APPRECIATION A L'AIDE D'UN MODELE EMPIRIQUE DES EFFETS D'ACTIONS ANTHROPIQUES SUR LA RELATION PLUIE-DEBIT A L'ECHELLE D'UN BASSIN VERSANT

APPRECIATION A L'AIDE D'UN MODELE EMPIRIQUE DES EFFETS D'ACTIONS ANTHROPIQUES SUR LA RELATION PLUIE-DEBIT A L'ECHELLE D'UN BASSIN VERSANT PDF Author: NILO.. OLIVEIRA NASCIMENTO
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Languages : fr
Pages : 550

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DANS CETTE ETUDE NOUS CONSIDERONS LES POSSIBILITES D'ELARGISSEMENT DU CHAMP D'APPLICATION D'UN MODELE EMPIRIQUE PLUIE-DEBIT, LE MODELE GR4J, DEVELOPPE AU CEMAGREF ET AU CERGRENE. DEUX ASPECTS SONT PRIS EN COMPTE: (I) LA MODELISATION DES PROCESSUS HYDROLOGIQUES DANS LES BASSINS VERSANTS DE COURS D'EAU INTERMITTENTS ET (II) LA MODELISATION DES PROCESSUS HYDROLOGIQUES DANS LES BASSINS VERSANTS SOUMIS A DES CHANGEMENTS AYANT POUR ORIGINE DES ACTIVITES ANTHROPIQUES. NOUS MENONS UNE DISCUSSION SUR L'INTERET DE LA RECHERCHE EN MODELISATION EMPIRIQUE, EN HYDROLOGIE, AFIN D'EN PRECISER LES BUTS, LES MOYENS UTILISES POUR Y PARVENIR, LE DEGRE DE SUCCES ESCOMPTE ET D'EXAMINER SI CETTE MODELISATION CONSTITUE UN CADRE FECOND PERMETTANT DE CONTRIBUER AU PROGRES SCIENTIFIQUE. LA REFLEXION EST CONDUITE EN CONSIDERANT LES CONTEXTES SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES D'UTILISATION DES MODELES. UNE ANALYSE DE LA PERFORMANCE DU PROCESSUS DE CALAGE PAR RECHERCHE LOCALE EMPLOYE DANS LE MODELE GR4J AVEC LE BUT D'EVALUER LE RISQUE DE MAUVAIS CALAGE EST FAIT AVANT D'ABORDER LE SUJET DES NON-STATIONNARITES D'ORIGINE ANTHROPIQUE, EN UTILISANT TROIS PROCESSUS DE CALAGE GLOBAL. LE PROCESSUS DE CALAGE USUEL DE GR4J EST SATISFAISANT. L'ETUDE DU COMPORTEMENT NON-STATIONNAIRE DES PROCESSUS HYDROLOGIQUES CAUSE PAR DES ACTIONS ANTHROPIQUES CONCERNE LE TEST DU MODELE DANS DES CONDITIONS DE STATIONNARITE DU BASSIN VERSANT EN TERMES D'OCCUPATION DES SOLS ET EN TERMES DE NON-STATIONNARITES INDUITES PAR L'INTERVENTION HUMAINE. ON ETUDIE LES CAS DE QUATRE BASSINS CONSIDERES COMME STATIONNAIRES, UN BASSIN SOUMIS AU DRAINAGE AGRICOLE ET UN BASSIN DONT LA COUVERTURE VEGETALE A ETE DETRUITE PAR UN INCENDIE. ON PEUT CONCLURE QUE LE DRAINAGE AGRICOLE, DANS LE CAS ETUDIE, NE PRODUIT PAS DE CHANGEMENTS SIGNIFICATIFS SUR LA RELATION PLUIE-DEBIT. LES QUATRE AUTRES BASSINS PRESENTENT DES COMPORTEMENTS NON-STATIONNAIRES. DONC, DANS LE CAS DE L'INCENDIE, ON NE PEUT PAS ATTRIBUER A LA DISPARITION DE LA COUVERTURE VEGETALE LES CHANGEMENTS DETECTES DANS LA RELATION PLUIE-DEBIT

Appréciation à l'aide d'un modèle empirique des effets d'actions anthropiques sur la relation pluie-débit à l'échelle d'un bassin versant

Appréciation à l'aide d'un modèle empirique des effets d'actions anthropiques sur la relation pluie-débit à l'échelle d'un bassin versant PDF Author: Nilo Oliveira Nascimento
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Dans cette étude nous considérons les possibilités d'élargissement du champ d'application d'un modèle empirique pluie-débit, le modèle Gr4j, développé au Cemagref et au Cergrene. Deux aspects sont pris en compte: (i) la modélisation des processus hydrologiques dans les bassins versants de cours d'eau intermittents et (ii) la modélisation des processus hydrologiques dans les bassins versants soumis à des changements ayant pour origine des activités anthropiques. Nous menons une discussion sur l'intérêt de la recherche en modélisation empirique, en hydrologie, afin d'en préciser les buts, les moyens utilisés pour y parvenir, le degré de succès escompté et d'examiner si cette modélisation constitue un cadre fécond permettant de contribuer au progrès scientifique. La réflexion est conduite en considérant les contextes scientifiques et technologiques d'utilisation des modèles. Une analyse de la performance du processus de calage par recherche locale employé dans le modèle Gr4j avec le but d'évaluer le risque de mauvais calage est fait avant d'aborder le sujet des non-stationnarités d'origine anthropique, en utilisant trois processus de calage global. Le processus de calage usuel de Gr4j est satisfaisant. L'étude du comportement non-stationnaire des processus hydrologiques cause par des actions anthropiques concerne le test du modèle dans des conditions de stationnarité du bassin versant en termes d'occupation des sols et en termes de non-stationnarités induites par l'intervention humaine. On étudie les cas de quatre bassins considérés comme stationnaires, un bassin soumis au drainage agricole et un bassin dont la couverture végétale a été détruite par un incendie. On peut conclure que le drainage agricole, dans le cas étudie, ne produit pas de changements significatifs sur la relation pluie-débit. Les quatre autres bassins présentent des comportements non-stationnaires. Donc, dans le cas de l'incendie, on ne peut pas attribuer à la disparition de la couverture végétale les changements détectés dans la relation pluie-débit

Vers une amélioration d'un modèle global pluie-débit au travers d'une approche comparative

Vers une amélioration d'un modèle global pluie-débit au travers d'une approche comparative PDF Author: Charles Perrin
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Languages : fr
Pages : 530

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IL EXISTE ACTUELLEMENT UN GRAND NOMBRE DE MODELES HYDROLOGIQUES CONCEPTUELS OU EMPIRIQUES GLOBAUX PERMETTANT DE SIMULER LA TRANSFORMATION DE LA PLUIE EN DEBIT A L'ECHELLE DU BASSIN VERSANT. NOTRE ETUDE COMPARATIVE A PERMIS DE TESTER 38 STRUCTURES DE MODELES SUR UN LARGE ECHANTILLON DE 429 BASSINS VERSANTS SITUES EN FRANCE, AUX ETATS-UNIS, EN AUSTRALIE, EN COTE D'IVOIRE ET AU BRESIL. LES STRUCTURES ONT TOUTES ETE EVALUEES DANS LE MEME CADRE DE TEST, AVEC LES MEMES DONNEES D'ENTREE. LEURS PARAMETRES ONT ETE CALES PAR UNE METHODE D'OPTIMISATION LOCALE QUI A PROUVE DE BONNES CAPACITES A IDENTIFIER UN OPTIMUM SATISFAISANT. LES PERFORMANCES EN TERME DE QUALITE DES SIMULATIONS DES DEBITS OBSERVES ONT ETE EVALUEES GRACE A UN ENSEMBLE DE CRITERES QUANTITATIFS, DONT CERTAINS CORRESPONDENT A DES FORMULATIONS NOUVELLES. LES TESTS REALISES INDIQUENT QU'UN FAIBLE NOMBRE DE PARAMETRES LIBRES (3 A 5) EST SUFFISANT POUR OBTENIR DES RESULTATS AUSSI SATISFAISANTS QUE DES STRUCTURES AVEC UN PLUS GRAND NOMBRE DE DEGRES DE LIBERTE, L'AUGMENTATION DE LEUR NOMBRE LIMITANT LA ROBUSTESSE DU MODELE. PAR AILLEURS, LA STRUCTURE DU MODELE JOUE UN ROLE PREPONDERANT SUR LA QUALITE DES SIMULATIONS. CERTAINS OUTILS MATHEMATIQUES CONTENUS DANS DIFFERENTES STRUCTURES APPARAISSENT COMPLEMENTAIRES ET LEUR ASSOCIATION AU SEIN D'UN MEME MODELE PERMET D'AMELIORER LES SIMULATIONS DE DEBIT. LA STRUCTURE DU MODELE SIMPLE GR3J A AINSI PU ETRE MODIFIEE POUR OBTENIR UNE STRUCTURE A QUATRE PARAMETRES PLUS SATISFAISANTE, AVEC NOTAMMENT UNE MEILLEURE SIMULATION DES ETIAGES.

Calcul de la lame ruisselée dans la modélisation pluie-débit

Calcul de la lame ruisselée dans la modélisation pluie-débit PDF Author: Daniel Sempere Torres (auteur en géoscience).)
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Ce memoire etudie les processus de production de la pluie efficace dans les modelisations globales (prenant le bassin versant comme une seule entite) de la relation pluie-debit a l'aide de la methode dpft. S'appuyant sur un ensemble de crues, cette methode permet d'identifier une fonction de transfert moyenne pour le bassin et un jeu de pluies efficaces propres a chaque crue. Celles-ci sont ensuite utilisees afin d'optimiser la fonction de production. Dans une premiere etape nous avons utilise trois modeles representantg les grandes familles des modeles globaux de fonction de production, et nous avons mesure leurs performances et limitations sur les donnees de deux bassins versants: le gardon d'anduze et le real collobrier. Les resultats obtenus ont montre la necessite d'introduire des informations complementaires de celles donnees par la lame moyenne de pluie brute. Dans une deuxieme etape, nous avons introduit de facon simplifiee la topographie du bassin et la variabilite spatiale de la pluie: a l'aide de la fonction de repartition d'un indice topographique et d'un indice de concentration de la pluie tombee, et sous l'hypothese que ces deux aspects jouent un role de second ordre par rapport a la description fournie par un modele global. Les resultats obtenus ont permis de proposer des ameliorations des modeles pluie-debit globaux, susceptibles d'etre utilises dans un contexte de prevision de crues

MISE AU POINT D'UN MODELE ELEMENTAIRE PLUIE-DEBIT AU PAS DE TEMPS JOURNALIER

MISE AU POINT D'UN MODELE ELEMENTAIRE PLUIE-DEBIT AU PAS DE TEMPS JOURNALIER PDF Author: EDIJATNO.
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Pages : 450

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LA TRANSFORMATION PLUIE-DEBIT EFFECTUEE PAR UN BASSIN VERSANT RESULTE D'UN ENSEMBLE TRES COMPLEXE DE PROCESSUS THEORIQUEMENT CONNUS MAIS DONT IL EST DIFFICILE, VOIRE IMPOSSIBLE, DE DECRIRE LES CONDITIONS AUX LIMITES. POURTANT UNE CERTAINE LOGIQUE EXISTE QUE L'ON PEUT REPRESENTER A L'ECHELLE D'UN BASSIN VERSANT PAR UN MECANISME ASSEZ SIMPLE. LE PROBLEME QUE L'ON A CHERCHE A RESOUDRE A ETE D'ESSAYER D'IDENTIFIER LE MECANISME LE PLUS SIMPLE QUI PUISSE RENDRE COMPTE DE FACON ACCEPTABLE DE CETTE TRANSFORMATION. POUR CELA UNE RECHERCHE SYSTEMATIQUE A ETE ENTREPRISE POUR BATIR UN TEL MECANISME A PARTIR D'OPERATEURS SIMPLES EGALEMENT A CONSTRUIRE. A PARTIR DES DONNEES DE 112 BASSINS VERSANTS EN FRANCE ON A PU VALIDER UN TEL MODELE EN SE LIMITANT A TROIS PARAMETRES A CALER SUR CHAQUE BASSIN. UNE ANALYSE STATISTIQUE SOMMAIRE A ETE ENTREPRISE POUR ESSAYER DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES CLIMATIQUES ET MORPHOLOGIQUES USUELLES SUR 3 PARAMETRES. LES RELATIONS OBTENUES PERMETTENT LA TRANSPOSITION D'UN BASSIN JAUGE A UN BASSIN VOISIN

Analyse critique et reformulation mathématique d'un modèle pluie-débit (GR4)

Analyse critique et reformulation mathématique d'un modèle pluie-débit (GR4) PDF Author: Yasmina Rakem
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Pages : 534

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GR4J est un modèle pluie-débit, empirique, global développé au CEMAGREF et au CEREVE. Il fonctionne au pas de temps journalier et possède quatre paramètres. Il permet, à partir de séries de pluies journalières et d'évaporations décadaires moyennes, de générer des débits journaliers à l'exutoire d'un bassin versant. Le but principal de ce travail consistait en l'extension du modèle en temps continue. Ce dernier tel qu'il est formulé ne se prêtait pas à un tel exercice. Le principal résultat original de cette thèse est la détermination d'une nouvelle version du modèle en substituant les expressions mathématiques de la version originale par des expressions continues et différentiables où certains paramètres (paramètres non liés au temps) sont stables par rapport aux pas de temps de discrétisation du modèle. La nouvelle version simple ainsi mise au point a été appliquée sur un échantillon de 60 bassins versants. Les résultats ont été comparés à ceux de la version originale et montrent une performance comparable de cette version à la version originale et présente une amélioration sensible des critères de qualité. Elle offre aussi de nouvelles perspectives quand à la régionalisation du modèle et donc son extension aux bassins non jaugés. En effet, dans cette version il semblerait possible de distinguer les paramètres dépendant du temps de ceux qui peuvent être reliés aux caractéristiques physiques des bassins. Certes, nos validations ont été faites sur des pas de temps supérieurs à la journée, mais une étude complémentaire à ce travail peut être menée sur des pas de temps plus fins. Autre particularité de cette version est son extension à différents pas de temps pour des applications en hydrologie qui nécessitent parfois des échelles de temps diverses.

Effet de la modification des données d'entrée et d'un changement de pas de temps sur la modélisation de la relation pluie-débit par GR4 et IHACRES

Effet de la modification des données d'entrée et d'un changement de pas de temps sur la modélisation de la relation pluie-débit par GR4 et IHACRES PDF Author: Sylvain Boudart
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Pages : 52

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Les deux objectifs de cette étude sont : Améliorer la modélisation de la relation pluie-débit sur le bassin versant de Dong Cao, tester l'hypothèse suivante : une meilleure représentation de la variation des données d'entrée des modèles augmente la qualité de la modélisation hydrologique. Deux stratégies ont été testées pour augmenter la qualité de la modélisation : Modifier les données d'entrée horaires des modèles pour qu'elles reflètent mieux les variations rapides, réduire le pas de temps de modélisation à 6 min. Les effets de cinq autres facteurs ont été étudiés sur les performances de 254 modélisations pluie-débit en utilisant une modélisation statistique qualitative : Effet du modèle utilisé (GR4 et IHACRES), effet de la fonction objectif, effet de la période de calage, effet des particularités de chaque bassin versant, effet de différents climats. Ce travail a montré la différence entre les valeurs des facteurs donnant les meilleurs résultats entre les bassins versants vietnamiens et a permis d'établir une stratégie de modélisation propre à chacun. Les stratégies de modification des données d'entrée testées ont donné des résultats intéressants même si leur amélioration reste modeste. Cette conclusion a été validée par l'étude des modélisations obtenues avec GR4 et IHACRES sur des bassins versants thaïlandais.

Représentation de l'urbanisation dans la modélisation hydrologique à l'échelle du bassin versant

Représentation de l'urbanisation dans la modélisation hydrologique à l'échelle du bassin versant PDF Author: Mohamed Saadi
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Afin de déterminer l'impact hydrologique de l'étalement urbain à venir, la modélisation hydrologique est très utile car elle permet de traduire les scénarios d'urbanisation en scénarios hydrologiques en tenant compte de la variabilité climatique. Malgré la diversité actuelle des modèles hydrologiques applicables sur les bassins urbanisés, ces modèles sont en général développés sur un nombre limité de bassins versants, ce qui pose la question de leur robustesse. L'objectif de cette thèse est de chercher une structure de modèle hydrologique capable de reproduire la relation pluie-débit pour un large échantillon de bassins versants urbanisés, situés en France et aux États-Unis, et caractérisés par différents niveaux d'étalement urbain. Pour ce faire, nous sommes partis d'une structure de modèle conceptuel (GR4H), fonctionnant au pas de temps horaire mais non dédiée aux bassins versants urbanisés. Pour arriver à nos objectifs, nous avons considéré quatre étapes : (1) la collecte et la préparation d'un large échantillon de données pour plus de 2000 bassins versants situés en France et aux États-Unis. L'analyse de la variabilité des coefficients de ruissellement de 852 bassins nord-américains a montré une dépendance non seulement au taux moyen d'imperméabilité totale (TIA), mais aussi aux conditions d'humidité du sol quel que soit le niveau d'étalement urbain du bassin versant ; (2) le test de la structure de départ sur les bassins fortement urbanisés. Cette étape a montré l'aptitude des paramètres du modèle GR4H à traduire les spécificités du comportement hydrologique en contexte urbanisé ; (3) la régionalisation des paramètres de la structure de départ GR4H pour les lier à la fraction du couvert urbain. Les relations de régression obtenues ont été performantes mais peu sensibles à la caractérisation du couvert urbain ; (4) la modification pas-à-pas de la structure de GR4H en rajoutant le ruissellement sur les surfaces imperméables, et en variant le partage entre écoulement rapide et écoulement lent en fonction de chaque bassin. L'évaluation de ces modifications sur 273 bassins versants urbanisés a indiqué une amélioration de la simulation des écoulements surtout lors des périodes sèches et des périodes de crue. Les paramètres rajoutés ont montré une forte dépendance au taux moyen d'imperméabilité totale. Les travaux de cette thèse montrent un exemple de démarche constructive de développement de modèle hydrologique, par laquelle nous avons réussi à améliorer la représentation de l'urbanisation au sein du modèle tout en obtenant de meilleurs résultats en comparant avec des séries observées. Un effort de régionalisation de la nouvelle structure en exploitant des mesures de fragmentation du paysage urbain permettra une étude d'impact de différents schémas d'urbanisation future sur la réponse hydrologique.

Étude statistique et comparative de modèles conceptuels hydrologiques pour des bassins versants de la province du Québec, Canada

Étude statistique et comparative de modèles conceptuels hydrologiques pour des bassins versants de la province du Québec, Canada PDF Author: Mustapha Hamaoui
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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.

Contribution à la prévision des crues sur le bassin du Lez

Contribution à la prévision des crues sur le bassin du Lez PDF Author: Mathieu Coustau
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Pages : 230

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Les crues « éclair » parfois dévastatrices qui touchent les bassins versants méditerranéens du Sud de la France sont difficiles à anticiper. Leur prévision passe par l'utilisation de modèles pluie-débit, dont l'efficacité est encore limitée par les incertitudes liées notamment à la variabilité spatiale des pluies méditerranéennes et à la caractérisation de l'état hydrique initial des hydrosystèmes. Dans le cas de bassins karstiques, à ces incertitudes s'ajoutent celles liées à la dynamique des aquifères et à leur rôle sur la formation des crues. La première partie de ce travail de thèse propose un modèle pluie-débit horaire, distribué, événementiel et parcimonieux pour reproduire les crues « éclair » à l'exutoire du bassin karstique du Lez (Montpellier) de 114 km2. Le modèle est évalué non seulement sur la qualité des simulations de débits mais aussi sur la qualité de son initialisation obtenu grâce à une relation entre sa condition initiale et divers indicateurs de l'état hydrique de l'hydrosystème. Calibré sur 21 épisodes de crues, le modèle fournit des simulations satisfaisantes, et sa condition initiale est significativement corrélée à l'indice d'humidité Hu2 du modèle SIM de Météo-France ou à la piézométrie dans l'aquifère du Lez. Les pluies mesurées par radar en début d'automne sont de bonne qualité et conduisent à une amélioration des simulations de débit et de l'estimation de la condition initiale du modèle. En revanche, les pluies mesurées par radar en fin d'automne sont de moindre qualité et n'améliorent pas les simulations. Face aux incertitudes liées à la paramétrisation du modèle ou à l'estimation des pluies radar, la deuxième partie du travail de thèse analyse l'apport de l'assimilation des débits observés pour corriger en temps réel les paramètres les plus sensibles du modèle et notamment sa condition initiale ou les pluies radar en entrée du modèle. La procédure d'assimilation de données a été mise en place à l'aide du coupleur PALM, qui permet de relier modèle hydrologique à l'algorithme d'assimilation. La correction de la condition initiale du modèle permet généralement d'améliorer les prévisions (sous hypothèse de pluie future connue); la correction de la pluie a des effets similaires. Néanmoins les limites de cette correction sont atteintes dans le cas où le modèle ne reproduit pas de façon satisfaisante la partie initiale de montée des eaux, ce qui pourra être amélioré par la suite. Finalement, ce travail de thèse montre que la complexité d'un bassin karstique peut être représentée efficacement à l'aide d'un nombre réduit de paramètres, pour simuler les débits, et contribue à l'amélioration des outils opérationnels pour la prévision des crues.

Estimation des valeurs extrêmes de débit par la méthode Shyreg

Estimation des valeurs extrêmes de débit par la méthode Shyreg PDF Author: Yoann Aubert
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Languages : fr
Pages : 321

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La connaissance des débits de crue reste un axe de recherche important en hydrologie pour la conception des aménagements des cours d’eau, le dimensionnement des ouvrages de franchissement et la protection des zones urbaines. L’équipe de recherche en hydrologie du Cemagref d’Aix-en-Provence a réalisée le développement d’une approche par simulation de scénarios de crue, basée sur le couplage d’un générateur de chroniques de pluies horaires et d’un modèle de transformation de la pluie en débit. Cette approche, appliquée à l’échelle du kilomètre carré (simulation ponctuelle de chronique de pluies et modélisation hydrologique sur petit bassin versant) permet la génération de multiples chroniques de pluies et de débits d’où l’on extrait des distributions de fréquences de leurs caractéristiques (pluie et débit maximums de différentes durées). Une fois régionalisée, l’approche fournit une cartographie de l’aléa pluvial et débimétrique à l’échelle de la France. Les débits à l’éxutoire d’un bassin versant sont alors estimés par une règle d’agglomération des débits aux différents pixels qui constituent le bassin versant, prenant en compte l’abattement statistique de la pluie sur le bassin et l’abattement hydraulique dans le réseau de drainage. C’est le principe de la méthode SHYREG. Le développement opérationnel a fait appel à des hypothèses successives de simplifications qui ont été revues dans ce travail de thèse. L’objectif était donc d’apporter des améliorations dans la modélisation pluie-débit utilisée afin de répondre aux problèmes suivants : quelle est la validité du domaine géographique d’application de la méthode ? quelle est la validité du domaine extrapolation fréquentielle de la méthode ? Les différentes hypothèses dans la méthode ont toutes une interaction les unes avec les autres, ce qui rend leur étude particulièrement difficile. Une hiérarchisation des hypothèses a été faite, en fonction de leur caractère plutôt général (indépendant des bassins versants et soumis à un calage global), ou plutôt local (dépendant du bassin et soumis à un calage local). Dans ce contexte, on traite des points suivants: - L’amélioration de la fonction d’agglomération des débits qui permet de passer du pixel à l’exutoire d’un bassin. La reformulation de cette règle d’abattement a permis d’élargir la gamme de superficie des bassins où la méthode reste applicable. - La prise en compte d’un débit de base dans la modélisation hydrologique des crues a permis d’améliorer les performances en dehors de sa zone de développement (hors bassins méditerranéens). - L’étude de l’équifinalité de certains paramètres a permis de proposer une extrapolation vers les fréquences rares, en fonction de différents critères. Cette approche « multi-critère » est un moyen de faire un choix sur les hypothèses les plus probables d’une méthode dans le cas particulier de l’extrapolation en fréquence, où il existe peu d’information pour valider. Sur l’ensemble de ces points, on s’est appuyé sur un large échantillon de bassins versants regroupant l’ensemble des réponses hydrologiques possibles (bassin à influence méditerranéen, pluvio-nival, remontée de nappe). D’autre part, on dispose de quantiles de débit (pour les fréquences courantes et les fréquences extrêmes) issus de l’application d’autres méthodes que l’on a confronté avec les quantiles SHYREG.