Modélisation hydrologique conceptuel GR: cas du bassin versant d'Houay Pano, Laos

CHAPITRE III : MATERIELS ET METHODES

3.1 Matériel

3.1.1 Structure du modèle et fonctionnement des modèles GR2M et GR4J

Les modèles présentés dans cette étude sont des modèles qui ont été améliorées progressivement. Le développement du modèle GR2M a été initié au Cemagref à la fin des années 1980. Nous allons utiliser la version de par Mouelhi (2003) et Moulehi et al. (2006) pour le modèle GR2M. La version Perrin (2002) and Perrin et al. (2003) pour le modèle GR4J.

(i) Le modèle GR2M (figure 10) (modèle du Génie Rural à 2 paramètres Mensuel) est un modèle pluie-débit global à deux paramètres optimisables : X1, capacité du réservoir de production (mm) ; X2, coefficient d'échanges souterrains (mm). Il fonctionne autour de deux réservoir un réservoir de production(ou réservoir au sol) et un réservoir de routage sur lesquels les ajustements et interception se font différemment sur les entrées. Les données utilisées en entrées du modèle sont la pluie moyenne et l'ETP, et fournit en sortie le débit permettant de simuler le comportement hydrologique du bassin.

(ii) Le modèle GR4J est un modèle journalier à quatre paramètres optimisables : X1, la capacité du réservoir de production (mm), X2, le coefficient d'échanges souterrains (mm), X3, la capacité à un jour du réservoir de routage (mm), X4: temps de base de l'hydrogramme unitaire HU1 (j). Le modèle utilise en entrée la hauteur de pluie moyenne sur le bassin versant P (mm) et l'évapotranspiration potentielle ETP (mm). La structure du modèle est donnée es donnée sur la figure(10). Sa structure est associée à un réservoir de production et un réservoir de routage, des hydrogrammes unitaires ainsi qu'une fonction d'ouverture sur l'extérieur non atmosphérique permettant de simuler le gros du comportement hydrologique du bassin. Le modèle GR4J a des fonctions communes avec le modèle GR2M (par exemple la fonction de production liée au réservoir sol). Son module de routage est meilleur qu'au pas de temps mensuel.

GR2M GR4J

Figure 10: structure des modèles GR4J et GR2M (source : http://webgr.irstea.fr/modeles/mensuel-gr2m/fonctionnement-gr2m/)

Corneille HOUNGUE M1-ESE 17

MODéLISATION HYDROLOGIQUE CONCEPTUEL GR : CAS DU BASSIN VERSANT
D'HOUAY PANO, LAOS.

3.1.2 Objectif et utilisation de ces modèles dans différents domaine

Les modèles GR2M et GR4J peuvent être utilisés pour un certain nombre d'application d'ingénierie ou de gestion de l'eau. Nous pouvons citer par exemple :

? La reconstitution ou l'extension de séries de débit : après calage, le modèle est appliqué en simulation sur une période dont on dispose de données pluviométriques observées ;

? La prédétermination : les séries de débit observé sont souvent courte, il est donc intéressant de les étendre à l'aide d'un modèle pluie-débit. On peut utiliser des séries de pluie observée si elles sont suffisamment longues ou utiliser un générateur stochastique de pluie qui permettra d'obtenir des séries probables de pluie sur le bassin (pour cela un calage préalables se fera sur des séries de pluie observée du au générateur) ;

? La prévision à court terme (d'une courte durée : heure ou jour) : elle est plus utilisée les événements de crues (inondation). Le modèle doit intégrer une procédure d'assimilation des débits observés, ce qui permet d'améliorer de façon substantielle les prévisions. Plusieurs versions de ce modèle de prévision ont été élaboré et proposés par exemple par : Tangara (2005) permis de mettre au point un modèle continu (GR3P) dérivant du modèle GR4J ; voir également les travaux réalisés en mode événementiel avec le modèle GR3H (Fourmigué et Lavabre, 2005) ; la prévision à moyen ou long terme (de quelques semaines à quelques mois) : elle est importante pour les problématiques d'étiage et de gestion de la ressource;

? Détection de tendance dans le comportement hydrologique du bassin versant : l'utilisation d'un modèle hydrologique permet d'identifier dans la variabilité des séries de débit ce qui vient de la variabilité naturelle des conditions climatiques de ce qui vient de changements de caractéristiques du bassin versant (Andréassian, 2002; Andréassian et al, 2003) ;

? La gestion ou le dimensionnement d'ouvrages : les modèles nous permettent également dans une étude de dimensionnement d'effectuer la simulation en continue des apports au réservoir et optimiser le dimensionnement pour des objectifs tels que : soutien d'étiage, écrêtement de crue, etc... en prenant en compte la variabilité naturelle de ces apports. En conditions opérationnelles, la prévision des apports peut permettre en mieux gérer l'ouvrage (Yang et al, 1991).