Télédétection et ressources en eau/Remote sensing and water resources
369
DES MODÈLES AUX PROCESSUS
La distinction précédente entre modèles empiriques et conceptuels tient au concept de réservoir,
mais peut se révéler ambiguë (Ambroise, 1991). Comme le souligne d’autre part Grésillon
(1994), l’histoire de la modélisation hydrologique est au moins partiellement liée à la
compréhension des mécanismes du ruissellement.
Par exemple, la méthode de l'hydrogramme unitaire, le principe du découpage du bassin en
surfaces isochrones, ou encore la plus ancienne méthode rationnelle (Kluichling, 1889)
s'inscrivent dans un schéma de
ruissellement de surface généralisé à l’ensemble du bassin
(Grésillon, 1994), où chaque partie
du bassin contribue au débit de la
rivière avec un délai de transfert
essentiellement fonction de sa
distance à l'exutoire. Le concept
hortonien (Horton, 1933) d’une
partition de la pluie entre
infiltration et ruissellement de
surface (figure 1) est ainsi
implicite dans la plupart des
approches de modélisation.
Du fait d’une lente maturation
des connaissances sur les processus du ruissellement, cette conceptualisation se retrouve aussi
plus récemment lorsque des modèles de production à la parcelle, comme le SCS curve number
(USDA, 1972), sont introduits dans un système d'information géographique dans l’optique d’en
agréger les diverses contributions, c’est-à-dire la fraction de pluie non infiltrée par chaque
parcelle. Cela suppose théoriquement que les parcelles sont hydrauliquement indépendantes, ou
du moins que leur contribution relative reste stable quel que soit l'épisode, à savoir la même
hypothèse qui permettrait de justifier les piliers de la technique de l’hydrogramme unitaire
(Grésillon, 1994) : invariance et linéarité de la réponse d’un bassin à une impulsion de pluie nette
(production unitaire). Ces hypothèses cependant semblent bien fragiles au regard de la diversité
des processus de génération des débits récemment identifiés en climat humide à tempéré et de leur
variabilité spatiale et temporelle (cf. Ambroise, 1991).
RAPPEL SUR LES PROCESSUS DE GÉNÉRATION DES DÉBITS
Nombreux sont les hydrologues et forestiers qui se sont interrogés sur la réalité du mécanisme
hortonien (Ward, 1984), à cause de l'existence de crues rapides sur des bassins très perméables et
de l'observation plutôt rare d'un réel écoulement de surface si ce n'est aux abords des ruisseaux
sur des terrains déjà saturés (Fernow, 1902). Mais il a fallu attendre la technique de séparation
isotopique des hydrogrammes (Crouzet et al., 1970) pour confirmer ce doute puisqu'un
hydrogramme de crue se révèle presque toujours composé majoritairement d'eaux présentes dans
le sol avant l’événement pluvieux (Grésillon, 1994).
FIGURE 1
Le concept hortonien du ruissellement
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DES MODÈLES AUX PROCESSUS
La distinction précédente entre modèles empiriques et conceptuels tient au concept de réservoir,
mais peut se révéler ambiguë (Ambroise, 1991). Comme le souligne d’autre part Grésillon
(1994), l’histoire de la modélisation hydrologique est au moins partiellement liée à la
compréhension des mécanismes du ruissellement.
Par exemple, la méthode de l'hydrogramme unitaire, le principe du découpage du bassin en
surfaces isochrones, ou encore la plus ancienne méthode rationnelle (Kluichling, 1889)
s'inscrivent dans un schéma de
ruissellement de surface généralisé à l’ensemble du bassin
(Grésillon, 1994), où chaque partie
du bassin contribue au débit de la
rivière avec un délai de transfert
essentiellement fonction de sa
distance à l'exutoire. Le concept
hortonien (Horton, 1933) d’une
partition de la pluie entre
infiltration et ruissellement de
surface (figure 1) est ainsi
implicite dans la plupart des
approches de modélisation.
Du fait d’une lente maturation
des connaissances sur les processus du ruissellement, cette conceptualisation se retrouve aussi
plus récemment lorsque des modèles de production à la parcelle, comme le SCS curve number
(USDA, 1972), sont introduits dans un système d'information géographique dans l’optique d’en
agréger les diverses contributions, c’est-à-dire la fraction de pluie non infiltrée par chaque
parcelle. Cela suppose théoriquement que les parcelles sont hydrauliquement indépendantes, ou
du moins que leur contribution relative reste stable quel que soit l'épisode, à savoir la même
hypothèse qui permettrait de justifier les piliers de la technique de l’hydrogramme unitaire
(Grésillon, 1994) : invariance et linéarité de la réponse d’un bassin à une impulsion de pluie nette
(production unitaire). Ces hypothèses cependant semblent bien fragiles au regard de la diversité
des processus de génération des débits récemment identifiés en climat humide à tempéré et de leur
variabilité spatiale et temporelle (cf. Ambroise, 1991).
RAPPEL SUR LES PROCESSUS DE GÉNÉRATION DES DÉBITS
Nombreux sont les hydrologues et forestiers qui se sont interrogés sur la réalité du mécanisme
hortonien (Ward, 1984), à cause de l'existence de crues rapides sur des bassins très perméables et
de l'observation plutôt rare d'un réel écoulement de surface si ce n'est aux abords des ruisseaux
sur des terrains déjà saturés (Fernow, 1902). Mais il a fallu attendre la technique de séparation
isotopique des hydrogrammes (Crouzet et al., 1970) pour confirmer ce doute puisqu'un
hydrogramme de crue se révèle presque toujours composé majoritairement d'eaux présentes dans
le sol avant l’événement pluvieux (Grésillon, 1994).
FIGURE 1
Le concept hortonien du ruissellement