Modélisation du fonctionnement hydrologique des bassins versants : application sur des bassins versants de Java et Sumatra (Indonésie)

Modeling of the hydrological functioning of the catchment : application on microcatchments at Java and Sumatra (Indonesia)

• Auteur / Autrice : Budi Kartiwa
• Direction : Jean Duchesne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'atmosphère
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Angers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux pluviales -- Infiltration

Pluviométrie

Indonésie

Modèles mathématiques

Bassins hydrographiques

Résumé

Dans l'objectif général d'améliorer la modélisation du fonctionnement hydrologique des bassins versants, on vise à mettre au point un modèle général et régionalisable de détermination de la fonction de production en vue de la coupler à une fonction de transfert déterministe. L'étude est réalisée sur cinq bassins versants de petite taille (moins de 40 ha) situés dans des zones agroécologiques différentes et représentatives de la diversité des conditions paysagères de l'Indonésie. La modification de la version originale du modèle H2U nous permet de modéliser la fonction de transfert des versants. Le couplage entre la fonction de densité de probabilité (fdp) théorique des versants et la fdp théorique du réseau hydrographique par un produit de convolution, donne la fdp théorique de bassin versant quasi identique à la fdp expérimentale pour les cinq bassins versants étudiés. On montre que la modélisation de la fonction de production selon la loi de Horton, en utilisant les paramètres fo, fc et k mesurés sur le terrain, ne peut être appliquée que dans le cas des bassins versants imperméables, et les hydrogrammes obtenus à partir du couplage entre la fonction de transfert théorique et la pluie nette déterminée selon cette procédure sont de qualité médiocre. Le modèle cuvette est développé à partir de l'hypothèse que le débit sortant de la cuvette suit une loi de réservoir linéaire. Dans ce modèle, l'infiltration ne se produit que dans la cuvette et la pluie nette est calculée à partir du débit de déversement de celle-ci. Il parvient à simuler les lames ruisselées dans l'immense majorité des cas, quelle que soit la perméabilité des bassins versants. En couplage avec la fonction de transfert H2U, ce modèle permet une bonne simulation de l'hydrogramme pour un épisode sur quatre et même près d'un épisode sur deux dans le cas du bassin versant le plus imperméable. L'avantage du modèle cuvette réside surtout dans le fait qu'il n'utilise aucun calage, ce qui permet de l'appliquer à un bassin versant non jaugé.

The ultimate target is to improve the modeling of the hydrological functioning of the catchment. We aim to develop a general model of determination of the production function in order to couple it to a deterministic transfer function. The research is carried out on five micro catchments (less than 40 ha) located in different agroecological zones which are representative of diversity of the landscape conditions in Indonesia. The modification of the original version of the model H2U will allow the modeling the transfer function on the hillslope. The coupling between the theoretical probability density function (pdf) of the hillslope and the theoretical pdf of the drainage network through a convolution product, gives a theoretical pdf of the catchment nearly identical to the experimental pdf for the five microcatchments studied. It is shown that the modeling of the production function according to the Horton's law by using the parameters fo, fc and k measured on the field, can be applied only in the case of the impervious microcatchments, and the hydrographs obtained from the coupling between the theoretical transfer function and the resulting excess rainfall according to this procedure are not satisfactory. The micro-depression model is developed from the hypothesis that the outgoing discharge of the micro-depression follows linear reservoir law. In this model, infiltration is assumed to occur only in the micro-depression, and the excess rainfall is calculated starting from the discharge which flows from the micro-depression. It succeeds to simulate the excess rainfall in most cases, whatever the permeability of the catchment. By coupling it to the transfer function H2U, this model allows a good simulation of hydrograph for one episode out of four and even almost one out of two in the case of the most impervious catchment. The major advantage of the micro-depression model is that it does not require any calibration, which allows its application on any ungauged catchment.