Modélisation et diagnostic d'un bassin versant de type Méditerranéen PDF Download
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Author: Frédérik Thiery
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Languages : fr
Pages : 500
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Book Description
Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la gestion du bassin versant méditerranéen de la Têt, principale rivière du département des Pyrénées-Orientales, sur une section comprise entre Perpignan et Canet-en-Roussillon. Les contributions de cette thèse se situent à plusieurs niveaux : 1) Développement d’un modèle d’aide à la décision, pluie/débit, comme outil de prédiction des débits de crues extrêmes : nous proposons un modèle basé sur un réseau de neurones de Elman qui permet la prédiction du débit de la rivière à Perpignan, au jour J+1, ainsi que les débits d’influents des stations d’épuration de Perpignan et de Canet, au jour J+1. 2) Classification des données qualitatives, représentatives de la rivière et des deux stations d’épurations situées sur la zone d’étude, à l’aide des cartes auto-organisatrices de Kohonen. Ceci permet notamment de mettre en évidence les corrélations des paramètres entre la rivière et les stations d’épuration. 3) Développement d’un modèle bilan matière permettant de quantifier l’impact des stations d’épuration sur le milieu naturel. Les paramètres fondamentaux nécessaire à cette étude sont l’azote, le carbone dissous et les phosphates. 4) Ces paramètres essentiels pour la modélisation sont difficilement accessibles par des mesures en ligne. Nous avons donc adapté le modèle de classification de Kohonen afin de compléter les données manquantes dans une base de données contenant ces paramètres.
Author: Frédérik Thiery
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Languages : fr
Pages : 500
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Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la gestion du bassin versant méditerranéen de la Têt, principale rivière du département des Pyrénées-Orientales, sur une section comprise entre Perpignan et Canet-en-Roussillon. Les contributions de cette thèse se situent à plusieurs niveaux : 1) Développement d’un modèle d’aide à la décision, pluie/débit, comme outil de prédiction des débits de crues extrêmes : nous proposons un modèle basé sur un réseau de neurones de Elman qui permet la prédiction du débit de la rivière à Perpignan, au jour J+1, ainsi que les débits d’influents des stations d’épuration de Perpignan et de Canet, au jour J+1. 2) Classification des données qualitatives, représentatives de la rivière et des deux stations d’épurations situées sur la zone d’étude, à l’aide des cartes auto-organisatrices de Kohonen. Ceci permet notamment de mettre en évidence les corrélations des paramètres entre la rivière et les stations d’épuration. 3) Développement d’un modèle bilan matière permettant de quantifier l’impact des stations d’épuration sur le milieu naturel. Les paramètres fondamentaux nécessaire à cette étude sont l’azote, le carbone dissous et les phosphates. 4) Ces paramètres essentiels pour la modélisation sont difficilement accessibles par des mesures en ligne. Nous avons donc adapté le modèle de classification de Kohonen afin de compléter les données manquantes dans une base de données contenant ces paramètres.
Author: Benoît Fourcade
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Languages : fr
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Author: Cécile Dagès
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Languages : en
Pages : 243
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L'influence des fossés sur les échanges surface-souterrain pendant une crue est étudiée par voie expérimentale et par voie numérique à l’échelle d'un tronçon de fossé et à l’échelle d’un réseau de fossés dense. A l’échelle du tronçon est établi un schéma de fonctionnement du massif de sol non saturé et saturé sous le fossé engendré par l'infiltration. Une approche de modélisation darcienne des écoulements permet de reproduire l’ensemble des processus dans la zone non saturée comme dans la nappe. A l'échelle du réseau de fossé, est observée la dynamique tridimensionnelle induite par l'infiltration dans le réseau. Le calcul du bilan hydrologique sur une unité de paysage permet de démontrer que la part de la recharge concentrée des nappes peu profondes en contexte Méditerranéen est significative. En terme de modélisation il s’avère indispensable de développer une approche de modélisation tridimensionnelle des écoulements tenant compte d’un point de vue découpage de l'espace, des réseaux de fossés, et d’un point de vue représentation des processus, de la zone non saturée et de la nappe
Author: Ivan Horner
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Languages : fr
Pages : 0
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L'évaluation des modèles hydrologiques est généralement basée sur des comparaisons des séries de débit observées et simulées à l'aide de critères de performance tels que le Nash-Sutcliffe Efficientcy. Bien que cette approach fournisse des mesures pertinentes de la performance prédictive d'un modèle, elle ne fournit que très peu d'informations sur les raisons d'une bonne ou d'une mauvaise performance. Gupta et al. (2008) ont proposé d'utiliser plutôt des signatures hydrologiques, des indicateurs qui caractérisent le comportement d'un bassin versant. Étant donné que les signatures hydrologiques peuvent être liées aux processus hydrologiques, la comparaison des signatures hydrologiques observées et simulées permet l'évaluation du modèle tout en offrant des diagnostics, i.e. des indications sur les processus hydrologiques qui y sont bien ou mal représentés.Dans cette thèse de doctorat, nous nous concentrons sur l'interprétation et le pouvoir diagnostique des signatures hydrologiques et comment celles-ci peuvent être utilisées pour guider l'amélioration d'un modèle distribué. Nous présentons la construction d'un jeu de signatures hydrologiques, utilisant uniquement des données largement disponibles - précipitations, débit et température de l'air - pour caractériser le fonctionnement hydrologique de 4 sous-bassins versants (Sud-Est de la France) et 10 bassins versants de montagne à influence nival (Southern Sierra, Californie, États-Unis). Des signatures hydrologiques existantes et des nouvelles sont sélectionnées et/ou développées. Collectivement, elles permettent de caractériser le comportement de bassins versants dans une grande variété de contextes hydro-climatiques. En nous concentrant sur les processus de neige, des mesures de neige supplémentaires nous permettent d'évaluer la pertinence des signatures hydrologiques dédiées aux processus nivaux. Par ailleurs, le modèle J2000 est déployé sur le bassin versant de l'Ardèche et une analyse de sensibilité est réalisée afin de comprendre comment les signatures hydrologiques sont liées aux paramètres du modèle. Cela nous permet de déterminer la façon dont elles doivent être interprétées dans le contexte du modèle J2000 de l'Ardèche et permet l'évaluation de leur pouvoir diagnostic. Enfin, en combinant les résultats de l'analyse de sensibilité avec des comparaisons entre signatures observées et simulées, nous entreprenons un diagnostic approfondi du modèle afin de dériver et tester des recommandations pour son amélioration. Nous identifions des déficiences du modèle, principalement liées au stockage de l'eau souterraine et des sols, mettant en évidence des problèmes de représentation spatiale des propriétés géologiques et pédologiques.
Author: Pierre-André Garambois
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Languages : fr
Pages : 0
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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: 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: Jean-Marc Neyret-Gigot
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Languages : fr
Pages : 239
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CETTE ETUDE ENTRE DANS LE CADRE DE L'APPROCHE GLOBALE DE LA RELATION PLUIE DEBIT DECOMPOSANT LES MECANISMES DE TRANSFORMATION DE LA PLUIE EN DEBIT EN FONCTION DE TRANSFERT ET FONCTION DE PRODUCTION. ON S'INTERROGE SUR L'APTITUDE DES FONCTIONS DE TRANSFERT DE TYPE HYDROGRAMME UNITAIRE A BIEN REPRODUIRE LES DEBITS. EN UN PREMIER TEMPS, ON CHERCHE POUR CELA A IDENTIFIER, SUR UN BASSIN MEDITERRANEEN DU SUD DE LA FRANCE ET SUR UN BASSIN SEHALIEN, QUELS SONT LES FACTEURS PROVOQUANT LA VARIABILITE DE LA FONCTION DE TRANSFERT. EN UTILISANT UNE APPROCHE CORRELATIVE AINSI QUE LA METHODE DPFT, ON MONTRE QUE LA FONCTION DE TRANSFERT, SURTOUT DANS SA PHASE DECROISSANTE, EST SENSIBLE AUX CONDITIONS ANTERIEURES ET A LA PLUVIOMETRIE DE L'EPISODE; LE TEMPS DE MONTEE AU PIC ETANT UN ELEMENT RELATIVEMENT STABLE. EN UN DEUXIEME TEMPS, ON CHERCHE A IDENTIFIER UNE FONCTION DE TRANSFERT DEBARRASSEE DE LA PHASE DECROISSANTE NON INVARIANTE ET ON PROPOSE UN MODELE OU LA FONCTION DE PRODUCTION, DE TYPE RESERVOIR, EXPLIQUE LA PHASE DE RECESSION DES HYDROGRAMMES. GRACE A DES TECHNIQUES D'OPTIMISATION ADAPTEES ET A L'EMPLOI DE TESTS DE SENSIBILITE, DIVERS JEUX DE PARAMETRES SONT PROPOSES ET UTILISES SUR DIFFERENTS BASSINS VERSANTS. LES MEILLEURES RECONSTITUTIONS SONT OBTENUES AVEC UN RESERVOIR A VIDANGE LINEAIRE DONT LES CARACTERISTIQUES SONT LIEES AU DEBIT INITIAL ET A LA PLUIE, LE TRANSFERT SE REDUISANT A UN SIMPLE DECALAGE. CE MODELE CONCEPTUEL SIMPLE ET FAIBLEMENT PARAMETRE FOURNIT DES RESULTATS INTERESSANTS ET OFFRE LA POSSIBILITE DE DEVELOPPEMENTS FUTURS
Author: Olivier Laganier
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Languages : fr
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Book Description
Les bassins versants du pourtour méditerranéen français sont touchés par des pluies parfois intenses et à fort cumuls, qui peuvent engendrer des crues à cinétique rapide. Les derniers exemples majeurs en date sont ceux de l'Aude en 1999, du Gard en 2002 et du Var en 2010, dont les conséquences furent dramatiques. Ces travaux de thèse visent à évaluer une approche de modélisation complémentaire aux outils dont disposent déjà les Services de Prévision des Crues pour la prévision des crues à cinétique rapide : le couplage de modèles hydrologique et hydraulique, qui est a priori adapté pour la modélisation à l'échelle des grands bassins méditerranéens, de superficies supérieures à 1 000 km2 (Ardèche, Cèze, Gardon, Vidourle...). Des éléments de réponses aux 4 questions suivantes sont recherchés : 1) le couplage est-il adapté pour la modélisation des débits atteints lors d'évènements passés, d'importance intermédiaire ? 2) le couplage est-il performant pour la modélisation des débits, cotes atteintes, et extension d'inondation, observés lors d'un épisode majeur? 3) comment envisager d'améliorer la modélisation des apports latéraux non-jaugés au modèle hydraulique, tout en adoptant une démarche adaptée à la prévision ? 4) le couplage est-il performant en prévision ? Le couplage employé combine le modèle hydrologique SCS-LR de la plateforme ATHYS (Bouvier et al., 2004), et le code de modélisation hydraulique 1D MASCARET (EDF-CETMEF, 2011). Il est appliqué au bassin versant du Gardon (2 040 km2), dans le sud de la France.
Author: François Guillet
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Languages : fr
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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: Delphine Thérèse
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Languages : fr
Pages : 184
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