bassin. Pour des ordres de cours d’eau plus élevés, moins de cours d’eau sont reconnus dans les simulations de SWAT, ce qui a engendré une diminution du routage des sédiments et des processus en rivière, ce qui a ensuite conduit à une moindre déposition dans les cours d’eau ; ainsi de fortes pertes en sédiments ont été obtenues à l’exutoire du bassin. Cependant, moins de processus en rivière conduit à moins de processus sur l’azote au sein du cours d’eau ; et ainsi à des pertes moindres en NT. Globalement, les simulations de SWAT ont donné les meilleures performances lorsque le deuxième ordre de cours d’eau a été utilisé pour les délimitations en comparaison aux données observées de l’USGS, suivies par le troisième ordre. Par conséquent, de manière à représenter complètement les caractéristiques du bassin pour réaliser des simulations SWAT, un ordre de cours d’eau plus élevé que 3 n’est pas recommandé pour la délimitation du bassin. [ABSTRACT FROM PUBLISHER]

L’outil d’évaluation de l’eau et du sol (Soil and Water Assessment Tool – SWAT) a été développé pour évaluer l’efficacité de pratiques de gestion agricole sur la qualité des eaux des bassins versants. De nombreuses études ont indiqué que la subdivision du bassin peut avoir un effet sur les simulations du modèle. La plupart d’entre elles ont utilisé l’aire des sources critique (ASC) pour délimiter les sous-bassins et ont fait varier la valeur de l’ASC en fonction de la taille du bassin modélisé. A la place de l’ASC, nous avons utilisé le jeu de données hydrographiques national Plus (National Hydrography Dataset Plus – NHDPlus), qui est une intégration des meilleures caractéristiques du jeu de données hydrographiques national (National Hydrography Dataset – NHD), du jeu de données de contours de bassins (Watershed Boundary Dataset – WBD), du jeu de données national d’altitude (National Elevation Dataset – NED), et du jeu de données national de couverture du sol (National Land Cover Dataset – NLCD). Le bassin de la rivière Kaskaskia dans l’Illinois, aux Etats-Unis, a été sélectionné pour analyser les effets individuels de la délimitation des sous-bassins et des unités de réponse hydrologique (URH) sur les débits simulés, les pertes en sédiments totaux en suspension (STS) et en azote total (NT) au niveau de deux stations de l’USGS. En plus, une valeur d’ASC de 3000 ha et quatre ordres de cours d’eau (les deuxième, troisième, quatrième et cinquième ordres) ont été évalués. Trois niveaux de seuils d’URH (5%, 10% et 15%) ont été utilisés pour chaque modèle d’ordre de cours d’eau. Les résultats montrent que l’ordre du cours d’eau a peu d’effet sur le débit estimé, mais un fort impact sur les pertes en STS et NT, et que l’impact de la délimitation des URH devient plus grand lorsqu’un ordre de cours d’eau plus élevé est utilisé pour délimiter le bassin. Pour des ordres de cours d’eau plus élevés, moins de cours d’eau sont reconnus dans les simulations de SWAT, ce qui a engendré une diminution du routage des sédiments et des processus en rivière, ce qui a ensuite conduit à une moindre déposition dans les cours d’eau ; ainsi de fortes pertes en sédiments ont été obtenues à l’exutoire du bassin. Cependant, moins de processus en rivière conduit à moins de processus sur l’azote au sein du cours d’eau ; et ainsi à des pertes moindres en NT. Globalement, les simulations de SWAT ont donné les meilleures performances lorsque le deuxième ordre de cours d’eau a été utilisé pour les délimitations en comparaison aux données observées de l’USGS, suivies par le troisième ordre. Par conséquent, de manière à représenter complètement les caractéristiques du bassin pour réaliser des simulations SWAT, un ordre de cours d’eau plus élevé que 3 n’est pas recommandé pour la délimitation du bassin. [ABSTRACT FROM AUTHOR]