Développement et essais de spatialisation d'un modèle hydrologique adapté à la gestion des bassins versants sahéliens : cas de Tougou (Burkina-Faso) PDF Download
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Author: Romuald Hounyeme
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Languages : fr
Pages : 83
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Book Description
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: Romuald Hounyeme
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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: François Guillet
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Languages : fr
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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: Benjamin Jeannot
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L'objectif du travail de thèse est d'œuvrer au développement et à l'application d'un modèle hydrologique intégré pré-existant (Pan et al., 2015; Weill et al., 2017) : Normally Integrated Model (NIM). La spécificité de ce modèle est d'intégrer l'équation d'écoulement souterrain 3D sur la direction perpendiculaire au substratum, de façon à se ramener à un problème en deux dimensions. Il en résulte un gain substantiel en termes de temps de simulation, et une économie du point de vue de l'espace mémoire requis. Dans le cadre de cette thèse, NIM a été entièrement recodé et optimisé. Un module de ruissellement 2-D a également été implémenté, ce qui a permis d'appliquer le modèle en situations réelles sur deux bassins versants distincts. En sus, la validité des simulations issues de NIM et l'efficacité du modèle en termes de temps de calcul ont été évaluées sur de nombreux cas tests synthétiques.
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: Sonja Jankowfsky
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Book Description
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.
Author: Albert Goula Bi Tié
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Pages : 178
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Book Description
CE MEMOIRE PRESENTE UN MODELE HYDROLOGIQUE A DISCRETISATION SPATIALE QUI PERMET DE SIMULER LES ECOULEMENTS DE SURFACE SUR UN BASSIN VERSANT QUI COMPORTE DES OUVRAGES HYDRAULIQUES DU TYPE RETENUES D'EAU, AMENAGEMENTS HYDRAULIQUES ET HYDRO-AGRICOLES, PRISES OU REJETS EN RIVIERES. IL S'APPLIQUE AUX CONDITIONS HYDRO-CLIMATIQUES DE LA ZONE SOUDANO-SAHELIENNE. CETTE MODELISATION MET L'ACCENT SUR LES CARACTERISTIQUES SPECIFIQUES DE CERTAINES COMPOSANTES DU CYCLE HYDROLOGIQUE QUI S'AVERENT ETRE DES PLUS INFLUENTES AU NIVEAU DE CETTE REGION. CE SONT EN PARTICULIER LES ECOULEMENTS PROPRES AUX DIFFERENTS TYPES DE SOL ET LEUR COUVERTURE EN MILIEUX RURAL ET URBAIN, LES PLUIES QUI SONT VARIABLES DANS LE TEMPS ET L'ESPACE, LES EAUX D'INFILTRATION, L'EVAPOTRANSPIRATION, LES RUISSELLEMENTS SUPERFICIELS. DEUX SCHEMAS CONCEPTUELS DE CALCUL DU BILAN HYDRIQUE SONT UTILISES POUR DISTINGUER L'ETAT DE L'IMPORTANCE DE LA COUVERTURE VEGETALE AVEC UNE POSSIBILITE DE REPRISE A LA NAPPE DONT L'UN PRIVILEGIANT LE RUISSELLEMENT SUR UN SOL NU OU A FAIBLE VEGETATION, L'AUTRE L'INFILTRATION ET L'EVAPOTRANSPIRATION SUR UN SOL TRES COUVERT. LA VARIABILITE SPATIO-TEMPORELLE DE LA PLUIE S'INTEGRE EN TENTANT DE MIEUX REPRESENTER SUR L'AIRE D'INFLUENCE DES POSTES PLUVIOMETRIQUES, L'ESTIMATION DE LA PLUIE MOYENNE JOURNALIERE. LE MODELE AINSI DEVELOPPE A ETE BAPTISE MODBAM (MODELE DE BASSIN AMENAGE) ET TESTE SUR LE BASSIN VERSANT DU MASSILI (BURKINA FASO) QUI A UNE SUPERFICIE DE 2612 KM#2
Author: Katia Durot
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Book Description
CETTE ETUDE EST CONSACREE A LA MODELISATION HYDROLOGIQUE DISTRIBUEE D'UN BASSIN VERSANT NIVO-PLUVIAL DES ALPES FRANCAISES. ELLE EST PRESENTEE EN 3 PARTIES : DANS LA PREMIERE PARTIE, SONT PRESENTES LE BASSIN VERSANT DE RECHERCHE EXPERIMENTALE DE SARENNES ET LES OUTILS NUMERIQUES UTILISES POUR SIMULER LES DEBITS. CETTE MODELISATION EST REALISEE PAR L'INTERMEDIAIRE DU COUPLAGE D'UNE CHAINE DE MODELISATION DU MANTEAU NEIGEUX, ELABOREE PAR LE CENTRE D'ETUDE DE LA NEIGE (SAFRAN-CROCUS), AVEC UN MODELE HYDROLOGIQUE CONCEPTUEL A BASE TOPOGRAPHIQUE (TOPMODEL). ELLE EST REALISEE EN 3 ETAPES QUI FONT L'OBJET DE LA SECONDE PARTIE ET PERMETTENT L'ETUDE DE LA SENSIBILITE DU MODELE HYDROLOGIQUE A LA VARIABILITE SPATIALE DE LA LAME D'EAU DE FONTE FOURNIE PAR CROCUS. UNE PREMIERE MODELISATION DE REFERENCE EST FAITE AVEC UNE VERSION GLOBALE DE TOPMODEL ACCEPTANT UNE ENTREE MOYENNE UNIFORME. PUIS LA COMPLEXITE DU MODELE EST PROGRESSIVEMENT DEVELOPPEE (TOPBAND) D'ABORD PAR UNE PREMIERE SPATIALISATION DE L'ENTREE PAR BANDES D'ALTITUDE. FINALEMENT, UN MODELE TOTALEMENT DISTRIBUE ET DYNAMIQUE (TOPODYN) PERMET DE TENIR COMPTE DE LA VARIABILITE SPATIALE DE L'ENTREE AVEC L'ALTITUDE ET L'ORIENTATION DES VERSANTS. LE RAPPORT COMPLEXITE/PERFORMANCE EST SOIGNEUSEMENT ANALYSE. ENFIN, LA TROISIEME PARTIE S'INTERESSE PLUS PARTICULIEREMENT AUX ENTREES : TOUT D'ABORD, UNE REDISTRIBUTION DE LA CHRONOLOGIE HORAIRE DE LA PLUIE SAFRAN NOUS PERMET D'AMELIORER NOS SIMULATIONS. PUIS UNE VALIDATION DU MANTEAU NEIGEUX SIMULE PAR CROCUS EST EFFECTUEE GRACE AU SUIVI DE LA FONTE NIVALE PAR PHOTOGRAPHIES TERRESTRES. UN TRAITEMENT D'IMAGE ADAPTE PERMET ENSUITE DE DETERMINER L'ENNEIGEMENT REEL. FINALEMENT, DANS LA PERSPECTIVE DE MODELISATIONS HYDROLOGIQUES SUR DES BASSINS BOISES, UN MODULE DE FONTE SOUS FORET EST PROPOSE POUR COMPLETER LA CHAINE SAFRAN-CROCUS EXISTANTE.
Author: Mathilde Maquin
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Book Description
Dans le cadre de la modélisation climatique, la représentation du cycle de l'eau des surfaces continentales est primordiale. Actuellement, les "modèles de surface continentale" représentent l'évolution des flux d'eau verticaux dans des colonnes de sol de quelques mètres de profondeur et leur interaction avec l'atmosphère. En revanche, l'interaction avec les nappes de faible profondeur n'est pas prise en compte alors que leur présence influence fortement les flux d'évapotranspiration à l'échelle locale, et, en conséquence, le climat à l'échelle régionale. Une difficulté est que les zones où cette interaction apparaît relèvent d'une échelle inférieure à celle du maillage des modèles de surface continentale. L'objectif de cette thèse est de proposer un modèle qui permette de prendre en compte l'impact des nappes de faible profondeur sur les flux d'évapotranspiration pour les modélisations climatiques à l'échelle globale. La contrainte principale associée relève des temps de calculs, qui doivent être réduits pour permettre la réalisation de simulations sur de grandes échelles de temps et d'espace. Dans ce cadre, un nouveau modèle de colonne de sol est proposé. Une fonction de drainage imposée en bas de colonne permet de reproduire l'évolution temporelle du toit de la nappe, en interaction avec les processus d'infiltration et d'évapotranspiration. Le modèle est testé et validé sur des cas tests académiques simples dans un premier temps, puis sur le cas d'un bassin versant réel dans un second temps (bassin versant du Strengbach, en France). Enfin, une méthodologie basée sur ce modèle de colonne et permettant d'estimer les flux d'évapotranspiration en tenant compte de leur variabilité dans l'espace est introduite. Elle est appliquée à un bassin versant dont la superficie est proche de celle d'une maille classique des modèles de surface continentale (bassin versant du Little Washita, aux États-Unis).
Author: Sisouvanh Kittavong
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Languages : fr
Pages : 128
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Book Description
Plusieurs modèles hydrologiques ont été développés au cours des dernières décennies. Un modèle hydrologique devrait être capable de représenter tous les bassins versants. Les performances des modèles dépendent des caractéristiques du bassin versant étudié; aucun modèle ne convient à toutes les tâches de modélisation. Cette thèse de doctorat a pour but de proposer une méthode de sélection de modèles parmi un grand nombre de candidats. Elle prend en compte : l'identification d'une banque de modèles performants pour des conditions climatiques différentes et la sélection de modèles appropriés selon les conditions climatiques du bassin versant (aride, tempéré ou continentale) et les objectifs de modélisation (débits élevés, moyens ou faibles). La recherche est basée sur 1446 modèles construits en utilisant l‘approche multistructure empirique (Ensemble Multistructure Framework, EMF) et 100 bassins versants états-uniens aux conditions climatiques diversifiées. L'objectif de cette étude est de valoriser les approches flexibles afin d'identifier des modèles performants pour une diversité de climats. La sélection des modèles est ainsi basée sur les performances individuelles de 1446 modèles en les comparant avec un modèle de référence (GR4J). Sur la base de cette étude, une banque de 80 modèles diversifiés, issus des 1446 modèles initiaux, a été proposée pour d‘autres applications. Pour évaluer l'impact du climat et de la métrique sur la performance du modèle, les 80 modèles présélectionnés ont été évalués sur les trois types de climat et sur les trois objectifs de modélisation. Cette étude propose au final quatre nouveaux modèles hydrologiques conceptuels, adaptés à des conditions climatiques et hydrologiques spécifiques. La modélisation hydrologique demeure imparfaite en raison d'un grand nombre d'incertitudes liées notamment à la description de la transformation pluie-débit par les structures du modèle hydrologique. L'approche multimodèle est une solution alternative, parce que la combinaison de modèles existants peut mener à de meilleurs résultats par rapport aux modèles individuels. La diversité des structures des modèles constitue souvent un des premiers principes du fonctionnement d‘un multimodèle de manière à compenser les erreurs et à améliorer les performances. Les 80 modèles présélectionnés et l'algorithme Backward Greedy Selection (BGS) sont ainsi utilisés afin de sélectionner l‘ensemble des modèles à combiner. Les tests ont été effectués sur six critères (MCRPS, KGEsqrt, Mlogs, NRD, PIT et RDmse). Les résultats montrent que l'optimisation par MCRPS est la plus intéressante.
Author: Pierre Ribstein
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ISBN: 9782709909976
Category : Bassins hydrographiques - Sahel
Languages : fr
Pages : 317
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Book Description
LES FORTES CRUES DES PETITS BASSINS SAHELIENS SE CARACTERISENT PAR UNE PREPONDERANCE DU RUISSELLEMENT SUPERFICIEL PAR RAPPORT AUX AUTRES TYPES D'ECOULEMENTS (ECOULEMENT RETARDE, ECOULEMENT DE BASE). CETTE CARACTERISTIQUE PEUT S'EXPLIQUER PAR L'HOMOGENEITE DES FORMES DES FORTES PLUIES, MAIS AUSSI PAR L'ABSENCE DE NAPPE SOUTERRAINE PROCHE DE LA SURFACE ET PAR LES PARTICULARITES DES ORGANISATIONS PELLICULAIRES DE L'HORIZON SUPERFICIEL DU SOL. CES DIFFERENTS FACTEURS FONT DU SAHEL UNE REGION IDEALE POUR L'APPLICATION DU CONCEPT D'HYDROGRAMME UNITAIRE, AVEC COMME OBJECTIF L'ANALYSE ET LA PREDETERMINATION DES FORTES CRUES. PLUSIEURS MODELES FONDES SUR LA TECHNIQUE DE L'HYDROGRAMME UNITAIRE SONT PRESENTES. ILS SE DIFFERENCIENT PAR L'EXPRESSION ANALYTIQUE DE LA FONCTION DE PRODUCTION ET PAR LA METHODE D'IDENTIFICATION DE LA FONCTION DE TRANSFERT. CES MODELES SONT APPLIQUES AUX DONNEES DE HUIT PETITS BASSINS VERSANTS DE SUPERFICIE INFERIEURE A 100 KM#2. CETTE APPLICATION PERMET DE DELIMITER LE DOMAINE DE VALIDITE DE CE TYPE DE MODELISATION. UNE METHODE DE PREDETERMINATION DE CRUES SUR DES BASSINS NON JAUGES EST PROPOSEE. LES HYPOTHESES DE BASE DE CETTE METHODE SONT CONFIRMEES PAR DES RESULTATS DE LA MODELISATION
