ANALYSE DE LA VARIABILITE DES PARAMETRES CARACTERISTIQUES DE L'HYDROLOGIE D'UN BASSIN VERSANT ET MODELISATION DES CRUES EN PRESENCE DE DONNEES HYDROLOGIQUES SUCCINCTES PDF Download
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Author: ANITA.. SCHOBER-EIMER
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Languages : fr
Pages : 299
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Book Description
LE BUT DE CETTE ETUDE EST D'ELABORER UNE STRATEGIE DE PREDETERMINATION OU MEME DE PREVISION SUR LES BASSINS POUR LESQUELS LES DONNEES HYDROMETEOROLOGIQUES SONT RARES OU INEXISTANTES. DANS UNE PREMIERE PARTIE DEUX METHODES SUSCEPTIBLES D'APPORTER RAPIDEMENT DES INFORMATIONS HYDROLOGIQUES SONT EXPLORES: UNE METHODE EXPERIMENTALE A BASE DE SIMULATIONS DE PLUIE PHYSIQUE SUR DIVERSES PETITES PARCELLES D'UN BASSIN VERSANT S'AVERE DIFFICILE A METTRE EN UVRE NOTAMMENT SI LE SOL EST COUVERT DE VEGETATION. L'AUTRE APPROCHE EST STATISTIQUE. EN ANALYSANT LES EVENEMENTS PLUIE-DEBIT FAIBLES A MOYENNEMENT FORTS SUR CINQ BASSINS VERSANTS DONT QUATRE DANS LA REGION MEDITERRANEENNE ET UN EN AFRIQUE, NOUS TENTONS DE DECOUVRIR LES EVOLUTIONS DES REACTIONS D'UN BASSIN VERSANT EN VUE D'UNE EXTRAPOLATION EN SITUATION EXTREME. ON EXAMINE AINSI QUELLES SONT LES GRANDEURS CARACTERISTIQUES DE LA PLUIE ET DE L'ETAT INITIAL D'UN BASSIN VERSANT QUI JOUENT UN ROLE SUR LA FONCTION DE PRODUCTION ET SUR LA FONCTION DE TRANSFERT. ON ETUDIE EN PARTICULIER LA VARIABILITE DE LA FONCTION DE TRANSFERT SUR UN BASSIN VERSANT DONNE. DANS LA DEUXIEME PARTIE ON PRESENTE DES ESSAIS DE MODELISATION EN PROFITANT DES RESULTATS ANTERIEURS. LE MODELE EMPIRIQUE INTITULE STORHY EST AJUSTE SELON NOS CRITERES. ON PROPOSE DEUX VERSIONS DU MODELE ; UNE VERSION AVEC TROIS VARIABLES D'INITIALISATION ET UN PARAMETRE ET UNE AUTRE VERSION PARAMETRIQUE SANS VARIABLES D'INITIALISATION. LES PERFORMANCES DE LA DERNIERE CATEGORIE SONT ETUDIEES ET COMPAREES A CELLES D'UN AUTRE MODELE (GR3H). LE MODELE AVEC TROIS VARIABLES D'INITIALISATION EST ANALYSE EN VUE DE SON UTILISATION DANS UN CONTEXTE DE DONNEES RARES ET SEMBLE DONNER DES RESULTATS ENCOURAGEANTS
Author: ANITA.. SCHOBER-EIMER
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Languages : fr
Pages : 299
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LE BUT DE CETTE ETUDE EST D'ELABORER UNE STRATEGIE DE PREDETERMINATION OU MEME DE PREVISION SUR LES BASSINS POUR LESQUELS LES DONNEES HYDROMETEOROLOGIQUES SONT RARES OU INEXISTANTES. DANS UNE PREMIERE PARTIE DEUX METHODES SUSCEPTIBLES D'APPORTER RAPIDEMENT DES INFORMATIONS HYDROLOGIQUES SONT EXPLORES: UNE METHODE EXPERIMENTALE A BASE DE SIMULATIONS DE PLUIE PHYSIQUE SUR DIVERSES PETITES PARCELLES D'UN BASSIN VERSANT S'AVERE DIFFICILE A METTRE EN UVRE NOTAMMENT SI LE SOL EST COUVERT DE VEGETATION. L'AUTRE APPROCHE EST STATISTIQUE. EN ANALYSANT LES EVENEMENTS PLUIE-DEBIT FAIBLES A MOYENNEMENT FORTS SUR CINQ BASSINS VERSANTS DONT QUATRE DANS LA REGION MEDITERRANEENNE ET UN EN AFRIQUE, NOUS TENTONS DE DECOUVRIR LES EVOLUTIONS DES REACTIONS D'UN BASSIN VERSANT EN VUE D'UNE EXTRAPOLATION EN SITUATION EXTREME. ON EXAMINE AINSI QUELLES SONT LES GRANDEURS CARACTERISTIQUES DE LA PLUIE ET DE L'ETAT INITIAL D'UN BASSIN VERSANT QUI JOUENT UN ROLE SUR LA FONCTION DE PRODUCTION ET SUR LA FONCTION DE TRANSFERT. ON ETUDIE EN PARTICULIER LA VARIABILITE DE LA FONCTION DE TRANSFERT SUR UN BASSIN VERSANT DONNE. DANS LA DEUXIEME PARTIE ON PRESENTE DES ESSAIS DE MODELISATION EN PROFITANT DES RESULTATS ANTERIEURS. LE MODELE EMPIRIQUE INTITULE STORHY EST AJUSTE SELON NOS CRITERES. ON PROPOSE DEUX VERSIONS DU MODELE ; UNE VERSION AVEC TROIS VARIABLES D'INITIALISATION ET UN PARAMETRE ET UNE AUTRE VERSION PARAMETRIQUE SANS VARIABLES D'INITIALISATION. LES PERFORMANCES DE LA DERNIERE CATEGORIE SONT ETUDIEES ET COMPAREES A CELLES D'UN AUTRE MODELE (GR3H). LE MODELE AVEC TROIS VARIABLES D'INITIALISATION EST ANALYSE EN VUE DE SON UTILISATION DANS UN CONTEXTE DE DONNEES RARES ET SEMBLE DONNER DES RESULTATS ENCOURAGEANTS
Author: International Association of Hydrological Sciences. Scientific Assembly
Publisher: IAHS Press
ISBN: 9781901502251
Category : Salinization
Languages : en
Pages : 374
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Author: Michel Lang
Publisher: Editions Quae
ISBN: 2759209601
Category : Political Science
Languages : fr
Pages : 236
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Ce guide méthodologique, réalisé pour le compte du ministère chargé de l’Écologie a pour objectif d’améliorer la qualité des études hydrologiques, d’assurer une certaine homogénéité dans le mode de détermination des crues de référence à l’échelle du territoire national, et d’exploiter au mieux les informations hydrologiques disponibles sur les événements passés. Il dresse un inventaire des différentes méthodes probabilistes de prédétermination des crues avec une série d’exemples d’application et une partie bibliographique. Il est destiné aux services de l’État chargés de l’instruction des PPR, et aux bureaux d’études et étudiants concernés par le risque inondation.
Author: Hélène Bessière
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Languages : fr
Pages : 322
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Dans la région Méditerranéenne les crues « éclair » représentent un risque des plus destructeurs ayant coûté la vie à de nombreuses personnes et entraînant des dommages matériels importants ces dernières années. Le groupe HydroEco de l’IMFT (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse) a développé le code MARINE (Modélisation de l'Anticipation du Ruissellement et des Inondations pour des évéNements Extrêmes) qui est un modèle hydrologique distribué à base physique pour la prévision de ce type de crues. Une méthode d'assimilation variationnelle de données, la méthode de l'état adjoint, est implémentée dans le modèle MARINE. Cette méthode considère les paramètres d'entrée comme des variables de contrôle du modèle et les optimise en minimisant les écarts entre les observations et les simulations par l'intermédiaire d'une fonction coût. Le bassin d'étude est le bassin versant du Gardon d'Anduze sur lequel nous disposons d'une base de données d'évènements extrêmes. Une analyse de sensibilité préliminaire permet d'identifier les paramètres les plus sensibles du modèle afin de réduire l'équifinalité. Une première application de la méthode de l'état adjoint est alors utilisée pour la calibration du modèle. Elle permet de tester la validité des hypothèses physiques en évaluant les performances du modèle puis de suggérer des pistes d'amélioration. Un jeu de paramètres consistant, cohérent avec les résultats de simulations utilisant une méthode de Monte Carlo, est alors identifié. Les hydrogrammes de crues obtenus sont compris dans une plage d'incertitude réduite. La seconde application de cette méthode s'intéresse à la prévision des crues par l'emploi de deux stratégies différentes. La première consiste à utiliser les informations à l'exutoire pendant la phase de montée de crue pour prédire ce pic de crue. La seconde consiste à utiliser les observations d'une station intermédiaire à l'amont du bassin pour prédire le débit à l'exutoire. Ces deux stratégies permettent une anticipation du pic de crue de quelques heures, résultat essentiel d'un point de vue opérationnel.
Author: Benoît Hingray
Publisher: EPFL Press
ISBN: 2880747988
Category : Hydraulic engineering
Languages : fr
Pages : 620
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Cet ouvrage sans équivalent en langue française expose les principales méthodes et techniques nécessaires à la réhabilitation, la réalisation, la planification d'aménagements utiles à la gestion des ressources en eau et des risques naturels associés. Il couvre les principaux thèmes de l'ingénierie des eaux de surface, de la production des écoulements à leur propagation en rivière ou au travers d'ouvrages spécifiques. Il traite de façon détaillée les problématiques des données, de la modélisation hydrologique alpine, la régionalisation et la production de scénarios météorologiques pour les analyses hydrologiques. Les sujets sont présentés de manière rigoureuse, les méthodes décrites dans le détail et leurs applications commentées sur la base de la vaste expérience des auteurs dans ce domaine. Un CD-Rom comportant plus de 150 expériences et études de cas est intégré à l'ouvrage. Ce livre s'adresse à un public exigeant et varié, professeurs, étudiants, chercheurs, ingénieurs, géographes, écologues et spécialistes de l'environnement et de l'aménagement du territoire concernés par la gestion des ressources hydriques.
Author: Aurélien Rossi
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 329
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Les grands bassins versants d'échelle continentale, comme le Mississippi, intègrent la réponse hydrologique aux changements climatiques et environnementaux (fluctuations du climat, précipitations, débits, flux sédimentaires) à de larges échelles spatiales et temporelles, mais également les modifications du milieu physique d'origine anthropique (changements d’occupation des sols, aménagements...), ce qui rend parfois difficile l'identification des liens entre la variabilité hydrologique et la variabilité climatique. Les principaux objectifs de ce travail sont de déterminer et de quantifier les relations entre la variabilité hydrologique et les fluctuations du climat (précipitations régionalisées, indices climatiques) à l'échelle du bassin versant du Mississippi et de ses principaux sous-bassins ; via l'utilisation de méthodes d'analyses spectrales adaptées à l'étude des processus instationnaires (analyse en ondelettes continues, analyse de la cohérence par ondelettes). La variabilité hydrologique du Mississippi et de ses principaux affluents est structurée par plusieurs modes de variabilité, s'exprimant de l'échelle annuelle aux échelles inter-annuelle (2-4 ans, 3-6 ans, 5-8 ans), décennale (8-16 ans, 12-16 ans) et à plus long terme (22 ans, 22-26 ans). Ces modes de variabilité sont fortement similaires à ceux observés dans les précipitations (avec une cohérence moyenne de 77% à 89% selon les sous-bassins), et opèrent aux mêmes échelles de temps que la variabilité des principales fluctuations du climat affectant la région (ENSO, PDO, AMO, NAO, NAM et PNA), préalablement identifiés et synthétisés par une méthodologie similaire. La variabilité des débits du bassin versant du Mississippi se trouve influencée par un ensemble de téléconnections (cohérence de 63% à 66% en moyenne avec l'ensemble des indices climatiques), opérant toutefois à différentes échelles spatiales et temporelles, et qui évoluent au cours du temps (relations à divers degrés suivant les différentes échelles de temps, le mode de variabilité du climat mis en jeu et le sous-bassin versant considéré). De plus, la variabilité hydrologique du Mississippi et de ses principaux affluents s'inscrit plus largement dans le cadre d'une rupture majeure du système climatique et des systèmes hydrologiques à l'échelle globale observée vers 1970, qui se traduit notamment par une augmentation et une plus forte variabilité des débits, ainsi que des changements de la composition spectrale des paramètres hydrologiques et climatiques. En ce sens, la construction d'un indice "hydro-climatique unifié" à été proposée en reprenant l'ensemble des caractéristiques globales du système climatique et celles plus spécifiques à l'échelle régionale (échelle des sous bassins versants). Enfin, même si la majorité des paramètres hydrologiques se trouve apparemment très fortement liée par les paramètres climatiques, d'autres facteurs, comme les modifications du milieu physique (occupation des sols, aménagements...), peuvent avoir une influence non-négligeable sur l’évolution de certains paramètres hydrologiques (hauts et bas débits), mais qui serait beaucoup plus localisée dans le temps et l'espace (i.e., elle ne serait pas associée à l'existence d'oscillations dans l'hydrologie). A l'exception des flux hydrosédimentaires, marqués par de profonds changements qui ont pu être reliés aux aménagements du bassin versant et quantifiés par une méthodologie de modélisation spectrale (diminution des flux de sédiments en suspension exportés à l'exutoire d’environ 2,25.108 t.an-1 sur la période 1950-1975), ces influences apparaissent spatialement localisées, et restent difficiles à caractériser. Outre leurs faibles contributions, ceci provient également du fait que ces modifications du milieu physique agissent simultanément avec d'autres facteurs pouvant modifier la réponse hydrologique, comme les changements observés dans le climat, qui reste le facteur principal des changements observés.
Author: Pierre-Alain Roche
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 2817801059
Category : Science
Languages : fr
Pages : 612
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Book Description
Cet ouvrage expose les connaissances hydrologiques les plus récentes sur la genèses des écoulements, les crues extrêmes et les étiages. Il fournit des conseils pratiques dans l’utilisation et l’interprétation des données. Il présente aussi des outils de modélisation qui peuvent être utilisés pour évaluer les risques hydrologiques et gérer des réserves hydrauliques en prenant appui sur les expériences récentes de leurs applications opérationnelles.
Author: François Guillet
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Cette these a pour objectif la mise au point d'une modelisation hydropedologique d'un bassin versant prealable a une modelisation des comportements hydriques de ce bassin. Les conceptions de la modelisation hydrologique sont traditionnellement orientees vers la recherche des crues maximales pour les etudes d'ouvrages d'art. Elles ont cependant evolue et se preoccupent egalement aujourd'hui d'etudier les phenomenes plus globalement en etudiant les besoins en eau des cultures et l'assainissement des sols. Nous exposons les principes et le fonctionnement theorique d'un modele hydropedologique spatialise. Il integre les differenciations spatiales du fonctionnement hydrique des sols d'un paysage restreint pour les besoins de l'experimentation a un bassin versant. Il permettra d'etudier la gestion des bilans d'eau d'une aire de reception des precipitations et d'evaluer sa contribution au ruissellement a la redistribution de l'eau dans le sol et vers la nappe et a sa consommation par la vegetation. Nous aborderons les concepts de base, la modelisation de la couverture pedologique en organisation de volumes hydropedologiques, la spatialisation du systeme pedologique, le fonctionnement hydrodynamique dans le temps et l'espace et l'ensemble des fonctions de transfert propres au transfert hydrique dans les sols. L'etude de terrain qui permet d'etablir cette modelisation recouvre la caracterisation physique du milieu. On etablit une base d'informations concernant le milieu physique d'un bassin versant du nord burkina faso en zone climatique sahelo-soudanienne, de substrat granitique fissure. Puis nous poursuivrons cette description generale par une approche plus precise de l'hydrologie du bassin versant: l'hydrographie, les fonctionnements hydrologiques elementaires des surfaces caracteristiques des aires contributives, et le comportement hydrique naturel des sols. La teledetection, l'analyse d'images permettent une bonne comprehension des repartitions spatiales des classes d'etats de surface et constituent un prealable utile a la modelisation. Cette modelisation en volumes hydropedologiques donne lieu a la compartimentation de la couverture pedologique aboutissant a un bassin compose de 17 sequences de volumes hydropedologiques de reference. L'ensemble des donnees du systeme d'information reunies au travers de la modelisation de la couverture pedologique, des etats de surfaces et de l'etude des proprietes hydropedologiques constitue la base de donnees physique du milieu. Le modele source modelise dans le temps et l'espace le devenir de l'eau entrant dans le systeme. On en examine la coherence des resultats, dans l'etat actuel de son developpement, en critiquant les informations issues du modele sous la forme de chroniques de lames ruisselees et d'evapotranspiration, de profils d'eau stockee: 1) au niveau de parcelles agronomiques experimentales constituant des micro bassins versants, 2) au niveau du bassin versant de 3 km#2. La modelisation du bassin versant sur deux annees contrastees permet generalement de confirmer les resultats obtenus, sur les parcelles, par ce modele et d'en evaluer assez clairement les limites
Author: Pierre-André Garambois
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
D'un point de vue climatique la région méditerranéenne est propice aux évènements pluvio-orageux intenses, particulièrement en automne. Ces pluies s'abattent sur des bassins versants escarpés. La promptitude des crues ne laisse qu'un temps très court pour la prévision. L'amplitude de ces crues dépend de la grande variabilité des pluies et des caractéristiques des bassins versants. Les réseaux d'observations ne sont habituellement pas adaptés à ces petites échelles spatiales et l'intensité des événements affecte souvent la fiabilité des données quand elles existent d'où l'existence de bassin non jaugés. La régionalisation en hydrologie s'attache à la détermination de variables hydrologiques aux endroits où ces données manquent. L'objectif de cette thèse est de contribuer à poser les bases d'une méthodologie adaptée à la transposition des paramètres d'un modèle hydrologique distribué dédié aux crues rapides de bassins versants bien instrumentés à des bassins versants non jaugés, et ce sur une large zone d'étude. L'outil utilisé est le modèle hydrologique distribué MARINE [Roux et al., 2011] dont l'une des originalités est de disposer d'un modèle adjoint permettant de mener à bien des calibrations et des analyses de sensibilité spatio-temporelles qui servent à améliorer la compréhension des mécanismes de crue et à l'assimilation de données en temps réel pour la prévision. L'étude des sensibilités du modèle MARINE aborde la compréhension des processus physiques. Une large gamme de comportements hydrologiques est explorée. On met en avant quelques types de comportements des bassins versants pour la région d'étude [Garambois et al., 2012a]. Une sélection des évènements de calibration et une technique de calibration multi évènements aident à l'extraction d'un jeu de paramètres par bassin versant. Ces paramétrisations sont testées sur des évènements de validation. Une méthode de décomposition de la variance des résultats conduit aux sensibilités temporelles du modèle à ses paramètres. Cela permet de mieux appréhender la dynamique des processus physiques rapides en jeu lors de ces crues [Garambois et al., 2012c]. Les paramétrisations retenues sont transférées à l'aide de similarités hydrologiques sur des bassins versants non jaugés, à des fins de prévision opérationnelle.
Author: Mustapha Hamaoui
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Book Description
La description des processus de transformation des précipitations (pluie et neige) en débit dans un bassin versant passe par le choix d'un modèle hydrologique adéquat. Les modèles hydrologiques conceptuels servent à prédire les débits dans les rivières à l'aide de plusieurs paramètres, qui n'ont pas toujours une signification physique. Les débits doivent être déterminés par calibration. Le choix d'une tel modèle repose sur son efficacité, c'est-à-dire sa capacité à fournir des jeux de paramètres permettant au modèle de donner des simulations satisfaisantes. (Perrin, 2002). La validation est l'étape qui suit la calibration où on s'assure que le modèle peut faire des prédictions exactes et reproductibles en dehors de la période sur laquelle il a été calibré (Vogel, 2003). La méthode la plus courante pour valider un modèle hydrologique sur un bassin versant est d'ajuster les données simulées avec les mesures de terrain. La structure de modèle et leurs paramètres associés ne sont pas uniques. Il peut exister plusieurs représentations mathématiques, ce qui risque d'influencer la précision des résultats fournis par le modèle. Dans la plupart des applications de modèles hydrologiques, les réponses simulées du bassin versant, autres que le débit, restent internes (des variables d'état) au modèle. Ceci peut rendre discutable la validité de la description du modèle au processus interne du bassin versant. Il existe plusieurs méthodes pour valider un modèle hydrologique (Seibert, 1997) mais il n'existe pas encore de méthode ou de critère quantitatif définitif pour rejeter un modèle de bassin versant (Vogel & Sankarasubramanian, 2003). La méthode de covariance-variance proposée par Vogel offre une méthodologie quantitative pour accepter ou rejeter un modèle de bassin versant. L'objectif de cette étude est de s'assurer de la capacité du modèle à décrire les échanges dans un bassin versant. La méthode de covariance-variance est basée sur l'aptitude du modèle à représenter la covariance des données métrologiques avec les données de sortie (débit) sans passer par l'étape de calibration. La calibration du modèle génère une erreur inévitable (Vogel & Sankarasubramanian, 2003). Afin de vérifier la pertinence de la méthode de la covariance et sa fiabilité, nous l'avons appliquée sur 125 bassins hydrographiques québécois jaugés par le département de l'expertise hydraulique du Québec (DEHQ), en nous servant des modèles hydrologiques GR4J (Perrin, Michel, & Andréassian, Improvement of a parsimonious model for streamflow simulation, 2003) à quatre paramètres, qui est couplé avec le module de neige CemaNeige (Valery, 2010), HBV (Lindstrom, Johansson, Persson, Gardelin, & Bergstrom, 1997) à dix paramètres, MOHYSE (Fortin & Turcotte, 2007) à dix paramètres et HMETS (Martel, Demeester, & Brissette, HMETS- A simple and efficient model for flow forecasting, climate studies and teaching hydrological modelling, 2014) à vingt et un paramètres. Pour chaque bassin, une période de 16 ans située entre 1980 et 2015 a été sélectionnée. La démarche consiste à effectuer un grand nombre de simulations (Monte Carlo) et s'appuie sur les données observées disponibles (débits, précipitations, température...) afin d'explorer exhaustivement l'espace des valeurs acceptables de débits obtenues par les quatre modèles. Le but est de réussir à tirer l'information des données disponibles pour un bassin et d'en déduire la structure du modèle la plus adaptée. Nos résultats montrent que les modèle GR4J et HMETS ont pu établir une relation entre un ensemble de données simulées obtenues par la méthode de Monte-Carlo et l'observation pour tous les bassins, alors que les modèles hydrologiques MOHYSE et HBV n'ont pas pu établir cette relation pour la majorité des bassins versants étudiés. Ces deux derniers modèles ont représenté les bassins versants moins bien que les autres modèles.
