ETUDE ET MODELISATION HYDROPEDOLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT ET MODELISATION DES COMPORTEMENTS HYDRIQUES DE CE BASSIN (UTILISTION DU MODELE SOURCE) PDF Download
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Author: François Guillet
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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: François Guillet
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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: François Guillet
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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: MARIELLE.. DELHOM
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Pages : 185
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NOUS PRESENTONS DANS CE MEMOIRE UNE APPROCHE ORIGINALE DE MODELISATION ET DE SIMULATION ORIENTEE OBJET DE SYSTEMES COMPLEXES. CE TYPE D'APPROCHE PEUT ETRE MIS EN UVRE POUR LES RAISONS SUIVANTES: PREVISION DU COMPORTEMENT D'UN SYSTEME, GESTION (OU CONTROLE) D'UN SYSTEME ET CONCEPTION DE NOUVEAUX SYSTEMES OU AMELIORATION DE SYSTEMES. LES TRAVAUX PRESENTES CONCERNENT L'ETUDE DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT ET PLUS PARTICULIEREMENT L'ELABORATION D'UN MODELE DE SIMULATION INCREMENTAL D'UN BASSIN VERSANT. CETTE ETUDE PERMET D'ILLUSTRER, SUR UN CAS CONCRET, L'APPROCHE PROPOSEE. CETTE APPROCHE PERMET EN PARTICULIER: GRACE A L'UTILISATION DES HIERARCHIES DE DESCRIPTION, D'ABSTRACTION ET TEMPORELLES, DE PRENDRE EN COMPTE LA COMPLEXITE DU SYSTEME ETUDIE ; DE DEFINIR UNE APPROCHE DE SIMULATION EVOLUTIVE, PERMETTANT DE PRENDRE EN COMPTE FACILEMENT LES DIFFERENTES MODIFICATIONS NECESSAIRES A LA MISE AU POINT DU MODELE ; D'ETABLIR UN LIEN ENTRE LES PARAMETRES DU MODELE PHYSIQUE ET CEUX DU MODELE DE SIMULATION EN DEFINISSANT DES VUES LOCALES DU SYSTEME. L'ORIGINALITE DE NOTRE APPROCHE EST, D'UNE PART, DE COMBINER UN FORMALISME DE SPECIFICATION DE SYSTEMES A EVENEMENTS DISCRETS A UN FORMALISME DE MODELISATION HIERARCHISEE-MULTIVUES ET, D'AUTRE PART, D'UTILISER LES CONCEPTS DE L'APPROCHE ORIENTEE OBJET POUR MODELISER ET SIMULER LE COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT. L'INTEGRATION DE CES DIFFERENTES APPROCHES PERMET DE DEFINIR L'ARCHITECTURE DU SIMULATEUR DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT. CETTE ARCHITECTURE PERMET EN PARTICULIER DE TRAITER INDEPENDAMMENT LA PARTIE MODELISATION ET LA PARTIE SIMULATION, CE QUI FACILITE LA MISE AU POINT DU MODELE DE SIMULATION. UN LOGICIEL DE SIMULATION A ETE REALISE ET EXPERIMENTE SUR DES DONNEES REELLES ; L'APPROCHE PROPOSEE A AINSI PU ETRE VALIDEE. ENFIN, GRACE A LA SEPARATION EXPLICITE ENTRE LES ASPECTS MODELISATION ET LES ASPECTS SIMULATION, L'APPROCHE PROPOSEE PEUT ETRE AUSSI UTILISEE POUR L'ETUDE D'AUTRES SYSTEMES
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.
Author: JAMSHID.. SALAHSHOUR DEHCHIALI
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Pages : 278
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ACTUELLEMENT, A LA PERIPHERIE DES AGGLOMERATIONS, SE DEVELOPPE UNE FORME URBAINE PARTICULIERE, CONSTITUEE D'UN MELANGE D'HABITAT INDIVIDUEL PLUS OU MOINS DIFFUS, DE ZONES D'ACTIVITE ET DE COMMERCE, ETC., OCCUPANT PEU A PEU DES ZONES CULTIVEES OU NATURELLES. LES BASSINS VERSANTS POSSEDANT CE TYPE D'OCCUPATION DES SOLS, QUE NOUS QUALIFIERONS DE PERIURBAINS, ONT UN FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE SPECIFIQUE. CE FONCTIONNEMENT EST CARACTERISE PAR LA COEXISTENCE DE DEUX TYPES DE SURFACES AUX COMPORTEMENTS TRES DIFFERENTS ET DE DEUX SYSTEMES D'ECOULEMENT EN INTERACTION (LE RESEAU HYDROGRAPHIQUE NATUREL ET LE RESEAU D'ASSAINISSEMENT PLUVIAL). L'OBJET DE CETTE ETUDE EST LA MISE AU POINT D'UN MODELE PERMETTANT LA REPRESENTATION DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE DES BASSINS VERSANTS PERIURBAINS, EN PARTICULIER VIS-A-VIS DES PHENOMENES DE RUISSELLEMENT. LE MODELE DEVRA ETRE CAPABLE DE REPRESENTER DE FACON CONTINUE L'EVOLUTION DU COMPORTEMENT DU BASSIN VERSANT AU FUR ET A MESURE DE SON URBANISATION. LE MODELE PROPOSE SE COMPOSE DE TROIS MODULES : UN MODULE URBAIN, UN MODULE RURAL ET UN MODULE DEVERSOIR D'ORAGE. LE MODULE URBAIN REPRESENTE LE FONCTIONNEMENT DE LA PARTIE URBAINE DU BASSIN VERSANT PERIURBAIN, LE MODULE RURAL CELUI DE LA PARTIE RURALE, ET LE MODULE DEVERSOIR D'ORAGE PERMET D'ESTIMER LA QUANTITE D'EAU DU RESEAU URBAIN QUI SE DEVERSE DANS LE MILIEU RURAL. L'ETUDE DE SENSIBILITE DU MODELE, EFFECTUEE POUR DIFFERENTS TYPES DE PLUIES (FAIBLE, MOYENNE ET FORTE) A PERMIS DE REDUIRE A 12 LE NOMBRE DE PARAMETRES DE CALAGE. LE MODELE A ENSUITE ETE CALE ET VALIDE EN UTILISANT LES DONNEES HYDROLOGIQUES DE QUATRE SITES EXPERIMENTAUX (DEUX SITES URBAINS, UN SITE RURAL ET UN SITE PERIURBAIN). LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QUE LE MODULE URBAIN SIMULE TRES BIEN LA TRANSFORMATION DE LA PLUIE EN ECOULEMENT POUR LES PLUIES FAIBLES ET MOYENNES. LE MODULE RURAL SIMULE DE FACON SATISFAISANTE LA REPONSE HYDROLOGIQUE DE LA PARTIE RURALE. ENFIN, L'ENSEMBLE DU MODELE DONNE DES RESULTATS EGALEMENT SATISFAISANTS POUR LES PLUIES FAIBLES ET MOYENNES SUR LE BASSIN PERIURBAIN TESTE. EN RAISON DE LA NON DISPONIBILITE DE DONNEES OBSERVEES SUR DES PLUIES FORTES, AUCUNE VALIDATION DU MODELE N'A ETE FAITE POUR CE TYPE DE PLUIE.
Author: Geneviève Ali
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Book Description
Alors que certains mécanismes pourtant jugés cruciaux pour la transformation de la pluie en débit restent peu ou mal compris, le concept de connectivité hydrologique a récemment été proposé pour expliquer pourquoi certains processus sont déclenchés de manière épisodique en fonction des caractéristiques des événements de pluie et de la teneur en eau des sols avant l'événement. L'adoption de ce nouveau concept en hydrologie reste cependant difficile puisqu'il n'y a pas de consensus sur la définition de la connectivité, sa mesure, son intégration dans les modèles hydrologiques et son comportement lors des transferts d'échelles spatiales et temporelles. Le but de ce travail doctoral est donc de préciser la définition, la mesure, l'agrégation et la prédiction des processus liés à la connectivité hydrologique en s'attardant aux questions suivantes : 1) Quel cadre méthodologique adopter pour une étude sur la connectivité hydrologique ?, 2) Comment évaluer le degré de connectivité hydrologique des bassins versants à partir de données de terrain ?, et 3) Dans quelle mesure nos connaissances sur la connectivité hydrologique doivent-elles conduire à la modification des postulats de modélisation hydrologique ? Trois approches d'étude sont différenciées, soit i) une approche de type « boite noire », basée uniquement sur l'exploitation des données de pluie et de débits sans examiner le fonctionnement interne du bassin versant ; ii) une approche de type « boite grise » reposant sur l'étude de données géochimiques ponctuelles illustrant la dynamique interne du bassin versant ; et iii) une approche de type « boite blanche » axée sur l'analyse de patrons spatiaux exhaustifs de la topographie de surface, la topographie de subsurface et l'humidité du sol. Ces trois approches sont ensuite validées expérimentalement dans le bassin versant de l'Hermine (Basses Laurentides, Québec). Quatre types de réponses hydrologiques sont distingués en fonction de leur magnitude et de leur synchronisme, sachant que leur présence relative dépend des conditions antécédentes. Les forts débits enregistrés à l'exutoire du bassin versant sont associés à une contribution accrue de certaines sources de ruissellement, ce qui témoigne d'un lien hydraulique accru et donc d'un fort degré de connectivité hydrologique entre les sources concernées et le cours d'eau. Les aires saturées couvrant des superficies supérieures à 0,85 ha sont jugées critiques pour la genèse de forts débits de crue. La preuve est aussi faite que les propriétés statistiques des patrons d'humidité du sol en milieu forestier tempéré humide sont nettement différentes de celles observées en milieu de prairie tempéré sec, d'où la nécessité d'utiliser des méthodes de calcul différentes pour dériver des métriques spatiales de connectivité dans les deux types de milieux. Enfin, la double existence de sources contributives « linéaires » et « non linéaires » est mise en évidence à l'Hermine. Ces résultats suggèrent la révision de concepts qui sous-tendent l'élaboration et l'exécution des modèles hydrologiques. L'originalité de cette thèse est le fait même de son sujet. En effet, les objectifs de recherche poursuivis sont conformes à la théorie hydrologique renouvelée qui prône l'arrêt des études de particularismes de petite échelle au profit de l'examen des propriétés émergentes des bassins versants telles que la connectivité hydrologique. La contribution majeure de cette thèse consiste ainsi en la proposition d'une définition unifiée de la connectivité, d'un cadre méthodologique, d'approches de mesure sur le terrain, d'outils techniques et de pistes de solution pour la modélisation des systèmes hydrologiques.
Author: Romuald Hounyeme
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Languages : fr
Pages : 83
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Les processus de gestion et d'aménagements au Sahel, et en particulier à Tougou, constituent à l'heure du dérèglement climatique et de la dégradation très avancée des ressources naturelles, une priorité on ne peut plus majeure. Ceci explique d'ailleurs tout l'intérêt de plus en plus grandissant du nombre des études qui portent sur des thématiques relatives aux techniques de conservation des eaux et des sols (CES) vues que celles-ci, ont pour objectifs la protection des terres, la lutte contre l'érosion, la mobilisation et la maitrise des eaux de ruissellements ainsi que l'amélioration de la production agricole et semblent être les seules solutions du moment. Ces objectifs, font largement appel aux connaissances et aux méthodes de l'hydrologie. L'un des défis de l'hydrologie face aux enjeux climatiques de ces dernières années réside non seulement dans la mise au point de modèles de simulation du comportement des bassins versants afin d'établir des prévisions sur les effets probables d'événement climatiques exceptionnels ou non, mais également dans la meilleure planification de l'aménagement et de la gestion des territoires. La problématique de ce travail de recherche repose sur le développement d'un outil qui soit capable d'une part de modéliser en continue les paramètres du bilan hydrologique, tout en les estimant et d'autre part qui soit en mesure de montrer les différents chemins suivis par l'eau ruisselée sur le versant au travers d'une analyse spatiale sous SAGA-GIS. La tentative de réponse à ces questionnements a nécessité, l'adaptation de la méthode SCS-CN empirique au contexte sahélien où les processus hortoniens prédominent, puis sa transcription dans un algorithme python en vue de son automatisation et de son interaction avec les SIG. Dans la perspective de la connaissance en temps réel de la situation hydrologique d'un bassin versant dans son intégralité, l'analyse spatiale et comportementale du bassin versant (BV) a conduit à le diviser en trois classes d'occupation de sols supposées homogènes. La stratégie globale employée, consistait à évaluer ou à simuler grâce au modèle SCS-CN modifié, les caractéristiques CN, lamax, Smax, lnf et Lr du fonctionnement hydrologique d'abord au niveau de chacune des unités texturales (Parcelles homogènes), puis ensuite au niveau de chacune des trois classes d'occupation de sols (Etats de surface cultivés, dégradés, et avec croûte de dessiccation), pour enfin parvenir à les étendre à l'ensemble du BV. Au nombre des différents résultats obtenus et discutés, il faut retenir sur le plan de la modélisation proprement dite, le fait que le modèle ait apporté la preuve d'un fonctionnement satisfaisant en ce sens, qu'il simule en moyenne par rapport au volume moyen ruisselé observé, le volume d'eau ruisselé à plus de 82% sur les états de surface cultivés et à environ 99% sur les états de surfaces dégradés et nus, et sur le plan de l'analyse par classification hiérarchique ascendante, elle nous apprend que l'on pourrait s'affranchir de la limite que nous imposait les textures pour des classes d'occupation beaucoup plus grande. Enfin, le dernier volet des résultats concernant la construction du modèle hydrologique n'a été qu'à peine abordé, et se résume dans le présent travail à l'élaboration d'un protocole de routage dynamique fonction des cartes d'isochrones.
Author: HELENA.. MOLICOVA
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Languages : fr
Pages : 268
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L'AGGRAVATION CONTINUELLE DE LA QUALITE DES SOLS INCITE A MIEUX CONNAITRE LES PROCESSUS HYDRODYNAMIQUES QUI REGISSENT LE COMPORTEMENT DES BASSINS VERSANTS, EN PARTICULIER LORS DES CRUES, AFIN DE MIEUX GERER LE PATRIMOINE EN SOLS ET EN EAUX ET DE SE PROTEGER DES MANIFESTATIONS INDESIRABLES DU CYCLE DE L'EAU AMPLIFIEES PAR L'ACTIVITE HUMAINE. IL S'AGIT DE TRACER LE CADRE HYDRODYNAMIQUE DE LA GENESE DES CRUES, D'IDENTIFIER LES MECANISMES DE FORMATION DES DEBITS SUR UN PETIT BASSIN VERSANT FORESTIER TROPICAL (GUYANE FRANCAISE) ET DE LOCALISER DES ZONES ACTIVES DE GENERATION DES DEBITS, SENSIBLES AUX CHANGEMENTS DES REGIMES HYDROLOGIQUES (IMPACT DE LA DEFORESTATION). NOUS AVONS UTILISE LES METHODES SUIVANTES : L'HYDROMETRIE CAPABLE D'IDENTIFIER LES PROCESSUS HYDROLOGIQUES RESPONSABLES DES CRUES ETUDIEES, LA MODELISATION TOPO-HYDROLOGIQUE SUSCEPTIBLE DE LOCALISER LES ZONES PROPICES A LA FORMATION DES DEBITS (MODELE TOPMODEL) ET L'HYDROCHIMIE AFIN DE CONNAITRE LA PROVENANCE DES EAUX MOBILISEES. AINSI, EN CONFRONTANT ET EN SYNTHETISANT DES INFORMATIONS D'ORDRES DIVERS NOUS AVONS ELABORE UN MODELE SUSCEPTIBLE DE PRENDRE EN COMPTE A LA FOIS LES FLUX HYDROLOGIQUES ET GEOCHIMIQUES ET DE SIMULER L'EVOLUTION DE LA CONCENTRATION DE TRACEURS (CHLORURES) A L'EXUTOIRE DU BASSIN VERSANT POUR TESTER DIFFERENTS SCENARIOS DE GENERATION DES CRUES. CE MODELE METTANT EN RELIEF DES RELATIONS DYNAMIQUES EST PROPOSE COMME UNE ALTERNATIVE AUX METHODES GEOCHIMIQUES CLASSIQUES QUI DETERMINENT LES TENEURS DES TRACEURS A PARTIR D'UNE VISION UNIQUEMENT CONCEPTUELLE DES PROCESSUS HYDROLOGIQUES IMPLIQUANT UNE COMPARTIMENTATION GEOCHIMIQUE DU SOL. NOTRE ETUDE A PU IDENTIFIER LES ZONES ACTIVES DE FORMATION DES DEBITS DU BASSIN VERSANT DONT UNE PERTURBATION POURRAIT MENACER TOUT LE FONCTIONNEMENT ECOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT, AINSI QU'UN POTENTIEL DE RESSOURCES EN EAU D'UNE ZONE CONSIDEREE JUSQU'ALORS INPRODUCTIVE. CETTE ETUDE OFFRE EGALEMENT UN CADRE DE RECHERCHE PERTINENT AUX ETUDES CONCERNANT LA DEFORESTATION ET L'AMENAGEMENT DES SOLS.
Author: JEAN-LOUIS.. PERRIN
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Languages : fr
Pages : 234
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LA MODELISATION DU FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT A, DANS LE CONTEXTE ACTUEL, TROP SOUVENT TENDANCE A S'ENFERMER DANS LA SEULE MODELISATION DES DEBITS DE L'EXUTOIRE D'UN BASSIN VERSANT. CETTE TENDANCE EST, EN GENERAL, LIEE AU FAIT QUE SEULES CES DONNEES SONT DISPONIBLES SUR LES SECTEURS ETUDIES. LA VALIDATION D'UN MODELE NE S'EFFECTUE DONC DANS CE CONTEXTE QU'A PARTIR DES HYDROGRAMMES. NOUS AVONS ESSAYE, DANS LE CADRE DE CE TRAVAIL, D'ALLER PLUS LOIN DANS LA PARAMETRISATION ET LA VALIDATION DES MODELES TESTES. AINSI, L'INTEGRALITE DES DONNEES DISPONIBLES SUR LES BASSINS VERSANTS ETUDIES A ETE UTILISEE, SOIT POUR L'AMELIORATION DE LA MODELISATION ET DE LA PRISE EN COMPTE DE CERTAINS PROCESSUS, SOIT POUR LA PARAMETRISATION DES MODELES, SOIT POUR LA VALIDATION A PLUSIEURS ECHELLES SPATIALE DES RESULTATS, CONCERNANT AUSSI BIEN LES DEBITS QUE LE STOCK D'EAU DISPONIBLE DANS LES SOLS ET LE MANTEAU NEIGEUX. POUR TENIR COMPTE DE LA DOUBLE INTERACTION TERRAIN-MODELE, MODELE-TERRAIN, ET MENER A BIEN NOS OBJECTIFS, IL NOUS A FALLU CHOISIR D'UNE PART DES BASSINS ET D'AUTRE PART DES MODELES. EN CE QUI CONCERNE LES BASSINS, NOTRE CHOIX S'EST PORTE SUR LE BASSIN VERSANT DE LA FECHT EN AMONT DE WALBACH (211 KM#2), SUR CELUI DE LA WEISS EN AMONT DE FRELAND (117 KM#2), SON PRINCIPAL AFFLUENT, AINSI QUE SUR CELUI DU RUSSEAU DE SOULTZEREN (12,5 KM#2). EN CE QUI CONCERNE LE MODELE, NOTRE CHOIX S'EST PORTE D'UNE PART SUR UN MODELE CONCEPTUEL DISTRIBUE: LE MODELE COUPLE, TESTE SUR LES BASSINS DE LA FECHT ET DE LA WEISS ET D'AUTRE PART, SUR LE MODELE TOPMODEL, NOUS PERMETTANT DE TENIR COMPTE DE L'IMPORTANCE DE LA DYNAMIQUE DES SURFACES SATUREES EN EAU SUR LE FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT DE QUELQUES KILOMETRES CARRES. NOTRE TRAVAIL S'ORGANISE EN QUATRE PARTIES: DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS PRESENTERONS LE CADRE PHYSIQUE DES BASSINS ETUDIES, LES DIFFERENTS ASPECTS DU CYCLE DE L'EAU ET LES EQUIPEMENTS DISPONIBLES SUR LE TERRAIN. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, NOUS PRESENTERONS LE MODELE COUPLE ET NOUS EFFECTUERONS UNE DISCRETISATION DES BASSINS EN FONCTION DE CRITERES NATURALISTES AINSI QU'UNE PARAMETRISATION A BASE PHYSIQUE DU MODELE. APRES UNE PHASE DE CALIBRATION, NOUS PRESENTERONS LES PRINCIPAUX RESULTATS DE LA VALIDATION ET DE LA TRANSPOSITION DU MODELES SUR LES BASSINS VERSANTS ETUDIES. DANS UNE TROISIEME PARTIE, NOUS PRESENTERONS LA MODELISATION MATHEMATIQUE DU FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU RUISSEAU DE SOULTZEREN A PARTIR DE TOPMODEL COMPRENANT: UNE TYPOLOGIE ET UNE ETUDE DU FONCTIONNEMENT DES SURFACES SATUREES SUR LE BASSINS ETUDIE, UNE PRESENTATION GENERALE DU MODELE, LA DISCRETISATION DU BASSIN ET LA PARAMETRISATION DU MODELE ET FINALEMENT LES SIMULATIONS ET LES RESULTATS
Author: Sonja Jankowfsky
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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La densification actuelle de l'urbanisation conduit à un changement d'occupation du sol et du réseau de drainage en zone péri-urbaine. L'écoulement est concentré dans des fossés ou des réseaux d'assainissement et ainsi accéléré. Ces phénomènes peuvent avoir des conséquences importantes pour les nappes et les cours d'eau, comme par exemple l'aggravation des crues et des sécheresses et l'altération de la qualité chimique et/ou biologique du milieu. Sous la pression réglementaire (Directive Cadre Européenne sur l'Eau) et la demande sociale, les gestionnaires sont donc confrontés à des choix complexes en terme d'aménagement. Ainsi, il est nécessaire de mettre au point des méthodes et des modèles capables de quantifier l'impact de l'augmentation de l'urbanisation sur la vulnérabilité des hydro-systèmes péri-urbains. Dans ce travail, nous formulons l'hypothèse qu'une modélisation hydrologique spatialisée continue, prenant explicitement en compte les objets des paysages périurbains (parcelles urbaines, agricoles, forestières, haies,..) et les éléments déterminant les chemins de l'eau (topographie, mais aussi réseaux d'assainissement ou de routes) peut aider à comprendre et hiérarchiser le rôle des différents objets du paysage sur la réponse hydrologique. Pour ce faire, le modèle distribué PUMMA (Peri-Urban Model for landscape Management) adapté aux bassins versants péri-urbains, a été développé dans le cadre de cette thèse. Il consiste en une intégration du modèle existant URBS, décrivant des processus hydrologiques urbains à l'échelle d'une parcelle cadastrale, dans la plate-forme de modélisation LIQUID, qui contient déjà des modules représentants des processus hydrologiques en zone rurale. PUMMA a également été complété par de nouveaux modules simulant les déversoirs d'orage, les bassins de rétention et le transfert du ruissellement de surface. Le modèle suit une approche orientée objet dans laquelle le paysage est divisé en mailles irrégualières, correspondant aux parcelles cadastrales en zone urbaine et aux unités de réponse hydrologiques (HRUs) en zone rurale. Afin de pouvoir appliquer le modèle à l'échelle d'un bassin versant, des méthodes automatiques pour la préparation des données géographiques ont été mises au point. De plus, une méthode a été développée pour déterminer les contours de bassins versants péri-urbains, en distinguant les surfaces contributives de temps sec et humide. Le modèle a été appliqué au bassin versant de la Chaudanne, un sous-bassin de l'Yzeron, situé en zone péri-urbaine lyonnaise pour deux années en conditions contrastées (sèche et humide). Les paramètres du modèle ont été spécifiés à partir des observations disponibles et des données de la littérature. Les résultats montrent un comportement du modèle réaliste et une aptitude à représenter les comportements différents en période sèche et humide, en lien avec des degrés de saturation des sols différents, même si les pics de débits d'été sont en général surestimés. Différents tests de sensibilité sur certains processus/paramètres montrent l'importance des processus urbains sur la réponse hydrologique du bassin, comme en particulier la génération de ruissellement de surface par les surfaces imperméables et naturelles urbaines, le drainage de l'eau du sol par les réseaux d'assainissement et les connexions entre les îlots urbains et le réseau hydrographique naturel et artificiel. L'épaisseur des sols et la conductivité hydraulique à saturation latérale jouent aussi un rôle important sur la dynamique du débit de base. Nous montrons aussi le potentiel du modèle pour tester différents scenarii d'aménagement ou de gestion des eaux pluviales.
