Quels apports hydrologiques pour les modÃ¨les hydrauliques? Vers ...

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118Chapitre 5. Jusqu’où est-il nécessaire de spatialiser la composante hydrologique d’un modèlecouplé ?StenayLa Meuse entreCommercy et Stenay(tronçon Meuse4)Le Lignon entreChalmazel et Poncins(tronçon Lignon)L’AnzonCommercyPoncinsChalmazelLe Vizézytel-00392240, version 1 - 5 Jun 2009Surface drainée (km2)380034003000260010 kmCommercyStenaySurface drainée (km2)70060050040030020010010 kmChalmazelConfluence avecL’Anzon (193 km2)PoncinsConfluenceavec le Vizézy(222 km2)22000 20 40 60 80 100 120 140PK (km)00 5 10 15 20 25 30 35 40PK (km)Fig. 5.1 : Répartition des apports latéraux sur les tronçons du Lignon entre Chalmazel et Poncins (tronçonLignon) et de la Meuse entre Commercy et Stenay (tronçon Meuse4). Les graphiques montrentl’évolution de la surface drainée en parcourant les tronçons d’amont en aval.
Chapitre 5. Jusqu’où est-il nécessaire de spatialiser la composante hydrologique d’un modèlecouplé ? 1195.2 Trois expériences illustrées par le cas du bassin de l’IllinoisPour explorer la question de la spatialisation, nous avons construit trois expériences mettant en œuvreun schéma spatial de complexité croissante en s’inspirant des travaux d’Andréassian et al. (2004).Expérience n°1, spatialisation des injections latérales : la répartition des injections latérales contrôleles volumes transitant dans le bief. Une erreur sur cette répartition entraîne de forteserreurs sur les débits des points intérieurs. Ce type de spatialisation semblait donc le premierfacteur à explorer. Nous avons pour cela comparé plusieurs configurations en raffinant progressivementla répartition des injections et leur nature (apport uniformément réparti/ponctuel).Dans cette expérience, le bassin intermédiaire est scindé en plusieurs sous-bassins correspondantaux différents apports. Ces sous-bassins reçoivent une pluie égale à la pluie moyennetombée sur l’ensemble du bassin intermédiaire.tel-00392240, version 1 - 5 Jun 2009Expérience n°2, spatialisation des pluies : la pluie est un phénomène fortement hétérogène dansl’espace, il semble donc naturel d’envisager sa spatialisation. En conservant le découpage ensous-bassins utilisé dans l’expérience précédente, on calcule une pluie moyenne sur chaquesous-bassin. Ces pluies alimentent ensuite plusieurs instances du modèles pluie-débit GR4Hauxquelles est affecté un unique jeu de paramètres.Expérience n°3, spatialisation des paramètres : la configuration du modèle couplé est ici similaireà la précédente en levant la contrainte d’égalité sur le jeu de paramètre.Des premiers résultats, présentés dans l’annexe H, ont été obtenus sur le bassin de l’Illinois et ont faitl’objet d’une publication dans la revue Journal of Hydrology (article accepté). Ces tests ne suivent pasexactement le protocole précédent en combinant les deux premières expériences. L’article comparedifférentes configurations d’apport en utilisant une pluie distincte sur chaque sous-bassin 1 .Les tests sur l’Illinois aboutissent aux conclusions suivantes.• Prendre en compte plus de 2 à 3 affluents dans la discrétisation des apports latéraux n’apporteaucun gain de performance sensible.• Injecter les apports sous forme uniformément répartie stabilise le calage et les performances dumodèle couplé. Ce résultat a été obtenu en comparant une configuration dans laquelle les apportssont injectés uniquement sous forme ponctuelle avec une configuration mixte ponctuelle/répartie.Un autre résultat a pu être obtenu grâce à la présence d’une station de mesure sur un affluentde l’Illinois. Cette station a permis d’étendre le protocole de contrôle décrit au paragraphe 4.2 :les simulations ont pu être analysées non seulement sur l’aval (l’Illinois à Tahlequah) et l’intérieurdu tronçon (l’Illinois à Siloam Springs) mais également sur un affluent (Flint Creek à Kansas).Cette configuration particulière n’a pas pu être reproduite sur les 49 tronçons français et reste donc1 On notera également que la diffusion D n’est pas fixée à 0 dans le modèle couplé de l’annexe H, ce qui n’est pasconforme aux recommandations du chapitre 4. L’Illinois fait en effet partie des rares bassins sur lesquels la diffusionapporte un gain de performance sensible : le modèle à 6 paramètres OP T 6 (tous les paramètres calés) obtient un scoreNSE en contrôle sur l’aval de 0.90 contre 0.88 pour D0 (diffusion fixée à 0). Dans ce cas, RE(D0|OP T 6) vaut alors-0.09. Fixer la diffusion à 0 entraîne donc une augmentation de l’erreur quadratique moyenne de 9% en contrôle sur cebassin.
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