LCRR ISEE system / Système ISEE

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To evaluate the benefits and drawbacks associated with flood mitigation alternatives, the LCRR Study developed an integrative tool allowing quantification of a broad scope of flood impacts: the Integrated Social Economic and Environmental (ISEE) system (Roy et al ,2022). This integrative tool is a Python-based program using a georeferenced database specialized for modelling aquatic and riparian areas. It allows the user to simulate floods and estimate the impacts of water level variations throughout the water body and floodplain, over decades. The ISEE system uses performance indicators (PIs) to quantify impacts with different metrics, based on the relation between water levels and various social, economic, environmental components and indigenous cultural resources. PIs were developed in collaboration with over 40 experts from various fields and members of Indigenous communities in Canada and the United States. To take into account the natural hydrological variability of the system, simulations are run at a quarter monthly (QM) time-step over a reference period of 94 years (1925-2018). For each time-step, the ISEE system yields results on a 10 m (33 ft.) regular grid covering a study area of 250,000 ha (618,000 acres), To evaluate the impacts of each alternative, simulations can be compared to a Baseline scenario (no flood mitigation). 

For more information on the ISEE system components and functioning, see Roy et al. (2022). 

For information on how to install and run the ISEE system, see the ISEE system specification sheet in the data repository including a user guide. 

Pour évaluer les avantages et les inconvénients associés aux mesures de mitigation des inondations, l'étude LCRR a développé un outil de modélisation intégrée permettant de quantifier un large éventail d'impacts des inondations : le système intégré social économique and environmental (ISEE, Roy et al. 2022). Le système ISEE est un programme en langage Python utilisant une base de données géoréférencées spécialisée dans la modélisation des zones aquatiques et riveraines. Il permet à l'utilisateur de simuler des inondations et d'estimer les impacts des variations du niveau d'eau dans l'ensemble du plan d'eau et de la plaine inondable sur des décennies. Le système ISEE utilise des indicateurs de performance (IPs) s’appuyant sur la relation entre les niveaux d'eau et diverses composantes sociales, économiques et environnementales, ainsi que les ressources culturelles autochtones. Les IPs ont été élaborés en collaboration avec plus de 40 experts de divers domaines et des membres de communautés autochtones du Canada et des États-Unis. Pour tenir compte de la variabilité hydrologique naturelle du système, les simulations sont effectuées à un pas de temps du quart de mois sur une période de référence de 94 ans (1925-2018). Pour chaque pas de temps, le système ISEE fournit des résultats sur une grille régulière de 10 m (33 pieds) couvrant une zone d'étude de 250 000 ha (618 000 acres). Pour évaluer les impacts de chaque alternative, les simulations peuvent être comparées à un scénario de référence (aucune atténuation des inondations). 

Pour plus d'informations sur les composantes et le fonctionnement du système ISEE, voir Roy et al. (2022). 

Pour plus d'informations sur la façon d'installer et de faire fonctionner le système ISEE, voir la fiche technique du système ISEE dans le répertoire de données, qui comprend un guide d'utilisation. 

For each ISEE run, a performance indicator and a flood mitigation scenario (baseline or selected alternative) needs to be defined by the user. 

The key components of the ISEE system are the following: 

1. Water level time series (HTS): Levels and flows at key locations (Lake outlet, St-Jean shoal control section) provided by the LCRR water balance model, for the baseline and flood mitigation scenarios (Champoux et al. 2019). 
2. 2D hydrodynamic simulation datasets: Continuous water levels and velocities scenarios (10 cm increments) modeled with the H2D2 software. Given the presence of dams along the river (Chambly dam and Saint-Ours dams), distinct models were developed in different river reaches to account for the singularities of each section. Datasets associated to each mitigation measure are available. 
3. ISEE interpolator: Spatio-temporal interpolator generating water level and flow maps based on water level conditions at specific time steps provided by component 1. HTS.
4. Digital elevation model: Topographic and bathymetric data of the water body and floodplain used to estimate water depths, slopes used in PIs calculation.
5. Geospatial datasets: Various datasets used to calculate PIs (e.g. building characteristics, crop distribution and rotation, land use, etc.)
6. Performance indicators response functions: Empirical or theoretical equations used to characterize social, economic and environmental impacts based on water level or water level variations provided by 3. and PI related variables 6. 

Pour chaque exécution du système ISEE, l'utilisateur doit définir un indicateur de performance et un scénario de mitigation des inondations (scénario de référence ou mesure de mitigation sélectionnée). 

Les composantes clés du système ISEE sont les suivantes : 

1. Séries temporelles des niveaux d'eau (HTS): Niveaux et débits à des endroits clés (sortie du lac, section de contrôle du haut-fond de St-Jean) fournis par le modèle de bilan hydrique LCRR, pour le scénario de référence et les scénarios de mesures de mitigation des inondations (Champoux et al. 2019). 
2. Ensemble de données de simulation hydrodynamique 2D: Scénarios de niveaux d'eau et de vitesses spatialement continus (incréments de 10 cm) modélisés avec le logiciel H2D2. Compte tenu de la présence de barrages le long de la rivière (barrage de Chambly et Saint-Ours), des modèles distincts ont été développés dans différents tronçons de la rivière pour tenir compte des singularités de chaque section. Des ensembles de données propres à chaque mesure de mitigation étudiées sont disponibles. 
3. Interpolateur ISEE: Interpolateur spatio-temporel générant des cartes de niveau d'eau et de débit basées sur les conditions de niveau d'eau à des pas de temps spécifiques fournis par la composante 1. HTS. 
4. Modèle altimétrique numérique: Données topographiques et bathymétriques du plan d'eau et de la plaine d'inondation utilisées pour estimer les profondeurs et les pentes utilisées dans le calculs des IPs. 
5. Ensembles de données géospatiales: Divers jeux de données utilisés pour calculer les IPs (par exemple, les caractéristiques des bâtiments, la distribution et rotation des cultures, l'utilisation du sol, etc.).
6. Fonctions de réponse des indicateurs de performance: Équations empiriques ou théoriques utilisées pour caractériser les impacts sociaux, économiques et environnementaux en fonction du niveau d'eau ou des variations du niveau (3.) et des variables liées à l'IP (5.).

The LCRR water balance model, including input data and calibration files can be downloaded here (link coming soon).  

Le modèle de bilan hydrique du LCRR, incluant les données d’entrée et de calibration peut être téléchargé ici (lien à venir). 

Water balance model / Modèle de bilan hydrique Boudreau, P., Morin, J. & Champoux, O. (2019). Water balance model and Net Basin Supply to Lake Champlain (Technical Note TN-124). Quebec, Canada: Meteorological Service of Canada, Environment and Climate Change Canada. 

Champoux, O, Boudreau, P. & Morin, J. (2022) Lake Champlain and Richelieu River Water Balance Model Net basins supplies & mitigation measures, level and discharge time-series. Technical Note. NT-126. Hydrodynamic & Ecohydraulic Section, National hydrologic Service, Meteorological Service of Canada, Environment and Climate Change Canada, Québec. March 2022, 77 p. 

 Integrated Socio-Economic Environmental System  /  Système intégré Social Économique Environnemental  Roy, M., Fortin, N., Poirier, G., Gosselin, R., Thériault, D., Maranda, A., Champoux, O., Bachand, M. et Morin, J. (2022). Système intégré social, économique et environnemental (ISEE) : Étude du lac Champlain et de la rivière Richelieu (2017-2022). Environnement et Changement climatique Canada - Section hydrodynamique et écohydraulique. RT-155, 62 pp.