The exponential store: a correct formulation for rainfall-runoff modelling
Le réservoir exponentiel : une formulation améliorée pour la modélisation pluie-débit
Résumé
Stores are widely used tools in conceptual, soil-moisture accounting rainfall-runoff models. Various mathematical laws are used to describe the outflow of such stores. The exponential store has received less attention than the linear store, but it has proved to be a highly efficient tool in streamflow modelling. The aim of this study is to show that the common way of dealing with this store-without integration in time-is mathematically and physically flawed. This misuse can result in poorer reliability and efficiency of rainfall-runoff models that include such a store. Surprisingly, this inconsistency had a significant impact on only a limited number of catchments among the 138 used to carry out the tests. However, it can have dramatic consequences for the simulation of large flood events. Therefore, an exact discrete formulation should be preferred in rainfall-runoff models.
Les réservoirs sont des constituants bien connus dans les modèles conceptuels pluie-débit fonctionnant avec un suivi d'humidité des sols. La vidange de ces réservoirs peut se faire selon diverses lois mathématiques. Le réservoir exponentiel n'est pas d'une utilisation aussi répandue que le réservoir linéaire, mais il est un excellent outil pour représenter les débits. Le but de cet article est de montrer que le traitement habituel de ce type de réservoir, sans intégration dans le temps, est mathématiquement et physiquement erroné. Ce mauvais usage peut se traduire par une perte de fiabilité et d'efficacité de modèles pluie-débit qui utilisent un tel réservoir. De façon surprenante, cette inconsistance n'a eu un impact que sur un nombre limité de bassins parmi les 138 utilisés pour mener les tests. Cependant, elle peut avoir des conséquences dramatiques sur la simulation de forts événements de crue. Par conséquent, la formulation discrète correcte devrait être préférée dans les modèles pluie-débit.