Simulation d'un bassin versant anthropisé à l'aide d'un modèle hydrologique semi-distribué : le bassin de la Seine et ses réservoirs - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Reports Year : 2021

Simulation d'un bassin versant anthropisé à l'aide d'un modèle hydrologique semi-distribué : le bassin de la Seine et ses réservoirs

Abstract

Anticipating hydrological risks and managing water resources necessitates setting up tools, Including hydrological models. Hydrological modelling is based on current and/or past hydro-climatic data related to a catchment in order to simulate the current and/or future hydrological behaviour of this catchment. Numerous models attempt to faithfully reconstruct the components influencing the hydrology of the basin: flow indeed result from precipitation, evapotranspiration, exchanges with the groundwater and transfer time to the mouth of the river, but also the withdrawals due to the various uses (drinking water, industry, agriculture) and the regulation carried out by dams and reservoirs. This study will focus on the accounting of dams within the Seine River basin. More precisely, semi-distributed modelling will be used to simulate the hydrological behaviour of this basin, mainly by integrating the influence of the reservoir dams. Since semidistributed modelling is based on a sub-basin spatial grid, it is necessary to divide the Seine basin into smaller sections. A semi-distributed hydrological model based on the R package airGR, developed by the HYDRO team of HYCAR (INRAE Antony), will then be applied to this set of sub-basins. Indeed, they allow the simulation of natural flows. The airGRiwrm package allows to take into account the different human influences occurring on the basin. Finally, a regularization of the parameters obtained from the model calibration was applied in order to ameliorate our results. The main results show that the regularization, whose aim is not to favor the model performance too much compared to the realism of parameter values, does not bring a homogeneous improvement of our results. On the contrary the semi-distributed modeling without regularization indicates a clear improvement of our set of parameters compared to the set obtained with a lumped (i.e. non semi-distributed) modeling. More in-depth studies should be carried out in order to test the robustness of the semi-distributed model used in this study.
Anticiper les risques hydrologiques et gérer les ressources en eau sont des actions qui nécessitent la mise en place d’outils de modélisation, notamment les modèles hydrologiques. Ces derniers nécessitent des données hydro-climatiques actuelles et/ou passées du bassin versant considéré afin de simuler son comportement hydrologique. Pour cela, les modèles pluie-débit tentent de reconstituer fidèlement les composantes influençant l'hydrologie du bassin : le débit résulte en effet des précipitations, de l'évapotranspiration, des échanges avec la nappe et d'un temps de transfert, mais aussi, lorsque l'on prend en compte les usages, des prélèvements (eau potable, industrie, agriculture) et de la régulation effectuée par les barrages et réservoirs. Cette étude porte sur la prise en compte des retenues en eau au sein du bassin de la Seine. Réalisé dans le cadre d’un stage, elle a permis la mise en place d'une modélisation semidistribuée afin de simuler le comportement hydrologique de ce bassin en intégrant l'influence des quatre principaux lacs-réservoirs du bassin de la Seine. La modélisation semi-distribuée s'appuyant sur un maillage spatial basé sur des sous-bassins, il a tout d'abord été nécessaire de procéder à un découpage du bassin de la Seine. Un modèle hydrologique semi-distribué a ensuite été appliqué à cet ensemble de sous-bassins afin de simuler les débits naturels. Ensuite, les différentes influences humaines présentes sur le bassin ont pu être prises en compte dans le modèle. Enfin, une régularisation des paramètres obtenus lors du calage du modèle a été appliquée. Elle a consisté à déterminer, pour un bassin versant considéré, le bassin en amont le plus contributif en terme de débit et d'optimiser son jeu de paramètres afin de l'appliquer en entrée du modèle du bassin aval. Les principaux résultats montrent que la régularisation des paramètres, dont le but est de ne pas favoriser la performance aux dépens du réalisme des paramètres, n'apporte pas d'amélioration homogène de nos résultats, seuls les paramètres des bassins à l'aval semblent améliorés. La modélisation semi-distribuée sans régularisation donne quant à elle de meilleurs résultats, notamment concernant les valeurs de critère de performance, comparés à ceux obtenus avec une modélisation globale (i.e. non semi-distribuée). Des études plus approfondies mériteraient d'être menées afin de tester la robustesse du modèle semi-distribué utilisé dans cette étude, les résultats obtenus étant issus du calage des paramètres.

Domains

Hydrology
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Dates and versions

hal-04357949 , version 1 (21-12-2023)

Identifiers

Cite

Laura Nunez Torres, Olivier Delaigue, David Dorchies, Guillaume Thirel. Simulation d'un bassin versant anthropisé à l'aide d'un modèle hydrologique semi-distribué : le bassin de la Seine et ses réservoirs. PIREN-Seine phase 8, INRAE. 2021, 43 p. ⟨hal-04357949⟩
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