2.3. APERÇU DES DIFFÉRENTES APPROCHES DE
MODÉLISATION PLUIEDÉBIT
Lors des premières approches de modélisation
(bilans hydriques) de bassins versants, les hydrologues s'intéressaient
à l'évaluation des flux d'eau liquide qui rentraient, sortaient
ou étaient stockés dans le système. On se plaçait
à une échelle de temps suffisamment longue pour pouvoir
considérer que la variation des réserves en eau du bassin
était nulle. Ainsi fut introduite l'année hydrologique,
généralement différente de l'année calendaire. Elle
est définie comme la période entre le début et la fin de
laquelle la variation du stock est nulle.
L'écoulement à l'exutoire du bassin était
déterminé en fonction des entrées du système,
(précipitation et apports souterrains), et des autres sorties (eaux
souterraines, évapotranspiration). Malheureusement, ce type d'approche
n'était valable que pour des périodes annuelles et ne permettait
donc pas d'étudier les processus internes au système et de
prendre en compte l'influence de l'occupation du sol sur les
écoulements. Une approche plus fine a donc été
progressivement développée, aidée en cela par le
développement de l'instrumentation et l'augmentation de la
capacité des ordinateurs, pour donner une grande diversité de
modèles qui ont fait l'objet de diverses tentatives de classification.
De manière à se repérer dans cette complexité, il
est présenté ici à titre indicatif, la classification
proposée par Ambroise (1998). Il classe les modèles en cinq
catégories : les modèles empiriques globaux, les modèles
conceptuels, les modèles conceptuels spatialisés, les
modèles théoriques (ou physiques) locaux et les modèles
physico conceptuels spatialisés. Dans la littérature, d'autres
classifications existent, notamment celles de Perrin (2000) et de Mouelhi
(2003). Les paragraphes ci-dessous décrivent les modèles
hydrologiques selon la classification d'Ambroise (1998).
2.3.1. Modèles empiriques globaux
Il y a tout d'abord les modèles empiriques classiques
de l'hydrologie opérationnelle, visant à caractériser
globalement la relation pluie-débit par des traitements de séries
chronologiques à partir d'approches soit déterministes, soit
stochastiques. C'est par exemple le cas des modèles régressives
pluies-débits, ou des méthodes basées sur les fonctions de
transfert, comme celles de l'hydrogramme unitaire (Ciriani et al.,
1977 ; Haan , 1977,Guillot et Duband, 1980 ; Michel et Mailhol,1989). On
classe aussi parmi ces modèles les réseaux de neurones
(Coulibaly, 1999), traités dans ce présent mémoire. Ces
modèles ont en commun de ne faire appel qu'aux variables d'entrée
et de sortie du système hydrologique qu'est un bassin versant, sans
faire intervenir des données sur sa nature physique.
Considéré comme une "boîte noire", le bassin versant est
caractérisé par des paramètres et des fonctions sans
grande signification physique, donnant une description purement
mathématique de son fonctionnement. Les modèles empiriques
descriptifs globaux sont très utiles et utilisés en
ingénierie hydrologique, et suffisent pour bien des applications
liées aux ressources en eau (reconstitution de données,
prévision en temps réel, gestion des ressources, etc.).
Très dépendants des données utilisées pour les
établir, ces modèles sont cependant dangereux à utiliser
en dehors de ce domaine d'observation, tant en extrapolation pour le même
bassin (événement extrêmes), qu'en transposition, soit
à un autre bassin similaire, soit sur le même bassin ayant subi
des
modifications (impact d'un aménagement par exemple). Et
surtout, ils ne conviennent pas du tout à une analyse du fonctionnement
interne d'un bassin, et sont donc de peu d'utilité pour la recherche
à cette échelle.
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