Modélisation hydrologique

Modélisation justifiée, paramétrisation raisonnable

Dans nos recherches, une approche originale et pragmatique est adoptée, renonçant à une connaissance minutieuse des divers phénomènes.

Un mécanisme rationnel reproduisant au mieux le comportement global d’un bassin versant sous l’action combinée de deux variables de forçage essentielles (précipitations et demande évaporatoire de l’air) a été construit progressivement, en testant l’efficacité de chaque nouvelle modification.

L’approche adoptée s’appuie sur les éléments ci-dessous.

• Le bassin versant est vu comme une entité globale.
• L’approche adoptée est empirique (pas d’usage a priori d’équations physiques).
• Les structures des modèles sont développées à partir de structures les plus simples, progressivement complexifiées.
• La complexité du modèle est conditionnée par la capacité du modèle à reproduire la transformation pluie-débit.
• Les structures des modèles doivent être les plus générales possible (applicables à une large gamme de bassins versants et conditions).
• Le test en calage-contrôle, sur de grands échantillons de bassins, est le mode d’évaluation standard des modèles.
• Les modèles sont évalués de manière relative (pas de « bons » modèles, seulement des modèles meilleurs que d’autres).

Des analyses de sensibilité des modèles hydrologiques sont au cœur de plusieurs de nos travaux de recherche :

• sensibilité aux erreurs dans les données de pluie et à leur résolution spatiale (Andréassian et al., 2001; Oudin et al., 2006),
• sensibilité à l’évapotranspiration potentielle (Andréassian et al., 2004; Oudin, 2004; Oudin et al., 2004; Oudin et al., 2005a,b,c; Oudin et al., 2006),
• sensibilité à la distribution spatiale (Baudez, 1997; Baudez et al., 1999; Andréassian et al., 2004; Bourqui, 2008),
• sensibilité aux informations de pluie et de débit disponibles au calage (Rojas-Serna, 2005; Rojas-Serna et al., 2006; Perrin et al., 2007; thèse L. Lebecherel, 2015),
• sensibilité aux modalités de calage (Oudin et al., 2006; Perrin et al., 2008),
• sensibilité au module d’accumulation et de fonte de la neige (Valéry, 2010 ; Riboust, 2018).

Nos recherches actuelles en modélisation hydrologique visant également à :

• améliorer les procédures de calage des paramètres libres (Coron et al., 2012),
• prendre en compte des nouvelles données : radar météorologique, humidité des sols, pluviométrie par satellite, etc. (Thèse de F. Lobligeois, 2014),
• quantifier les incertitudes liées à la modélisation pluie-débit (Thèse F. Bourgin, 2014).

Les méthodologies d’application sont développées à partir de nos modèles pour répondre à de nombreux problèmes concrets d’hydrologie opérationnelle :

• prédétermination des crues,
• prévision des crues et des étiages,
• détection de tendances dans les séries hydrologiques (évolution du comportement hydrologique des bassins versants) et impacts des changements climatiques et environnementaux,
• modélisation des bassins versants non jaugés,
• dimensionnement d’ouvrages,
• dimensionnement et la gestion de réservoirs, à objectif simple ou multiple (écrêtement de crue, soutien d’étiage, etc.)