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Hydrologie quantitative
6.7 Exemples de modeles hydrologiques
Cette section presente quatre exemples representatifs de grandes types de
modeles hydrologiques et d'usages.
6.7.1 Un modele global a reservoirs GR4
6.7.1.1 Presentation
Plus d'une centaine de modeles globaux ont ete proposes a travers Ie monde
depuis Ie debut des annees 1960 [330], la plupart etant des modeles de simulation de debits moyens journaliers a partir des mesures de pluies et d'ETP
journalieres. Nous presentons ici une version de la serie des modeles GR, developpes par Ie Irstea (ex Cemagref) [126]. C'est Ie modele qui est utilise dans
l'etude de cas qui est proposee en annexe. II s'agit d'un modele fonctionnant
au pas de temps journalier dans sa version initiale et qui a ete etendu plus
recemment au pas de temps horaire.
Ce modele combine un certain nombre de composants presentes dans la
section 6.4 (figure 6.22) :
• un premier module (<< reservoir sol») permettant de calculer l'evapotranspiration reelle (ETR) et la pluie efficace;
• une distinction entre ecoulements rapides et retardes et des hydrogrammes
unitaires representant les temps de transfert de ces ecoulements sur Ie
bassin versant 30 ;
• un reservoir non lineaire simulant Ie fonctionnement des nappes souterraines.
Un soin tout particulier a ete apporte au choix du nombre de parametres
d'ajustement du modele GR4 lors de son developpement. Les nombeux tests
de validation (split-sample tests, voir chapitre 5) ont conduit a retenir quatre
parametres, l'ajout de parametres supplementaires ayant tendance a reduire
les capacites d'extrapolation du modele 31 [330] : Xl Ie volume du reservoir sol
[mm] generalement compris entre 100 et 300 millimetres, X 2 Ie volume du reservoir souterrain, X 3 un parametre contr6lant les echanges souterrains eventuels
avec des bassins versants voisins et X 4 Ie temps de base des hydrogrammes
unitaires [j], proche du temps de reponse du bassin versant. Remarquons que
ce modele est adapte aux bassins a regime d'alimentation pluvial. La prise en
30. S'agissant d'un modele journalier, l'hydrogramme unitaire et Ie modele dans son ensemble n'ont reellement de sens que si Ie temps de concentration du bassin versant est superieur it 24 heures. Ce modele est donc plutot adapte aux bassins versants de grande surface.
31. Les performances du modele, evaluees sur des jeux de validation, decroissent en general
lorsque Ie nombre de parametres de calage augmente de maniere excessive. Le contenu informatif des series pluviometriques et debitmetriques est trop limite pour permettre Ie calage
d'un nombre important de parametres.
Hydrologie quantitative
6.7 Exemples de modeles hydrologiques
Cette section presente quatre exemples representatifs de grandes types de
modeles hydrologiques et d'usages.
6.7.1 Un modele global a reservoirs GR4
6.7.1.1 Presentation
Plus d'une centaine de modeles globaux ont ete proposes a travers Ie monde
depuis Ie debut des annees 1960 [330], la plupart etant des modeles de simulation de debits moyens journaliers a partir des mesures de pluies et d'ETP
journalieres. Nous presentons ici une version de la serie des modeles GR, developpes par Ie Irstea (ex Cemagref) [126]. C'est Ie modele qui est utilise dans
l'etude de cas qui est proposee en annexe. II s'agit d'un modele fonctionnant
au pas de temps journalier dans sa version initiale et qui a ete etendu plus
recemment au pas de temps horaire.
Ce modele combine un certain nombre de composants presentes dans la
section 6.4 (figure 6.22) :
• un premier module (<< reservoir sol») permettant de calculer l'evapotranspiration reelle (ETR) et la pluie efficace;
• une distinction entre ecoulements rapides et retardes et des hydrogrammes
unitaires representant les temps de transfert de ces ecoulements sur Ie
bassin versant 30 ;
• un reservoir non lineaire simulant Ie fonctionnement des nappes souterraines.
Un soin tout particulier a ete apporte au choix du nombre de parametres
d'ajustement du modele GR4 lors de son developpement. Les nombeux tests
de validation (split-sample tests, voir chapitre 5) ont conduit a retenir quatre
parametres, l'ajout de parametres supplementaires ayant tendance a reduire
les capacites d'extrapolation du modele 31 [330] : Xl Ie volume du reservoir sol
[mm] generalement compris entre 100 et 300 millimetres, X 2 Ie volume du reservoir souterrain, X 3 un parametre contr6lant les echanges souterrains eventuels
avec des bassins versants voisins et X 4 Ie temps de base des hydrogrammes
unitaires [j], proche du temps de reponse du bassin versant. Remarquons que
ce modele est adapte aux bassins a regime d'alimentation pluvial. La prise en
30. S'agissant d'un modele journalier, l'hydrogramme unitaire et Ie modele dans son ensemble n'ont reellement de sens que si Ie temps de concentration du bassin versant est superieur it 24 heures. Ce modele est donc plutot adapte aux bassins versants de grande surface.
31. Les performances du modele, evaluees sur des jeux de validation, decroissent en general
lorsque Ie nombre de parametres de calage augmente de maniere excessive. Le contenu informatif des series pluviometriques et debitmetriques est trop limite pour permettre Ie calage
d'un nombre important de parametres.