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Un modèle pluie-débit distribué parcimonieux pour la prédétermination et la prévision des crues éclair. Application au bassin du Gardon d'Anduze (France).

Congress: 2008
Author(s): Christophe Bouvier, Arthur Marchandise, Pascal Brunet, Anne Crespy
Christophe Bouvier Arthur Marchandise Pascal Brunet Anne Crespy UMR 5569 CNRS-IRD-UM1-UM2, Montpellier (France)

Keyword(s): Crues éclair, modèle pluie-débit, modèle distribué, crues de projet, prévision, sud de la France
Article:
AbstractLes modèles pluie-débits jouent un rôle prépondérant pour l'estimation des crues rares, sur le long terme (prédétermination crue centennale par exemple) ou sur le court terme (prévision à quelques heures). De nombreux modèles pluie- débit ont été développés à cet effet, mais restituent encore de façon médiocre les crues, et notamment les crues extrêmes, pour de multiples raisons : i) ces modèles sont calés sur les observations disponibles, généralement de fréquence courante, qui ne garantissent pas une extrapolation correcte vers les extrêmes, ii) les variables d'état, fonction des pluies antérieures et de l'évolution du stock en eau, sont connues avec de fortes incertitudes au début de l'épisode pluvieux, iii) la structure des modèles, souvent globale, introduit des biais dans le calage des paramètres ou dans la restitution des crues. Ceci étant, les modèles distribués sont généralement difficiles à mettre en œuvre et à calibrer, de par la multiplicité des paramètres impliqués. L'objectif de ce papier est de proposer un modèle pluie-débit distribué parcimonieux, offrant les meilleures garanties pour le calcul des crues rares. Ce modèle est appliqué sur le bassin du Gardon à Anduze (525 km2), situé dans le sud de la France, et connu pour ses crues rapides et dévastatrices, typique du climat méditerranéen. Des débits exceptionnels, d'une période de retour estimée à 50 ans, ont pu être mesurés sur ce bassin en 2002. Le modèle proposé combine une fonction de production de type SCS et une fonction de transfert de type translation-stockage. La fonction SCS est aménagée pour simuler le ressuyage des sols entre 2 averses, et comporte 3 paramètres : S la capacité de stockage en eau, ds l'intensité de vidange du stock, et w, la proportion de la vidange qui exfiltre vers l'exutoire. La fonction translation-stockage comporte 2 paramètres : Vo la vitesse de transfert et Ko un coefficient de diffusion. Le modèle est appliqué à une structure en mailles carrées régulières, en mode événementiel. Le modèle reconstitue de façon satisfaisante les crues observées, avec des paramètres identiques pour chaque crue. Seul le paramètre S varie, pour prendre en compte les variations saisonnières : les variations de ce paramètre s'avèrent conformes aux mesures de teneurs en eau. Ce paramètre peut être estimé comme le déficit en eau moyen du sol. Le paramètre de ressuyage du sol, ds, peut également être déduit des mesures de teneur en eau. Le paramètre w intervient très faiblement sur les pointes de crue, et agit principalement sur la décrue. Les paramètres de transfert peuvent être déduits d'observations sur les sections d'écoulement. Enfin, l'application du modèle à la crue exceptionnelle de 2002 est très satisfaisante, dans les conditions énoncées précédemment. En conclusion, ce modèle pluie-débit distribué parcimonieux fournit des performances très satisfaisantes, avec des paramètres dont les valeurs sont en accord avec les processus physiques observés sur ce bassin. Par sa simplicité et son efficacité, il se prête à des applications à vocation opérationnelle pour la définition des crues de projet et pour la prévision de crues.
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