| Titre : | Quelle connaissance hydrométrique minimale pour définir les paramètres d'un modèle pluie-débit ? |
| Auteurs : | C. Rojas Serna ; CEMAGREF ANTONY HBAN ; ECOLE NATIONALE DU GENIE RURAL DES EAUX ET DES FORETS |
| Type de document : | thèse/mémoire |
| Année de publication : | 2005 |
| Format : | 318 p. |
| Note générale : |
Sigle : CEMAGREF Sigle : HBAN Sigle : ENGREF |
| Langues: | = Français |
| Catégories : | |
| Mots-clés: | MODELE PLUIE DEBIT ; ESTIMATION DES PARAMETRES ; MESURE DE DEBIT |
| Résumé : |
La recherche entreprise au cours de la présente thèse s'intéresse à la détermination des paramètres d'un modèle pluie-débit sur les bassins non jaugés. L'idée principale est d'utiliser un minimum de mesures ponctuelles de débit pour estimer ces paramètres. Les approches pour optimiser les paramètres que nous avons conçues utilisent de façon particulière la connaissance a priori de ces paramètres : 1) Dans une première approche, une fonction objectif est construite en considérant deux termes : les écarts par rapport aux paramètres a priori et les erreurs de simulation sur les quelques mesures de débit disponibles. L'analyse a porté sur quatre estimations différentes des écarts-types des paramètres. 2) Dans une deuxième approche, l'information a priori est synthétisée par un ensemble fini de jeux de paramètres et on choisit le jeu qui minimise les erreurs par rapport aux quelques mesures ponctuelles de débit. Dans ce cas, deux méthodes différentes sont comparées : l'une consiste à chercher le jeu optimum parmi 3p jeux de paramètres pour un modèle ayant p paramètres dans sa structure. L'autre méthode choisit le jeu de paramètres parmi ceux des bassins jaugés similaires au bassin non jaugé étudié, selon des caractéristiques physioclimatiques. C'est cette deuxième approche utilisant un recueil des jeux de paramètres d'un grand nombre de bassins jaugés qui est apparue comme la plus prometteuse. Au delà de la méthode d'optimisation de paramètres, on a essayé de rechercher la meilleure stratégie d'acquisition de mesures de débit. L'objectif est de planifier ces mesures pendant les jours où le potentiel d'information est maximal pour discriminer, parmi les jeux de paramètres candidats, celui qui a le plus de chances d'être efficace. Le résultat principal de cette recherche est qu'il faut viser les jours où le débit est susceptible de prendre les plus hautes valeurs possibles. Cette étude a nécessité le rassemblement de données journalières sur un grand nombre de bassins versants répartis sur quatre continents, et sans sélection a priori puisqu'aucune sélection est possible pour un bassin non jaugé. Le succès d'une méthode de détermination des paramètres pour un bassin non jaugé ne peut être mesuré que de façon statistique puisqu'aucune série complète n'est disponible pour vérifier le bien fondé de la méthode pour un bassin particulier. C'est pourquoi le succès se mesure par l'augmentation de la probabilité de dépasser un critère d'efficacité fixé à l'avance. Cette voie de recherche, qui n'avait pas été employée jusqu'à présent, a débouché sur des résultats qui sont intéressants puisqu'avec seulement deux mesures de débit, on obtient un jeu de paramètres qui permet au modèle GR4J d'être statistiquement équivalent à beaucoup de modèles de la littérature qui auraient pu être calés de façon conventionnelle sur une longue série de débits. Un résultat intéressant également est que la méthode peut s'appliquer à des modèles plus complexes que GR4J. Le nombre de paramètres n'influe pas de façon exponentielle sur le nombre de mesures à acquérir. Dans le futur il conviendra de donner à la stratégie d'acquisition de mesures, un caractère dynamique en modifiant le jeu de paramètres utilisé pour simuler les débits que l'on peut attendre des pluies en cours, alors que dans toute notre recherche, ces débits potentiels était déterminés en fonction d'un jeu fixe de paramètres a priori, faiblement influencé par les caractéristiques physio-climatiques des bassins. This research concerns the determination of model parameters of a rainfall-runoff model for ungauged catchments. The main idea is to use the minimal number of measured flows in order to estimate model parameters. Two approaches are proposed to optimize the parameters based on the use of an a priori knowledge of these parameters. 1) In the first approach an objective function is built considering two terms: the deviations from a priori parameters and the deviations from flow measurements. 2) In a second approach, a priori information is made of an a priori ensemble of parameter sets, and the optimal parameter set is chosen in order to minimise the deviations when comparing some specific measurements of flow to the flows computed with individual parameter sets. In this case, two different methods are evaluated: one consists of seeking the optimum set among 3p sets of parameters for a model having p parameters in its structure. The other method chooses the parameter set among those of selected gauged catchments on the basis of similarity of physical and climatic characteristics. This approach seems to be the most promising. This work concerns also the research of the best strategy of acquisition of flow measurements. The objective is to plan these measurements during the days when the potential of information is the best to discriminate, among the sets of parameters candidates, the one which has the most chances to be effective. The main result of this research is that the measurements should be done on the days when the flow takes its highest possible values. This study has required the compilation of daily data from a great number of catchments spread over four continents, and without any a priori selection since it is not possible to do a selection for an ungauged basin. The performance of a method of determination of the parameters for an ungauged basin can be measured only in statistical terms, since no complete series are available to verify the goodness of the method for a particular basin. For that reason the performance of a model is measured in terms of the probability of exceeding a given criterion of effectiveness. This original way of research led to very interesting results: with only two point measurements of flow, the GR4J model is statistically equivalent to many models of the literature, which would have been calibrated in a conventional way with a long series of measured flows. Another interesting result is that the proposed method can be applied to more complex models than GR4J. The number of model parameters does not compound in an exponential way the number of required measurements. For further research it will be convenient to endow the measurement strategy with a dynamic feature, i.e., using measurements already made to update the selection of days presenting the greatest potential for parameter determination. In the present research these days were determined based on the average parameter set, with limited influence of physiographic and climatic basin characteristics. |
| Diplôme : | Doctorat spécialité sciences de l'eau, ENGREF Paris, Ecole doctorale Géosciences et ressources naturelles |
Exemplaires (1)
| Centre | Localisation | Section | Cote | Statut | Disponibilité | Département |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Jouy-en-Josas Antony | Antony | Thèses/Mémoires | TH849-1 | Empruntable | Disponible pour le prêt |
