2.3.2. Modèles conceptuels
Les recherches menées sur de nombreux bassins ont
conduit à considérer tout bassin comme un système
complexe, dans lequel les précipitations se répartissent entre
plusieurs niveaux de stockage temporaire en interaction
(végétation, surface, sol, nappe, réseau hydrographique),
avant de retourner dans l'atmosphère (par évaporation) ou
d'être évacuées hors des limites du bassin (par
écoulement dans les cours d'eau et les nappes). Cette
représentation d'un bassin comme un assemblage de réservoirs
interconnectés a permis l'émergence dans les années 1960
d'une classe de modèles dits "conceptuels" ou "à
réservoirs". Ces modèles sont fondés sur des
équations de bilan assurant la conservation de l'eau non seulement dans
le bassin mais aussi pour chaque réservoir. Ils utilisent pour leurs
vidanges et leurs interactions des relations déterministes de type
empirique (Roche, 1971). C'est par exemple le cas du modèle SWM de
l'Université de Stanford (Crawford et Linsley, 1966) à 8
réservoirs et 27 paramètres ; du modèle CREC à 3
réservoirs et 10 paramètres (Cormary et Guilbot, 1969) ; ou
encore de la « famille des GR » dont par exemple le modèle GR3
à 3 réservoirs et 3 paramètres (Edijatno et Michel, 1989)
et le modèle GR2M à 2 réservoirs et 2 paramètres
(Mouelhi, 2003). Permettant de simuler toutes les composantes du cycle de l'eau
(évapotranspiration, recharge et contribution des nappes, stockage
hydrique) et non plus seulement les débits, ce type de modèle
s'est avéré très utile pour synthétiser
l'information climato-hydrologique disponible sur un bassin et simuler
l'évolution conjointe des ressources dans chaque compartiment. Les
limites de ce type de modèle sont cependant nombreuses :
i. l'analogie avec des réservoirs (souvent
linéaires) apparaît comme peu réaliste. Les
paramètres utilisés étant généralement sans
grande signification physique et donc non corrélés à des
caractéristiques mesurables du bassin. Les paramètres
décrivant les réservoirs et leur vidange doivent donc être
estimés par calage du modèle sur les débits mesurés
;
ii. le fait d'utiliser des paramètres globaux ou moyens
pour décrire le bassin, ces modèles ne peuvent tenir compte
directement de son hétérogénéité et de sa
structure.
Il en résulte que ces modèles sont peu
adaptés à la résolution de nombreux problèmes.
En
effet, du fait d'une calibration généralement faite sur les
seuls débits, la simulation des autres
variables hydrologiques est affectée d'une large
incertitude, ce qui rend difficile le couplage avec d'autres flux. D'autre
part, cette calibration étant relative à un bassin donné,
dans un état donné, ils sont également inadéquats
pour évaluer l'impact hydrologique d'un aménagement d'un bassin
ou pour simuler un autre bassin non jaugé.
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