Session 3 : Problèmatique de la modélisation
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Les différents types d’approches spatiales
Les modèles conceptuels spatialisés
Il s’agit de modèles à réservoirs impliquant une discrétisation de l’espace en des unités spatiales
que l’on considère homogènes (Ambroise, 1991). C’est le cas par exemple du modèle CEQUEAU
(Morin, 1991). Chaque unité est constituée comme un assemblage de réservoirs, et non plus le
bassin dans son ensemble. Cela permet en principe de tenir compte de la répartition spatiale des
caractéristiques du milieu, aux dépens cependant d’une augmentation du nombre de paramètres à
calibrer.
Les modèles basés sur le concept de similarité hydrologique
Ces modèles découlent du concept de zones contributives variables et de l’analyse des facteurs
qui contrôlent l’extension des zones saturées. L’idée originale revient à postuler que le
comportement hydrologique local de tout point du bassin peut être indexé sur la base d’une
analyse de la topographie et des caractéristiques des sols. L’aptitude relative des sols d’un bassin
à se saturer dépend alors uniquement d’un indice qui fait intervenir la pente locale, la surface
amont drainée, et éventuellement la transmissivité du profil si elle est connue.
TOPMODEL (Beven et Kirkby, 1979) est le prototype de ce type d’approche, dite semidistribuée, où l’emploi d’un indice de similarité hydrologique régit la spatialisation des processus
du ruissellement et évite ainsi les calculs d’échange entre les mailles des modèles distribués. Ce
modèle a été développé, sur la base d’approximations de la physique des écoulements de la zone
saturée, dans l’objectif de fournir une description spatiale des processus de façon réaliste tout en
ne conservant qu’un minimum de paramètres de calibration.
Les modèles physiques distribués
Historiquement, les approches distribuées ont été développées à des fins de recherche
parallèlement aux progrès de l'informatique. Elles utilisent les équations de la physique des
écoulements et ont permis d’explorer les conséquences de certaines hypothèses dans tel ou tel
cadre théorique particulier, comme par exemple l’influence de la topographie sur la prédominance
d’un certain type d’écoulement (Freeze, 1972).
Plus récemment, ces modèles physiques ont cherché à représenter finement le comportement
d'un bassin réel. L’intérêt a priori des équations physiques réside dans le fait que leurs
paramètres sont en principe mesurables. Beaucoup d’espoirs se sont alors portés sur la capacité
prédictive des modèles distribués, en termes de conséquences d’un changement d’occupation du
sol notamment (Abott et al., 1986). Mais ces modèles se heurtent à la complexité et à
l’hétérogénéité du milieu naturel.
Réalisme des équations physiques ?
Ce n’est qu’au prix d’hypothèses fortes que l’on parvient à décrire les écoulements de surface à
partir de l’hydraulique de Barré de St Venant. La géométrie des versants est approchée par une
cascade de plans contigus sur lesquels s’écoule une lame d’eau que l’on suppose latéralement
uniforme, d’où le terme d’écoulement en nappe (figure 5). Un coefficient empirique, le facteur
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Les différents types d’approches spatiales
Les modèles conceptuels spatialisés
Il s’agit de modèles à réservoirs impliquant une discrétisation de l’espace en des unités spatiales
que l’on considère homogènes (Ambroise, 1991). C’est le cas par exemple du modèle CEQUEAU
(Morin, 1991). Chaque unité est constituée comme un assemblage de réservoirs, et non plus le
bassin dans son ensemble. Cela permet en principe de tenir compte de la répartition spatiale des
caractéristiques du milieu, aux dépens cependant d’une augmentation du nombre de paramètres à
calibrer.
Les modèles basés sur le concept de similarité hydrologique
Ces modèles découlent du concept de zones contributives variables et de l’analyse des facteurs
qui contrôlent l’extension des zones saturées. L’idée originale revient à postuler que le
comportement hydrologique local de tout point du bassin peut être indexé sur la base d’une
analyse de la topographie et des caractéristiques des sols. L’aptitude relative des sols d’un bassin
à se saturer dépend alors uniquement d’un indice qui fait intervenir la pente locale, la surface
amont drainée, et éventuellement la transmissivité du profil si elle est connue.
TOPMODEL (Beven et Kirkby, 1979) est le prototype de ce type d’approche, dite semidistribuée, où l’emploi d’un indice de similarité hydrologique régit la spatialisation des processus
du ruissellement et évite ainsi les calculs d’échange entre les mailles des modèles distribués. Ce
modèle a été développé, sur la base d’approximations de la physique des écoulements de la zone
saturée, dans l’objectif de fournir une description spatiale des processus de façon réaliste tout en
ne conservant qu’un minimum de paramètres de calibration.
Les modèles physiques distribués
Historiquement, les approches distribuées ont été développées à des fins de recherche
parallèlement aux progrès de l'informatique. Elles utilisent les équations de la physique des
écoulements et ont permis d’explorer les conséquences de certaines hypothèses dans tel ou tel
cadre théorique particulier, comme par exemple l’influence de la topographie sur la prédominance
d’un certain type d’écoulement (Freeze, 1972).
Plus récemment, ces modèles physiques ont cherché à représenter finement le comportement
d'un bassin réel. L’intérêt a priori des équations physiques réside dans le fait que leurs
paramètres sont en principe mesurables. Beaucoup d’espoirs se sont alors portés sur la capacité
prédictive des modèles distribués, en termes de conséquences d’un changement d’occupation du
sol notamment (Abott et al., 1986). Mais ces modèles se heurtent à la complexité et à
l’hétérogénéité du milieu naturel.
Réalisme des équations physiques ?
Ce n’est qu’au prix d’hypothèses fortes que l’on parvient à décrire les écoulements de surface à
partir de l’hydraulique de Barré de St Venant. La géométrie des versants est approchée par une
cascade de plans contigus sur lesquels s’écoule une lame d’eau que l’on suppose latéralement
uniforme, d’où le terme d’écoulement en nappe (figure 5). Un coefficient empirique, le facteur