II.1.1. Les modèles conceptuels
Les modèles conceptuels considèrent
généralement le bassin versant comme étant un ensemble de
réservoirs interconnectés, après quelques simplifications
du cycle de l'eau. Un modèle hydrologique conceptuel tente de reproduire
la réponse hydrologique d'un bassin versant en remplaçant la
réalité de l'écoulement par une idéalisation
simplifiée de la situation réelle tant de la
géométrie du bassin versant que de l'écoulement
lui-même. Les données hydrologiques et
météorologiques servent alors à faire des estimations
seulement des paramètres. Les modèles hydrologiques conceptuels
sont basés sur un aspect perceptuel du comportement de l'eau dans le
bassin versant et sont par conséquent des modèles
déductifs.
Parmi le modèle à réservoir, on a le
modèle d'hydrogramme unitaire instantané de Nash (1957). Dans ce
modèle, les réservoirs représentent l'évolution du
ruissellement de surface due à la circulation de l'eau dans le bassin
versant, tant le long des pentes que dans le réseau hydrographique. Le
modèle de Nash permet de simuler les crues de beaucoup des bassins
versants avec succès. La validation des résultats des simulations
est conditionnée par les hypothèses de l'hydrogramme unitaire qui
doivent être vérifiées de toute évidence quel que
soit le modèle utilisé. Le modèle de réservoir a
été développé par plusieurs chercheurs avec
différentes approches tels que des modèles GR3J1
(Michel et Edijatno, 1988), les modèles
1 GR3J : modèle Génie Rural à pas
de temps journalier et à trois paramètres.
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GR4J2 [Figure 6] (Edjatino et Michel,1994), (Perrin
et al. 2003), les modèles GR2M3 (Kabouya, 1990 et
Michel, 1994) également. La figure ci-dessous donne la structure
générale du modèle GR4J.
Figure 6: Schéma de la structure d'un
modèle conceptuel (Perrin et al.2001)
II.1.2. Le modèle empirique
Le modèle empirique cherche à reproduire la
dynamique des variables de sortie en fonction des variables d'entrée
sans tenter de décrire les processus élémentaires. Le
modèle empirique utilise une représentation des formules et des
équations qui calculent par exemple un débit en utilisant une
information minimale du bassin versant. Deux exemples sont les plus
utilisés, on a la formule rationnelle et les courbes enveloppes.
L'expression de la formule rationnelle s'écrit :
Q=C*i*A
Avec Q : Débit (m3/s)
I : intensité de la pluie (m/s)
C : coefficient de ruissellement A : surface du bassin
(m2)
Dans la représentation graphique, une courbe enveloppe
est le lieu géométrique des points les plus extérieurs au
graphique. La courbe enveloppe est modélisée par une
équation du type :
2 GJ4J : modèle Génie Rural à pas
de temps journalier et à quatre paramètres.
3 GR2M : modèle Génie Rural à pas
de temps mensuel et à deux paramètres.
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qs=áAn
Avec á et n étant des paramètres
définis à partir des observations. Par contre le modèle
empirique représente des inconvénients comme par exemple, les
résultats dépendent de coefficients locaux, non transposables
directement ; Beaucoup de paramètres ne sont pas pris en compte
explicitement. Les autres processus ne peuvent pas être rattachés
aux crues calculés, comme le transport des solides, le
phénomène érosif des berges, ...
Le modèle empirique caractérise globalement la
relation Pluie-Débit par des traitements des séries
chronologiques (Ambroise, 1991).
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