Génération d'un modèle numérique d'élévation adéquat pour la modélisation hydrologique d'un petit bassin versant [microforme] PDF Download

Author: Daniel Drouin
Publisher: Montréal : Service des archives, Université de Montréal, Section Microfilm
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Languages : fr
Pages : 350

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Author: Daniel Drouin
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Languages : fr
Pages : 350

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Author: Djilali Benmouffok
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Languages : en
Pages : 80

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Author: Emmanuelle Quentin
Publisher: National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada
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Languages : fr
Pages : 116

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Author: Djilali Benmouffok
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Languages : fr
Pages : 149

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Author: Mustapha Hamaoui
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Languages : fr
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La description des processus de transformation des précipitations (pluie et neige) en débit dans un bassin versant passe par le choix d'un modèle hydrologique adéquat. Les modèles hydrologiques conceptuels servent à prédire les débits dans les rivières à l'aide de plusieurs paramètres, qui n'ont pas toujours une signification physique. Les débits doivent être déterminés par calibration. Le choix d'une tel modèle repose sur son efficacité, c'est-à-dire sa capacité à fournir des jeux de paramètres permettant au modèle de donner des simulations satisfaisantes. (Perrin, 2002). La validation est l'étape qui suit la calibration où on s'assure que le modèle peut faire des prédictions exactes et reproductibles en dehors de la période sur laquelle il a été calibré (Vogel, 2003). La méthode la plus courante pour valider un modèle hydrologique sur un bassin versant est d'ajuster les données simulées avec les mesures de terrain. La structure de modèle et leurs paramètres associés ne sont pas uniques. Il peut exister plusieurs représentations mathématiques, ce qui risque d'influencer la précision des résultats fournis par le modèle. Dans la plupart des applications de modèles hydrologiques, les réponses simulées du bassin versant, autres que le débit, restent internes (des variables d'état) au modèle. Ceci peut rendre discutable la validité de la description du modèle au processus interne du bassin versant. Il existe plusieurs méthodes pour valider un modèle hydrologique (Seibert, 1997) mais il n'existe pas encore de méthode ou de critère quantitatif définitif pour rejeter un modèle de bassin versant (Vogel & Sankarasubramanian, 2003). La méthode de covariance-variance proposée par Vogel offre une méthodologie quantitative pour accepter ou rejeter un modèle de bassin versant. L'objectif de cette étude est de s'assurer de la capacité du modèle à décrire les échanges dans un bassin versant. La méthode de covariance-variance est basée sur l'aptitude du modèle à représenter la covariance des données métrologiques avec les données de sortie (débit) sans passer par l'étape de calibration. La calibration du modèle génère une erreur inévitable (Vogel & Sankarasubramanian, 2003). Afin de vérifier la pertinence de la méthode de la covariance et sa fiabilité, nous l'avons appliquée sur 125 bassins hydrographiques québécois jaugés par le département de l'expertise hydraulique du Québec (DEHQ), en nous servant des modèles hydrologiques GR4J (Perrin, Michel, & Andréassian, Improvement of a parsimonious model for streamflow simulation, 2003) à quatre paramètres, qui est couplé avec le module de neige CemaNeige (Valery, 2010), HBV (Lindstrom, Johansson, Persson, Gardelin, & Bergstrom, 1997) à dix paramètres, MOHYSE (Fortin & Turcotte, 2007) à dix paramètres et HMETS (Martel, Demeester, & Brissette, HMETS- A simple and efficient model for flow forecasting, climate studies and teaching hydrological modelling, 2014) à vingt et un paramètres. Pour chaque bassin, une période de 16 ans située entre 1980 et 2015 a été sélectionnée. La démarche consiste à effectuer un grand nombre de simulations (Monte Carlo) et s'appuie sur les données observées disponibles (débits, précipitations, température...) afin d'explorer exhaustivement l'espace des valeurs acceptables de débits obtenues par les quatre modèles. Le but est de réussir à tirer l'information des données disponibles pour un bassin et d'en déduire la structure du modèle la plus adaptée. Nos résultats montrent que les modèle GR4J et HMETS ont pu établir une relation entre un ensemble de données simulées obtenues par la méthode de Monte-Carlo et l'observation pour tous les bassins, alors que les modèles hydrologiques MOHYSE et HBV n'ont pas pu établir cette relation pour la majorité des bassins versants étudiés. Ces deux derniers modèles ont représenté les bassins versants moins bien que les autres modèles.

Author: Sonja Jankowfsky
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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: Emmanuel Berthier
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Languages : fr
Pages : 196

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LES ETUDES HYDROLOGIQUES EN MILIEU URBAIN ONT JUSQU'A PRESENT ETE CENTREES SUR LA PREVISION DU DEBIT LORS D'EVENEMENTS PLUVIEUX IMPORTANTS. ON NE DISPOSE AINSI QUE D'UNE VUE PARTIELLE DU COMPORTEMENT D'UN BASSIN VERSANT URBAIN. CE COMPORTEMENT APPARAIT COMME VARIABLE D'UN EVENEMENT PLUVIEUX A L'AUTRE, VARIABILITE QUI RESTE EN PARTIE MECONNUE ET QUE LES MODELES ACTUELS ONT DU MAL A REPRODUIRE. L'OBJECTIF DE NOTRE TRAVAIL EST DE REDUIRE CETTE MECONNAISSANCE EN MODELISANT DE FACON DETAILLEE LES DIFFERENTS FLUX D'EAU ECHANGES EN MILIEU URBAIN. DANS UNE PREMIERE PARTIE, L'ELABORATION DU MODELE EST DECRITE. IL EST BASE SUR UNE SCHEMATISATION BIDIMENSIONNELLE DU MILIEU URBAIN A L'ECHELLE D'UNE PARCELLE CADASTRALE. LES LOIS ET PROCESSUS PHYSIQUES GERANT LE COMPORTEMENT DU SYSTEME SONT RESOLUS A L'AIDE D'UN CODE DE CALCUL PAR ELEMENTS FINIS. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, L'EVALUATION DU MODELE QUI CONCERNE DIFFERENTES GRANDEURS HYDROLOGIQUES EST EFFECTUEE SUR UN PETIT BASSIN VERSANT PERIURBAIN. LE TRAVAIL INTEGRE LE TRAITEMENT DES DONNEES DU SITE DE REZE SE CARACTERISANT PAR UNE ACQUISITION EN CONTINU, SUR LE LONG TERME, DE PLUSIEURS GRANDEURS HYDROLOGIQUES. LA BASE DE DONNEES AINSI CONSTITUEE PRESENTE UN INTERET CERTAIN POUR LA COMMUNAUTE SCIENTIFIQUE. LA MODELISATION A BASE PHYSIQUE ENTREPRISE A PERMIS DE PRENDRE EN COMPTE L'HETEROGENEITE DU MILIEU URBAIN ET DE GERER DES CONDITIONS AUX LIMITES FORTEMENT VARIABLES. UN CONTROLE CONTINU A MONTRE QUE LE MODELE NUMERIQUE INTEGRAIT CORRECTEMENT CES DIFFICULTES. DES INFORMATIONS ONT ETE OBTENUES SUR LE COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE DU BASSIN VERSANT ETUDIE : I) L'EVAPOTRANSPIRATION JOUE UN ROLE IMPORTANT, II) LE COMPORTEMENT D'UNE VOIRIE EST SIGNIFICATIVEMENT DIFFERENT DE CELUI D'UN BATIMENT, III) LA CONTRIBUTION AU DEBIT DU RUISSELLEMENT DES SURFACES NATURELLES EST NEGLIGEABLE, IV) LES INFILTRATIONS D'EAU DU SOL DANS LE RESEAU CONTRIBUENT AU DEBIT EN PERIODE HIVERNALE ET MEME LORS D'EVENEMENTS PLUVIEUX EXCEPTIONNELS.

Author: Florent Taccone
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Dans certains petits bassins versants de montagne, des évènements de pluie extrême peuvent engendrer de forts exports sédimentaires. Ce volume important de sédiment peut avoir un impact sur la gestion des ouvrages hydrauliques à l'aval de ces bassins. Aujourd'hui, pour représenter les processus d'érosion à l'échelle du bassin versant, des modèles conceptuels distribués sont majoritairement utilisés (CASC2D, SHETRAN, DWSM). Ces modèles sont basés sur des formules d'érosion globales et sont validés pour des maillages grossiers (> 30 m). D'un autre côté, il existe des modèles capables de représenter finement des processus d'érosion gravitaire, par des écoulements multiphasiques, principalement utilisés sur des cas à petite échelle. Ce travail de thèse propose le développement d'un modèle à base physique capable de représenter à la fois les transferts hydrauliques et l'hydrologie des bassins versants, les processus d'érosion gravitaire et de reprise/dépôt des sédiments dans le réseau hydraulique. Cela permettra de quantifier l'export sédimentaire à l'exutoire d'un bassin pour des tempêtes extrêmes, d'identifier des zones de fortes productions sédimentaires et des dynamiques de stockage des sédiments dans le réseau hydraulique afin d'aider à la gestion des bassins versants. Il s'agit dans un premier temps d'évaluer la résolution des équations de Saint-Venant pour du ruissellement avec des faibles hauteurs d'eau sur des fortes pentes. Pour diagnostiquer les différents schémas numériques que l'on peut trouver dans la littérature, un cas test, disposant d'une solution analytique des équations de Saint-Venant, représentant, un canal rectiligne sur lequel tombe une pluie constante est utilisé. Ce cas test comporte une zone sèche à l'amont et permet d'évaluer les propriétés clés qu'un schéma doit comporter pour représenter le ruissellement sur un bassin versant, à savoir la positivité des hauteurs d'eau, la transition entre zones sèches et mouillées, l'équilibre du lac au repos et la non limitation de la pente. Le schéma de Chen et Noelle (2017) est finalement choisi. Ensuite, avec l'ajout d'une loi d'infiltration de type Green-Ampt (1911), le modèle sera évalué dans sa capacité à représenter les hydrogrammes en sortie, mais surtout les vitesses locales d'écoulement sur des bassins versants réels. Pour cela, on évalue la part d'erreur provenant de la résolution numérique et de la modélisation physique du frottement de l'eau sur le fond au travers de quatre cas expérimentaux de l'échelle du laboratoire à un bassin de 1 km2.Un modèle d'érosion gravitaire, basé sur les critères de détachement et de dépôt de Takahashi (2009), est couplé au modèle d'hydraulique global par une équation d'évolution du fond. L'évolution du stock de sédiment dans le réseau hydraulique est modélisée à l'aide d'une équation d'advection représentant les sédiments en suspension dans l'écoulement. Les lois classiques de dépôts de d'érosion de Krone et Parthéniades sont utilisées pour la reprise dépôt des sédiments dans le réseau.Le modèle d'érosion est ensuite validé sur le bassin versant du Laval (86 ha), instrumenté et surveillé par l'ORE Draix-Bléone, sur plusieurs évènements très érosifs. Le modèle est enfin appliqué à deux bassins non instrumentés mais à enjeu pour EDF, pour une étude de dimensionnement d'ovoïdes dans la vallée de la Durance.

Author: SOPHIE.. FOUCHE ROGUIEZ
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Languages : fr
Pages : 286

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LE CYCLE DE L'EAU EN MILIEU MONTAGNEUX PRESENTE A TOUTES ECHELLES DE FORTES HETEROGENEITES SPATIALES QUI CONTROLENT LA REPARTITION DES FLUX HYDRIQUES ET ENERGETIQUES. CETTE ETUDE S'INSCRIT DANS UNE PERSPECTIVE DE MEILLEURE CONNAISSANCE ET DE REPRESENTATION DES PROCESSUS INTERVENANT DANS LE FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE ET CLIMATOLOGIQUE DES BASSINS VERSANTS DE MONTAGNE. ELLE S'INTERESSE PLUS PARTICULIEREMENT AUX TRANSFERTS HYDRIQUES ET ENERGETIQUES COUPLES A L'INTERFACE ENTRE LE SOL, LA PLANTE ET L'ATMOSPHERE. QUATRE MODELES NUMERIQUES UNIDIMENSIONNELS, DE COMPLEXITE CROISSANTE, ONT ETE ANALYSES DE MANIERE COMPARATIVE : SIMPLAY (AMBROISE ET AL., 1995), EARTH (CHOISNEL, 1985), ISBA (NOILHAN ET PLANTON, 1989), SISPAT (BRAUD ET AL., 1995). CES MODELES, DEJA TESTES EN ZONE DE PLAINE, PERMETTENT DE SIMULER LOCALEMENT LES DIFFERENTES COMPOSANTES DES BILANS HYDRIQUES ET ENERGETIQUES DE SURFACE A DES PAS DE TEMPS VARIABLES (HORAIRES A JOURNALIERS). CHAQUE MODELE A ETE TESTE ET VALIDE, AVEC HUIT ANNEES DE VARIABLES METEOROLOGIQUES ET HYDRIQUES, SUR LE SITE DE LA STATION METEOROLOGIQUE DU GEISBERG (760 M D'ALTITUDE, HAUTES-VOSGES), BIEN EQUIPE, BIEN CARACTERISE ET SURTOUT REPRESENTATIF DES CONDITIONS HYDROCLIMATIQUES DE LA MOYENNE MONTAGNE. DES SIMULATIONS STATIONNELLES SUR LE BASSIN VERSANT DE RECHERCHES DU RINGELBACH (0,36 KM 2, 750-1000 M D'ALTITUDE, A PROXIMITE DE LA STATION DU GEISBERG) ONT MONTRE LA BONNE ADEQUATION DES MODELES A DES SITES DE FORTES PENTES ET D'EXPOSITIONS VARIEES. UNE PROCEDURE DE SPATIALISATION DES VARIABLES ET PARAMETRES A PERMIS D'ETENDRE LES SIMULATIONS A L'ENSEMBLE DU BASSIN VERSANT DU RINGELBACH. UN MODELE, NOMME ICARE, A ETE CONCU POUR L'ESTIMATION DU RAYONNEMENT GLOBAL HORAIRE EN ZONE DE RELIEF AVEC PRISE EN COMPTE DU MASQUE OROGRAPHIQUE. CE TRAVAIL A PERMIS D'ELABORATION DE CARTES DE DRAINAGE, D'EVAPOTRANSPIRATION ET DES AUTRES FLUX, QUI S'AVERENT SATISFAISANTES. TOUT EN RENSEIGNANT SUR LE FONCTIONNEMENT TOPO-HYDROCLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE MONTAGNE, ELLES MONTRENT LES AVANTAGES ET LIMITES DES DIFFERENTES OPTIONS DES MODELISATIONS MISES EN UVRE. LA METHODOLOGIE ET LES RESULTATS PROPOSES POURRONT SERVIR DE BASE DE DEPART A UNE MODELISATION DU CYCLE DE L'EAU COUPLANT DES MODELES HYDROLOGIQUES ET ATMOSPHERIQUES, SUR L'ENSEMBLE D'UN MASSIF MONTAGNEUX.