Prise en compte de l’hétérogénéité des surfaces continentales dans la modélisation hydrologique distribuée : exemple d’application avec des données du Haut-Bassin de la Saône

par Judicaël Dehotin

Thèse de doctorat en Océan, athmosphère, hydrologie

Sous la direction de Isabelle Braud.


  • Résumé

    La prise en compte de l'hétérogénéité spatiale des bassins versants est nécessaire pour répondre aux divers enjeux liés à la gestion des ressources en eaux, tant au niveau quantitatif que qualitatif. Les modèles hydrologiques spatialisés permettent de prendre en compte l'hétérogénéité des surfaces continentales et des données d'entrée dans la modélisation du cycle de l'eau. La revue bibliographique réalisée dans la première partie a permis d'aborder différents aspects de la problématique de la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale dans les modèles hydrologiques. Cette revue a débouché sur la proposition d'une méthode de découpage spatiale suivant trois niveaux emboîtés, de manière à adapter la description de l'hétérogénité spatiale des bassins versants à la question posée. Le premier niveau consiste en un découpage en sous-bassins (REWs) organisés autour du réseau hydrographique. Le second niveau de discrétisation (hydro-paysages) permet de décrire l'hétérogénéité spatiale des REWs. Nous avons proposé un cadre méthodologique pour le découpage en hydro-paysages. Le troisième niveau permet d'obtenir les mailles finales de la modélisation après redécoupage éventuel des hydro-paysages en fonction de contraintes numériques. Un exemple sur le Haut-bassin de la Saône permet d'illustrer l'ensemble de la démarche. La méthodologie proposée est associée à une modélisation flexible permettant d'adapter le découpage spatial à l'échelle des données disponibles et à l'échelle des processus hydrologiques à modéliser. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons présenté les outils utilisés pour réaliser des modélisations hydrologiques ‘à la carte', basés sur la plate-forme de modélisation LIQUID qui a servi de support à notre travail. Afin de prendre en compte dans la modélisation, les mailles non-structurées issues du découpage spatial proposé, nous avons développé un modèle de simulation des tranferts latéraux dans la zone saturée. Il résout l'équation de Boussinesq 2D sur un maillage irrégulier mais conforme. Différents tests ont été réalisés pour valider le modèle. Nous avons enfin abordé, sur quelques exemples simples, la problématique du couplage de différents modules en partant de ce module saturé et en étudiant le couplage avec les écoulements dans la rivière et la zone non saturée

  • Titre traduit

    Taking into account the land surface heterogeneity in distributed modeling : application on the Saône catchment in France


  • Résumé

    Taken account of land surface heterogeneity is necessary to face the challenges of water resources management, both quantitatively and qualitatively. Distributed hydrological models allow to take into account the land surface and inputs heterogeneities in the water cycle modelling. The literature review about the landscape heterogeneity, conducted in the first part led to the proposition of a spatial discretization method on three nested levels, so as to adapt the description of the heterogeneity to each question. The first level uses sub-catchments organised around the river network. The second level, called hydro-landscapes, was proposed to take into account sub-catchment scale heterogeneity. We proposed a methodology, which takes into account landscape heterogeneity, data resolution and the functional scale of hydrological processes included into the modelling. The third level allows to further discretize hydro-landscapes to take into account numerical constraints. The whole methodology was illustrated using data from the upper Saône catchment. For relevant use of the spatial discretization, we tried to promote flexible hydrological models, able to be adapted to problem. In a second step, we tried to build models corresponding to the proposed principles. We used a hydrological modelling framework called LIQUID. We developed a model solving the Boussinesq equation for 2D transfer in the saturated zone. It was adapted to unstructured meshes. Several tests were conducted to validate the model. Finally, we have tackled the coupling of different processes (water transfer within the unsaturated and saturated zones and the river) through very simple examples

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2009 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Prise en compte de l’hétérogénéité des surfaces continentales dans la modélisation hydrologique distribuée : exemple d’application avec des données du Haut-Bassin de la Saône

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Informations

  • Détails : 1 vol. (300 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 236 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/INPG/0162/D
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