Analyse et modélisation des sous-bassins amont du bassin de la Seine. Rapport final - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport Technique) Année : 2009

Analyse et modélisation des sous-bassins amont du bassin de la Seine. Rapport final

Charles Perrin
Laurent Coron
Simon Munier
Xavier Litrico
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 863020
Julien Lerat
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 860990
Pierre Javelle
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1166037
Vazken Andréassian

Résumé

La DIREN Ile-de-France, dans le cadre de la modernisation de ses modèles de prévision des crues, a souhaité réaliser une étude d'analyse et de modélisation de sous-bassins amont du bassin de la Seine. L'objectif de cette étude était de mieux comprendre le comportement hydrologique des sous-bassins versants amont du bassin de la Seine et de développer pour ces bassins, des modèles de prévision de crue aussi fiables que possible, avec des horizons de prévision aussi grands que possible, idéalement de 72h. Cette étude visait par ailleurs à analyser la sensibilité des modèles de prévision développés, à divers paramètres, notamment à la qualité de l'information pluviométrique, variable cruciale pour ce type de modélisation. Cette étude portait sur 22 stations hydrométriques réparties sur le réseau hydrographiques, avec des bassins versants allant de 81 km² à 43 800 km². Une partie de l'étude a porté plus spécifiquement sur le bassin versant du Serein sur lequel des problèmes de prévision particuliers sont rencontrés. L'étude a été divisée en cinq phases dont les principales conclusions sont les suivantes : · Phase 1 : Constitution de la base de données Cette phase a permis de mettre au point une base de données continue au pas de temps horaire regroupant, sur la période 1994-2008, les données de débit sur les 22 stations hydrométriques et les données de pluie sur environ 70 postes pluviométriques correspondant à ceux accessibles en temps réel. L'analyse du réseau pluviométrique a fait ressortir des zones peu couvertes (Seine amont, Marne) et des petits bassins avec très peu de postes disponibles. La période d'étude présente une intéressante diversité d'événements hydrométéorologiques. · Phase 2 : Analyse hydrologique du fonctionnement des bassins Cette phase a permis de caractériser, par une méthode hydrologique, les temps moyens de réaction des bassins versants aux pluies. Ces temps de réaction vont de 6 à 36 heures pour les bassins étudiés. L'objectif de prévision de l'étude étant de 72 h, il est donc clair que pour atteindre cette échéance, des prévisions de pluie devront être intégrées à la chaîne de prévision pour tous les bassins. · Phase 3 : Evaluation et calage du modèle de prévision Une procédure rigoureuse de test en calage-contrôle a été établie pour évaluer les performances du modèle hydrologique de prévision GR3P choisi pour cette étude. Une sélection de critères numériques et graphiques a été faite pour analyser les résultats. Bien que l'évaluation puisse conduire à des interprétations légèrement différentes en fonction des critères choisis, il a été conclu que le modèle fournissait des résultats satisfaisants sur 7 stations et moyens sur 12 stations. Le modèle a été classé insatisfaisant sur trois stations Analyse et modélisation de sous-bassins amont du bassin de la Seine vi essentiellement en raison de sa faible capacité à bien prévoir la dynamique des variations de débit sur ces stations, malgré une bonne estimation des niveaux de débit. Comparé à d'autres modèles (modèle simple PQB et modèle de DHI) sur tout ou partie des stations, le modèle GR3P semble globalement plus satisfaisant, bien que des protocoles de test rigoureusement identiques n'aient pu être établis dans le cas du modèle de DHI. Par ailleurs, la sensibilité des modèles à la discrétisation temporelle des prévisions de pluie a paru limitée lorsque la plage d'agrégation est courte (6 h). Elle est jugée faible en comparaison de la sensibilité aux erreurs sur les cumuls de pluie prévus affectant potentiellement les prévisions de pluie. · Phase 4 : Production d'outils opérationnels Cette phase a permis de produire un outil de calage automatique du modèle et de mettre à jour l'outil de prévision livré par le Cemagref à la DIREN en 2005. · Phase 5 : Modélisation du bassin du Serein Cette phase a permis de tester un modèle spécifique associant le modèle hydrologique GR3P et un modèle de propagation simplifié (lag and route), le tout placé dans le cadre d'assimilation du filtre de Kalman. Les résultats montrent que ce modèle couplé donne globalement de meilleures performances que le modèle GR3P. Les différences sont particulièrement nettes sur la station la plus aval (Beaumont) où le modèle GR3P est peu satisfaisant ; elles le sont moins pour les deux stations intermédiaires. Ce modèle couplé représente pour ce bassin une alternative intéressante au modèle hydrologique global et gagnerait à être implémenté en conditions opérationnelles. Cette étude devrait donc contribuer à renforcer le potentiel de prévision de la DIREN Ile-de- France sur le bassin de la Seine. Elle ouvre par ailleurs des perspectives intéressantes, pour le développement de modèles de prévision couplés pour les stations situées sur des tronçons disposant de stations hydrométriques amont. La prise en compte des ouvrages, non étudiée ici, reste par ailleurs une source potentielle d'amélioration significative des performances des modèles. Ces deux aspects nécessiteraient, avant leur mise en oeuvre opérationnelle, des travaux de recherche complémentaires.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-02593018 , version 1 (15-05-2020)

Identifiants

Citer

Charles Perrin, Laurent Coron, Thomas-Charles Fortier Filion, Simon Munier, Xavier Litrico, et al.. Analyse et modélisation des sous-bassins amont du bassin de la Seine. Rapport final. [Rapport Technique] irstea. 2009, pp.261. ⟨hal-02593018⟩
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