4.3.2. Historique et description de l'environnement du
modèle GR2M
4.3.2.1. Petite histoire sur l'évolution du
modèle GR2M
En vue d'apprécier les résultats obtenus avec
les réseaux de neurones, une approche avec un modèle conceptuel
à réservoir, GR2M, a été développée.
Cette étape de modélisation est ici présentée. Pour
fixer les idées sur les modèles GR, quelques travaux ayant
contribué au développement des modèles GR sont
présentés dans les paragraphes suivants :
i. Modèles pluie-débit au pas de temps
journalier
La conception des modèles GR au pas de temps journalier
a débuté dans les années 80 au Cemagref avec les travaux
de Claude Michel (1983). Cet auteur a engagé une réflexion sur la
modélisation pluie-débit à partir du modèle CREC,
un modèle à neuf paramètres développés au
Laboratoire d' Hydrologie de l'Université de Montpellier (Cormary et
Guilbot, 1973). Se basant sur cette structure, des simplifications ont
été faites, dans le but d'obtenir un modèle à peu
de paramètres, sans amoindrir les performances du modèle initial
en terme de simulation des débits. Une structure simple à deux
réservoirs a ainsi été proposée avec un seul
paramètre correspondant à une capacité maximale identique
de ces
deux réservoirs dans le cas du bassin versant de
l'Orgeval (Michel, 1983). Le modèle à deux paramètres,
GR2, avec un paramètre pour chaque capacité de réservoir,
venait de naître. Après avoir été utilisé par
Loumagne (1988) et Devred (1989), GR2 a ensuite été repris et
amélioré par Edijatno (1987, 1991) pour obtenir le modèle
GR3. Il a modifié la fonction de production et a ajouté un
troisième paramètre. Le nouveau modèle journalier GR3
(Edijatno et Michel, 1989) fut testé sur un échantillon de 110
bassins versants français et donna des résultats satisfaisants.
Dans une perspective de constante amélioration de cette structure,
Nascimento (1991, 1995) a isolé des bassins intermittents pour lesquels
le modèle avait du mal à fournir des résultats corrects,
et a introduit dans le modèle un quatrième paramètre
gouvernant des échanges "souterrains" pour répondre aux exigences
de bonne reproduction des débits. Le nouveau modèle GR4 a fourni
sur un échantillon de 120 bassins de meilleures performances que la
version antérieure à trois paramètres.
Parallèlement aux travaux de Nascimento (1995), Makhlouf (1994) a
mené des recherches sur l'explication des paramètres du
modèle GR4J sur des bassins de Moselle et de Bretagne et a
également donné quelques voies pour le traitement de la neige sur
les bassins de la Moselle. Plus récemment, Edijatno et al.
(1999) ont proposé une nouvelle version à trois
paramètres du modèle journalier. Cette version, dans laquelle la
capacité du réservoir de production est fixe, est très
similaire à la version proposée par Nascimento (1995) avec des
fonctions de production et d'échange légèrement
modifiées. Enfin, Perrin (2000) et Perrin et al. (2003) ont
proposé une version améliorée de ce modèle
journalier, comportant quatre paramètres et permettant notamment
d'améliorer la simulation des étiages avec l'introduction d'une
percolation issue du réservoir de production du modèle.
ii. Modèles pluie-débit au pas de temps
mensuel et annuel
Les travaux de Kabouya (1990) ont permis de mettre au point un
modèle mensuel GR3M à trois paramètres pour l'appliquer
à des problèmes d'évaluation de la ressource en eau en
Algérie septentrionale (Kabouya et Michel, 1991). Makhlouf (1994) a
également travaillé sur un modèle mensuel en proposant une
version à deux paramètres, le modèle GR2M (Makhlouf et
Michel, 1994) qui a par la suite été améliorée par
Mouelhi (2003). Au pas de temps annuel, les travaux de Bouabdallah (1997) ont
permis de jeter les premières bases d'un modèle
pluie-débit annuel, avec deux versions, à un paramètre
(GR1A) et deux paramètres (GR2A). Par la suite, Mouelhi (2003) a repris
la chaîne de modélisation à pas de temps mensuel, annuel et
pluriannuel, en essayant d'identifier l'adaptation des structures
des modèles au pas de temps de fonctionnement, et en
recherchant les cohérences de structures entre ces différents pas
de temps. Il a ainsi pu proposer un modèle mensuel (GR2M) à deux
paramètres, un modèle annuel (GR1A) à un paramètre
et un modèle interannuel sans paramètres à caler.
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