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simulation globale de bassins hydrologiques 84 - Infoterre

1. JANV TYPE DE DONwzE PLUIE PENTADAIRE EXEMPLE 29 26 13 9 13 d 19 35 12 1 amp 495 no A 0 b 4c 0 OQ 0 0 6 c gre x Og 9 OO PON DR cn NI mo d 91 TABLEAU III 4 Exemple de donn es hydroclimatiques ze ri ei lt bs dw TYPE Dr DONNIE 115 0 132 2 95 10e 4 126 2 125 TYPE DE DONwee 90 6 11 4 40 3 2 9 16 4 57 2 11 6 52 4 30 7 23 0 0 4 9 8 32 1 24 6 4 16 0 18 0 2 87 4i PiUiz MENS 75 9 44 64 78 PLUIE DECA O 48 0 9 7 7 42 1 25 9 1 1 O O f 53 8 O o 27 1 D AMONNNr Ur pJ UO 4 0 o M COPFOrPONArPNE ONAL I O UM A OT 0 DJ 0 a e t i AN hnc gs E UNO cor 0 0 4 39 8 l9 en NA Y O OU SO Y 0 cn P SY on 0 0 n LJ bs a n ys n DE DONwEE PLUIE MENSUELLE 24 79 7 81 2 71 4 44 4 121 6 ei 78 8 29 9 WEE PLUIE MENSUELLE 24 2 75 9 812 21 2 44 4 1271 6 51 1 78 8 25 5 EXEMPLE 1966 70 UNITE MILLIMETRES 7 3 41 3 33 1 102 5 127 6 77 6 28 5 697 2 50 5 25 4 d d 197 3 33 9 53 5 71 7 120 2 34 1 109 5 EXEMPLE 1968 70 UNITE MILLIMETRES 43 0 0 0 21 7 3 0 23 1 15 6 36 8 313 7 27 6 0 1 24 2 8 7 25 9 32 4 2 5 21 1 1 5 52 9 44 3 31 6 31 4 8 2 10 1 14 5 7 4 666 1 3 1 3 29 1 10 6 0 7 65 9 72 6 20 8 45 9 34 4 490 3 35
2. A LL Er rrr Lia aga rara iria Toca Decii orar Douai ca riu M Ku Ku Ka a alii ETETE EENEN IIJ l 1111 rM gered ores pure t rare terse tip tp ta tt a arion bess T T abit NHENNEREWENERENNNRENNENENENNENENNENFNEWERNNENENWWENENFEWNENNENENNWENEWERNEWEN orig ron sr tires herab ne rss Fe Nasa EEE INR ono LEE AG s Lit LLL I 89298 ii 9 noo nno n9 n mH ati i i i i D i D D il 3 I P AE 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 FIGURE 111 2 Bordereau pour des donn es journali res 68 FIGURE 111 3 Bordereau de donn es journalieres s quentielles UNITE 61 61 219 ANNEE DONNEES TYPE DE ex Ol lt rt Ol N UN 0 P 09 6 prise ele ele lt 2 lt AAN e exl E C 1 PA x n ne DECE T NOVE La I N MARS AVRIL 4 5 DE RN FEVR
3. y 1 4 PLUER thg RUIPER 1 PLUEF 0 b En r gime transitoire quation homog ne dH H H a 1 mme dt thg RUIPER K t the tar d o H T7 RE He 1 K RUIPER d bit journalier m s d bit relev tous les 7 jours m s 83 ANNEXE 2 EXEMPLES D APPLICATION debit x DEBIT EXEMPLE 1968 2972 a 45 pM 4 35 m 45 175 T 2 L observ 15 15 ee et7 y L rlks nJ ee er O 4 4 t LA q 7 M 22 n D 4 5 8 t 4 a 4 1 1 t k 1 5 1 1 4 D t H 1 mk pmm Au ut 1 ae pluie journali re debit tous les 7 jours FIGURE 11 1 Simulation des d bits journaliers 3 P 12 Debit mensuel m s e 3 6 d bit simul jt A d bit observ i y a 4 A a 2 A x P composante lente 1969 19 70 1971 1972 1973 1974 1975 FIGURE II 2 Simulation du d bit mensuel d un bassin versant de 140 partir des pluies mensuelles km N Y 1977 78 8 g C0 8 ZE e UE Vs AS Eg I 1956 1967 1958 1959 1978 1971 1922 1973 NAPPE BONNEUIL LES EAUX PLUVIO FROISSY 1955 1967 1958 1963 1978 1971 1972 1973 e Lu z On N 27 observ os a S gt 8
4. K In e gt 1982 1983 1922 1982 AT ee y 8 B 15 1987 1983 87 ANNEXE 3 BORDEREAUX DE DONNEES PROGRAME GARDENIA UTILISATEUR 60 61 66 51 X 3 RB 31 18 19 88 Sonseca SEARED eETSSARRNARNR JEOREBEEEEEEEEEEEREEEEEEEERE 0100100100191 0091091 O01 OF DINIIN DIO 010 01103190370 use 14414441555 173 DECE pesado mm ur EPS EN aaa FETERE nmm E E EN ek Mulan aaa lo bibi ET EE ll a ai ae eee ee dra dr Wren EDT LLLI pn mullo mpeg ar POTTS PEPE nn Poorer torres torres torres iriri tie d aaa ga aa caa aa aaa dea ce tie dt MARS AVRI JUIN JUIL AOUT SEPT OCTO NOVE FEVR JANV LER di 2 ras N E N Y zL L Tg FIGURE 111 1 Bordereau pour des donn es pentadaires d cadaires ou mensuelles PROGRAMME GARDENIA UTILISATEUR DATE TYPE DE DONMEE a rar r i L Lt LL rrr ANNE Eat E UNITE ppp 1 242 3 4 9 6 7 8 Jd 10 11 12 13 14 15 16 FENTE asst AROS NA ENS ETETE unl rad trig Liga
5. La fonte th orique par les calories de la pluie FONTP est d fi nie par FONTP PN TEMP 80 avec PN pluie nette TEMP temp rature 80 chaleur latente pour faire fondre 1 gramme de glace La fonte par la pluie est donc corrig e par un facteur global exemple 20 signifie une augmentation de 20 Il convient de remarquer cependant que la fonte par les calories de la pluie est tr s faible devant la fonte par la temp rature de l air surtout au pas de temps mensuel Valeur de d part O Optimisation O Wow ox Seuil de fonte naturelle SF en positif ou n gatif C est le seuil de temp rature au dessus duquel commence 1 fonte de la neige Cette temp rature est g n ralement tr s proche de de O C mais elle peut tre un peu diff rente pour tenir compte de 1 diff rence entre la temp rature de l air mesur e et la temp rature r elle l interface air neige Valeur de d part 0 C Optimisation 1 Coefficient de fonte par la temp rature DJ C est le coefficient degr jour bien connu On consid re que la fonte FONTT est proportionnelle au nombre de degr s de tem p rature au dessus du seuil de fonte SF proche de 0 et la dur e FONTT DJ x TEMP SF x DUREE Les valeurs courantes sont de 3 5 millim tres de fonte par degr par jour Valeur de d part 4 mm Optimisation 1 Fusion de la neige par contact avec le sol exprim e en 1 10 de millim tre par jour Valeur de
6. c e t 2 En appelant Qo le d bit au temps initial on obtient QH 1 Q QO 1 e t thgy2 2t thg d bit d bit initial 8 48 8 58 8 09 1 8 8 28 d bit d bit initial 81 1 8 2 8 3 8 8 28 3 2 NS pou SEA UNES AAA INE O A 8 1 8 2 8 temps reduit COURBE DE DECROISSANCE DES DEBITS RAPIDES FIGURE 1 1 Courbe de d croissance non Lineaire des d bits sortant du reservoir H en fonction de La hauteur initiale 82 titre d illustration on a trac sur les graphiques 1 1 et 1 2 les courbes d volution de Q en fonction de la valeur initiale du niveau Ho Les courbes ont t calcul es pour 9 valeurs de Ho 0 1 RUIPER courbe la plus haute ayant la d croissance la plus lente Ho 10 RUIPER courbe ayant la d croissance la plus rapide La non lin arit est vidente plus la crue est forte pilus la d croissance est rapide 5 DEBITS SORTANT DU RESERVOIR D bit rapide H thg RUIPER Infiltration QI H RUIPER On obtient donc QR QI H RUIPER 6 MISE EN EQUILIBRE DANS LE RESERVOIR On suppose un flux d alimentation constant PLUEF pluie efficace par unit de temps dH OH H PLUEP dt thg RUIPER thg a A l quilibre dH t 0 on obtient donc la solution particuli re par l quation H ej thg RUIPER thg d o H
7. pour la phase de calage du mod le la comparaison des simulations et des ob servations peut galement servir cette critique Lorsqu on dispose de plusieurs s ries de d bit dans des stations rela tivement proches il peut amp tre int ressant d tudier les similarit s de com o portement de ces s ries par une approche statistique du m me type que celle utilis e pour les pluies Mais il semble inutile de consacrer trop de temps ces pr liminaires l analyse sera largement facilit e par les simula tions des mod les En revanche il est indispensable avant toute simulation d acqu rir une connaissance de base sur le bassin versant tudi 2 5 CONNAISSANCE DU BASSIN PRECISION DES MESURES 2 5 1 Les termes du bilan Les mod les utilis s sont des mod les de bilan des entr es et des sor ties d eau l chelle du bassin versant contr l par une station de jaugeage Il faut bien concevoir que ce bilan n a de sens que si l on peut n gliger les flux non pris en compte On s attachera donc valuer Si la structure hydrog ologique est susceptible d entra ner des changes importants avec l ext rieur du bassin versant en dehors de l exutoire changes lat raux ou sous la section de jaugeage si des interventions humaines canaux d rivations pr l vements restitu s hors du bassin etc ne modifient pas significativement les termes de ce bilan Une enqu te sommaire pr
8. 00000 42 HAUTEUR DU DESSIN 10 00000 45 9334 333 4 4 4 94449 AD ER t EHER ER ER RE RT U 44 NOMBRE ANNEES DONNEES POUR LES ENTREES 3 45 NOMBRE amp NNEES DEMARRAGE lt 0 SI ABSENTES 1 46 DATE PREMIERE ANNEE DE SIMULATION 1968 47 NOMBRE ANNEES DE PREVISION 46 DERNIER PAS DE TEMPS OBSERVE PLUIES 49 DERNIER PAS DE TEMPS OBSERVE ETP 90 NOMBRE MAXIMUM DES ITERATIONS 70 91 DUREE DES PLUIES EN MOY PAR PAS 100 52 OPTION SOUT 2 2 RES 0 1 1 RES 3 SEDIL 1 93 OPTION ETP CHAQUE ANNEE 54 COEF DE CORRECTION DES PLUIES 4 0 36599 OPTIMISATION DU PARAL 55 CAPACITE DE LA RESERVE SUPERF 108 81214 OPTIMISATION DU PARA1 52 COEF DE CORRECTION DE L ETP 7 565398 OPTIMISATION DU PARAI 57 HAUTEUR DE REPARTITION RUIS PERCOL MM 123 28835 OPTIMISATION DU PARAI S8 TEMPS DE DEMI MONTEE PERCOL MOIS 1 99988 OPTIMISATION DU PARA 5 TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SDUT1 MOIS 3 07931 OPTIMISATION DU PARAI 60 TEMPS DE DEMI MONTEE SOUT1 gt 2 MOIS 50000 GPTIMISATION DU PARAO 6 TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SOUT2 MOIS 0 50000 OPTIMISATION DU 6 DEEIT EXTERIELT M375 0 00000 OPTIMISATIOM DU PARAO 63 SURFACE Pu BASSIN VERSANT 7 000E 02 OPTIMISATION DU PARAO s RS LES i RE LEE EL DSL DLL LS LL LL ec PARES 24 AAI AE DE SLI ee IRA IF AA N TABLEAU IV 3 Pluies mensuelles Pas de bornes pour les p
9. 5 STOCKAGE DES PLUIES EFFICACES STOCKAGE DES VALEURS CALCULEES 7 IMPRESSION DU BILAN O PAS 1xANN 2 MEN B ANALYSE DES PLUIES EFFICACES ANALYSE DES VALEURS CALCULEES 10 ALLECEMENT DU L1STINC 1sALLE 2 SUPPRIM 2 11 DESSIN SUR IMPRIMANTE 2 12 DIFFERENCE SIMULATIDN DBSERVATIDN 13 DESSIN SuR TABLE TRAC 1 DUI 2 DETAILS O 14 FOURNITURE DES BORNES DES PARAMETRES 15 INTENSITE DE PONDERATION O 1 QU 2 2 16 4435492949449 FICHIER PLUIE D de D t 17 PAS De TEMPS DES DONNEES 18 Ox JOURN 1 PENTA 2 DECA 3 MENS 3 19 TYPE DE FORMAT DE LECTUSE SEQUENTIEL l MULTIPLE al 444 34444448 FICHIER TEMPERATURE e 4 9 de e ec PAS DE TEMPS DES DONNEES Os JOUBN 1 2 DECA 3 MEN3 0 24 TYPE DE FORMAT DE LECTURE es Ox SEGUENTIEL ie MULTIPLE 0 26 44494945478 FICHIER ETP 449 o4 4 27 PAS DE TEMPS DES DONNEES 28 OxJOURN 1 PENTA 2 DECA 3 MENS 3 29 TYPE DE FORMAT DE LECTURE ao SEGUENTIEL MULTIPLE O 31 FICHIER OBSERVAT sante PAS DE TEMPS DES DONNEES 33 Ox JOURN 1 PENTA Z DECA 5 3 34 TYPE DE FORMAT DE LECTUFE 35 SEGUENTIEL 1 MULTIPLE DO 3404 4 DER DE EE ee HE EE EEE EE te g tp EE THE EHE 7 HEH RR RR EE 38 DEBIT EXEMPLE 1968 1970 39 VALEUR MAXIMSLE 50 00000 40 VALEUR MINIMALE d 00109 41 LARGEUR DU DESSIN 16
10. alable aupr s de la D D E ou de la D D A voire l Agence de Bassin est n cessaire Les mod les utilis s sont adapt s l tude de bassins dont le bilan est affect par de tels ph nom nes par un jeu de param tres descriptifs qu on peut laisser libres de s optimiser tout seul surface d un bassin kars tique dont on contr le quelques exutoires d bit de base d importation ou d exportation etc 11 Ces termes ne doivent amp tre tudi s qu avec prudence et uniquement si l on a de bonnes raisons de le faire Cependant on remarque parfois que des changes qu on value intuitivement au d but de l tude doivent tre remis en cause des mod les plus labor s CREAMUL KARINE permettent de prendre en compte des influences ext rieures dans des cas particuliers 2 5 2 Pr cision et fiabilit des donn es a Les donn es de d bits dont on dispose sont rarement des estimations pr cises du d bit r ellement coul et cela tout particuli rement dans les extremes de la gamme de variation tiages et crues Les courbes de tarage relation hauteur d bit dans la plupart des cas relation pente et hauteur d bit pour les rivi res canalis es sont de qualit variable et ne sont pas stables dans le temps Les m thodes utilis es par les services hydrom triques ne sont pas homog nes Tous ou presque pratiquent lors de l laboration des donn es des corrections correction saisonni re pour les
11. mais les donn es devront tre rendues s quentiel les par le programme TRANSDON NOTA Dans tous les cas chaque ann e doit tre compl te c est dire comporter 365 ou 366 jours ou 72 pentades ou 36 d cades ou 12 mois 65 Les mois d cades ou pentades doivent en principe tre homo g n is s pour correspondre des pas de temps gaux Ceci peut tre fait avec le programme de calcul TRANSDON qui permet en particulier de calculer une s rie pentadaire de 72 valeurs partir de 365 ou 366 valeurs journa li res Un exemple de donn es de chaque type est reproduit sur le tableau III 4 de l annexe 6 14 LES RESULTATS PRODUITS PAR LE MODELE Le mod le GARDENIA calcule une s rie de d bits ou de niveaux au choix partir de donn es climatiques et d un jeu de param tres Apr s les calculs on obtient les r sultats suivants figure 4 coefficient d ajustement pond r et non pond r entre les d bits ou ni veaux calcul s et les d bits ou niveaux observ s s ils existent bilan mensuel de toutes les ann es avec pluie ETP ETR coulement super ficiel coulement souterrain rapide et lent et tat des principaux r servoirs etc dition sur option uniquement dessin sur imprimante des d bits ou niveaux calcul s et observ s s ils existent sur option dessin sur table tracante de ces m mes valeurs avec ventuellement pour les calculs de d bi
12. Valeur standard O ou 1 55 NUMERO DE LA LIGNE SIGNIFICATION 11 Dessin sur imprimante des d bits ou niveaux calcul s et observ s O Non 1 Oui fichier CREALIS LST Valeur standard si on dispose d une table tracante 1 si on ne dispose pas d une table tracante 12 Analyse de la diff rence entre simulation observation Non 3 1 ou plus Oui Valeur standard 0 13 Dessin sur table tracante des d bits ou niveaux observ s Q Non 3 1 Oui 2 Oui avec en plus d tail des composantes souterraines pour un calcul de d bits seulement 14 Fourniture de valeurs limites pour les param tres hydrologiques O Oui 5 1 Non Valeur standard 1 Dans cas des param tres suppl mentaires doivent amp tre plac s apr s la ligne 43 ou 50 s il y a prise en compte de la neige 15 Pond ration des carts O ou 1 pas de pond ration 2 ou 3 pond ration donnant plus de poids aux faibles valeurs tiages 2 ou 3 pond ration donnant plus de pdds aux fortes valeurs viter Valeur conseill e O pour des niveaux 2 pour des d bits 16 2 17 Lignes de s paration Lignes 18 35 D finition des pas de temps 18 Dur e du pas de temps des pluies journalier 1 pentadaire 2 d cadaire 3 mensuel 20 Format des donn es de pluies O s quentiel 1 standard Le format le plus classique est le format s quentiel Le format standard correspond un type de fichier qui rass
13. ans note technique interne SGN EAU n 83 15 53 pages TURC L 1961 Evaluation des besoins en eau d irrigation Evapotrans piration potentielle Ann Agronomique 1961 12 ANNEXES 77 ANNEXE 1 SCHEMA DE FONCTIONNEMENT DU MODELE 1 EQUATIONS DE VIDANGE Le r servoir est caract ris par un temps de demi vidange THG et par une hauteur caract ristique de ruissellement RUIPER Les r servoirs Gl et G2 sont caract ris s chacun par un temps de demi vicange TG1 et TG2 Les quations de vidange sont les suivantes d G1 d dt Gl tgl d G2 G2 tg2 dt thg H thg RUIPER H dt 2 RESERVOIRS G1 G2 Le d bit instantan est Ug c ss dt or la solution vidente de l quation diff rentielle est G 6 tits G d o qg 7 8 tg 78 Soit QG le volume total coul pendant un pas de temps c est dire entre les temps t et ttl ttl ttl ES t t qg dr e tg QG t t G 1 ha T Sae QU t tg E _ t O tg d o G t en posant 1 TM i e 1 t8 soit 1 1 e i te La constante de temps tg de l exponentielle est reli e au temps de demi vidange TG par e TG tg O 62 2 6 d o tg TG Ln 2 Ln logarithme n p rien Soit en rempla ant tg par sa valeur la relation suivante entre TG temps de demi vidange et constante de temps du mo
14. correction constante un d calage pour la corriger globalement Cette correction ne devrait pas trop d passer plus ou moins 3 degr s sauf si la station est vraiment loign e du bassin Valeur de d part 0 C Optimisation 1 Retention par la neige en Quand la neige fond ou recoit de la pluie sa surface sup rieu re une partie de cette eau liquide est retenue par capillari t Cette r tention est proportionnelle la hauteur de neige si on suppose une densit peu pr s constante ce qui n est bien entendu qu une approximation La r tention dans la neige est donc exprim e en Valeur de d part 5 Optimisation ventuellement Coefficient d vaporation de la neige en Quand l vapo transpiration potentielle n est pas satisfaite par les pr cipitations le restant peut tre pr lev la neige par sublimation Cependant le taux d vaporation n est pas le m me pour l eau dans la r serve du sol ou dans la neige Ce coeffi cient est donc un coefficient correcteur Ce coefficient correc NUMERO DE LA LIGNE 61 4 65 61 5 66 61 6 67 61 7 68 63 14 63 8 puis 63 9 a 63 12 62 SIGNIFICATION teur de 20 par exemple indique que 1 vapo transpiration potentielle quand elle est appliqu e la neige doit tre augment e de 20 Valeur de d part 0 Optimisation pour les premiers passages Coefficient de fonte par les calories de la pluie
15. d part 5 dixi me de millim tre par jour Optimisation 1 Valeurs minimales et maximales admises pour les 8 param tres hydrologiques et les 7 param tres de fonte de la neige Ces valeurs ne figurent que si on a donn la valeur 1 1a ligne n 14 et de toute fagon ne figurent que pour le bassin n 1 si on simule plusieurs bassins les valeurs limites utilis es dans les calculs seront celles du bassin n 1 NUMERO DE LA LIGNE 62 63 63 SIGNIFICATION Pour un calcul de d bit d bit ext rieur Qo en m s Ce d bit est un d bit non contr l par la mesure l exutoire Le d bit obsery QOBS se d duit du d bit calcul QCAL par la relation QOBS QCAL Qo cart Ce d bit ext rieur doit tre en principe impos 0 sauf cas tr s particuliers fuite du bassin exportation ou importation d eau par un canal pr l vement changes lat raux de bassin bassin Valeur standard 0 m s Optimisation 0 Pour un calcul de nappe libre niveau de base niveau absolu en m tre Ce niveau de base correspond au niveau qui serait atteint au bout d un temps suffisamment lent en l absence totale d ali mentation Valeur de d part niveau de base estim Optimisation 1 Il convient imp rativement de laisser calculer ce niveau de base Le calcul tant effectu par r gression lin aire la va leur de d part n a pas d importance Pour un calcul de d bit superficie du bassin vers
16. de fonte de neige 15 lignes soit 65 au total s il y a prise en compte de la neige 5 exemples de jeux de param tres sont pr sent s dans l annexe H NUMERO DE LA LIGNE 10 54 DESCRIPTION DES PARAMETRES SIGNIFICATION Titre donnant des d tails sur la simulation les hypoth ses faites la date Nombre de bassins tudier successivement dans cette simula tion les donn es de chaque bassin doivent se suivre Valeur standard 1 Simulation de d bit ou de niveau O d bit 1 niveau Pr sence d une s quence d observations de d bit ou de niveau O Non 3 1 Oui Valeur standard 1 pour calage pour une extension de donn e Ecriture sur fichier de la pluie efficace calcul e Non 3 1 Oui Valeur standard 0 Ecriture sur fichier des d bits ou niveaux calcul s O Non 1 Oui Valeur standard O pour le calage 1 pour une extension de donn es Edition des bilans mensuels Non 1 Oui annuels 2 Oui mensuels Valeur standard 1 Analyse statistique des pluies efficaces calcul es O Non 1 Oui Valeur standard 0 Analyse statistique des d bits ou niveaux calcul s O Non 3 1 Oui Valeur standard R duction du Listing g n r fichier CREALIS LST O pas de r duction 1 r duction 2 suppression il n y aura alors ni graphique sur imprimante ni dition des bilans ni analyses statistiques
17. deux exutoires TG12 est le seuil de s paration entre les deux exutoires il est exprim en mm NOTA Dans un calcul de niveau de nappe s il a deux composantes souterrai nes le choix d un r servoir unique G deux exutoires est impos DENSIM EVNE FONP TFONT DJOU FSOL C 47 la temp rature fournie au mod le partir d une ration effectu e sur diff rentes obseryations faites aux stations m t orologiques les plus proches Pourcentage de r tention maximale d eau liquide d un stock neigeux Coefficient caract risant la sublimation du manteau neigeux dans une atmosph re 1 ETP n est pas totale ment satisfaite par les apports pluviom triques Un stock neige s il est suffisamment fourni perd par sublimation un volume d eau quivalent PNx 1 EVNE 100 o PN repr sente 1 r siduelle non satisfaite par la pluie Pourcentage caract ristique de la fonte d un stock nei geux par une pluie PN la temp rature TEMP La quan tit de neige susceptible de fondre par ce ph nom ne yaut PN x 1 FONP 100 x TEMP 80 Seuil de temp rature en dessous duquel la neige ne fond plus proche de z ro degr C mm 9C jour Hauteur d eau quivalente la quantit de neige sus ceptible de fondre quotidiennement si le stock neigeux est suffisamment fourni sous l action d un exc s de temp rature de 1 au dessus de TFONT 1 1
18. en ordre de grandeur ae imiy ow amo PR s sQ s a E SD UD ee G Qu V GR Se ee Se ue ium eee G up Ce CD ee D um comme l est g n ralement la surface En effet il s agit d un coefficient d influence globale des fluctua tions de stock sur un niveau pi zom trique particulier Ce coefficient d in fluence ne serait gal au coefficient d emmagasinement moyen de la nappe 20 que si le point d observation est situ loin de tout cours d eau coef ficient ne peut donc pas amp tre reli ais ment des interpr tations de pom pages d essai dont la validit reste locale et par ailleurs le coefficient d emmagasinement au sens traditionnel n est pas souvent d fini 20 pr s alors que des carts de 20 dans le bilan sont difficilement acceptables Dans le cas des simulations de niveau le bilan qui est r alis ne doit donc tre interpr t comme une analyse de flux qu avec d extr mes pr cautions Bien que ce soit une m thode d analyse un peu dangereuse des ap ports efficaces c est souvent la seule disponible et il ne convient pas de la rejeter a priori Des temps de m moire tr s longs sont fr quents Les difficult s de leur identification sont dont plus importantes que pour les d bits Ces temps retentissent sur les autres param tres niveau de base et coefficient d emmagasinement en particulier 21 DEU
19. illusoire de croire mieux identifier le fonctionnement d un bassin sur 3 ans de donn es journali res environ 1000 valeurs que sur 3 ans de donn es men suelles 36 valeurs Dans le premier cas on identifie mieux les r actions rapides mais les variations lentes sont souyent cach es par la variabilit des ph nom nes rapides L introduction du m canisme de la neige pr sente les m mes cueils le stockage neigeux ne sera correctement identifi que s il est observ plu sieurs fois et qu il conduit un effet sensible sur les d bits des mois concern s La r gle est done qu un mod le est ajust quand toutes ses composan tes ont fonetionn plusteurs fois en conduisant des effets notables et cor rects sur Les simulations Interpr tation du bilan Un mod le n est jamais au mieux qu une repr sentation acceptable de la relation entre ses entr es et ses sorties Il est donc toujours p rilleux d aller chercher dans son m canisme interne un flux ou un stock particulier 19 et de l identifier un flux ou un stock physique du syst me Le fait qu il existe 300 mm dans un r servoir souterrain pour un bassin versant de 100 km ne doit pas tre interpr t en disant que les r serves souterraines repr sen tent 30 millions de m En revanche un mod le peut tre un bon moyen d valuer les apports efficaces annuels En effet lorsque les temps de m moire du syst me sont relativement brefs peu
20. pas de temps Y d bit mesur l exutoire en m s surface du bassin versant en m tres carr divis e par la dur e du pas de temps B d bit ext rieur constant g n ralement O en m s pour un calcul de niveau pi zom trique X niveau en mm dans le r servoir souterrain Y niveau pi zom trique mesur en m tres au dessus d un niveau de reference inverse du coefficient d emmagasinement divis par 1000 B niveau de base local en m tres NOTA A est l inverse du coefficient d emmagasinement divis par 1000 uni quement si le point d observation est situ loin d une limite potentiel im pos cours d eau sinon sera plus petit 1e coefficient d emmagasinement apparent qui en serait d duit serait alors trop lev et B peuvent tre impos s ou calcul s par le mod le La fonction F minimiser est xp Y AX B VARY hh ou est un coefficient de pond ration qui d pend de l observation Y VARY est la variance des obseryations On voit imm diatement que si A et sont calcul s par le mod le la pond ration pr s F est l oppos du coefficient de corr lation R entre la s rie observ e Y et la s rie calcul e AX B on prend l oppos du coefficient de corr lation car pour maximuser R on minimise F R Quand Y et X sont affines est gal 1 Si A et B sont impos s F est l oppos d un coef ficient d ajustement et n a
21. sensibilit des param tres doit tre r alis e chaque fois que possible Il existe une version de ce mod le pour la simulation globale d un syst me karstique le mod le KARINE et une version pour la simulation des transferts de nitrates vers un pi zom tre ou une source le mod le BICHE note technique SGN EAU n 83 15 73 BIBLIOGRAPHIE CREUTIN J D 1979 M thode d interpolation optimale de champs hydrom t o rologiques Comparaison et application une s rie d pisodes plu vieux c venols Th se pr sent e l Universit Scientifique et M dicale et l Institut National Polytechnique de Grenoble Grenoble 1979 MERO F 1979 The MOOB8 hydrometeorological simulation system Basic concepts and operator s guide Tel Aviv 18 p April 1978 ROSEMBROCK H H 1960 An automatic method for finding the greatest or the least value of a fonction Computer Journal 3 3 pp 175 184 Oct 1960 THIERY D CAOUS J Y 1979 Application d un mod le conceptuel de pr vision d tiages la nappe de la Craie en Picardie Bur Rech G ol Min B R G M Orl ans rapp inter 79 SGN PIC Octobre 1979 THIERY D 1980 Simulation de bassins hydrologiques par mod les globaux Le programme AMANDE Bur Rech G ol Min B R G M Orl ans rapp inter 80 SGN 192 HYD mars 1980 THIERY D 1983 Description du mod le BICHE Bur Rech G ol et Min B R G M Orl
22. souterroin ALIMG2 alimentotion du reservoir G2 Comme dans le r servoir interm diaire le calcul s effectue de 1 mani re suivante apport d eau ALIMG1 provenant du r servoir vidange ALIMG2 ventuellement et 061 7 3 LE RESERVOIR SOUTERRAIN LENT Ge facultatif Ce r servoir quand il existe est aliment en eau par le r servoir souterrain Gl il est vidang uniquement sous forme de d bit souterrain lent QG2 Un tel d bit souterrain est parfois n cessaire pour repr senter une com posante tr s lente dans un coulement Il est possible sur option de d cider que ce d bit souterrain lent 062 s infiltre vers des horizons plus profonds non contr l s par l exutoire Cette option peut tre int ressante pour tenir compte d un d bit de perte par infiltration qui est done variable au cours du temps Il faut cependant tre 39 conscient que ce d bit ne peut g n ralement pas amp tre estim et il faudra voir si les valeurs calcul es par le mod le sont plausibles 7 4 RESERVOIR SOUTERRAIN UNIQUE G Il est parfois plus avantageux d utiliser un seul r servoir a deux exutoires s par s par seuil Un tel r servoir simule par exemple la mise en service d un deuxi me griffon orifice quand le niveau d eau d passe la valeur d un seuil Il peut galement simuler une cote de d bordement ou bien simplement repr senter le fait qu une courbe de tarissement descend plus ra pidement
23. 0 mm jour Hauteur d eau quivalente la quantit de neige susceptible de fondre quotidiennement si le stock nei geux est suffisamment fourni sous l action ces calo ries d gag es par le sol En outre deux autres param tres peuvent sur option tre calcul s par le mod le partir de l quation de r gression lin aire qui transforme soit le niveau du r servoir souterrain du mod le en niveau pi zom trique observ soit la somme des vidanges des r servoirs du mod le en d bit observ l exutoire Comme on l a dit plus haut ces deux param tres sont suivant le cas le coefficient d emmagasinement quivalent et le niveau de base local ou 8 q la surface du bassin versant et un d bit ext rieur constant ce d bit ex terieur constant tant le plus souvent impos gal z ro 9 11 MODE D EMPLOI DU MODELE GARDENIA Le programme GARDENIA crit en FORTRAN IV fonctionne en interactif c est dire qu un certain nombre de questions sont pos es l utilisateur supr la console et qu un certain nombre de menus lui sont pr sent s parmi lesquels il doit choisir celui qui lui convient le mieux 11 1 DEFINITION DU NOMBRE ET DU CONTENU DES FICHIERS ET DES PARAMETRES Les donn es climatiques et hydrologiques et les param tres sont sur des fichiers qui sont au nombre de 1 5 suivant les options choisies Il est en g n ral conseill d avoir un fichier pour chaque typ
24. 0 14 0 32 1 27 4 30 6 25 7 17 9 20 0 15 6 23 7 32 1 3 8 64 0 62 6 42 9 35 4 20 9 1968 70 UNITE MILLIMETRES 12 7 19 0 29 0 38 0 3 6 42 5 0 5 24 0 0 0 1 4 11 9 4 8 1 2 Z O 2 7 9 0 0 9 25 2 J i 0 3 23 9 5 7 3 0 0 1 0 0 40 9 38 9 3 2 2 9 9 14 Q 4 15 9 36 9 69 2 20 5 14 5 11 4 6 5 27 7 35 8 6 8 9 9 10 1 2 4 12 1 16 5 17 1 1 1 0 0 3 0 17 0 7 3 1 26 7 2 4 10 2 0 4 9 8 13 5 0 0 O 0 2 0 2 0 7 8 0 38 8 7 1 19 2 15 2 35 2 32 0 25 3 28 5 39 7 22 8 28 0 iQ 6 3 7 23 7 16 1 14 5 15 5 0 0 0 0 2 5 9 7 16 7 7 9 17 4 4 7 3 24 97 14 9 4 0 14 8 12 4 0 6 2 5 1 8 16 7 31 8 3 4 5 16 4 5 6 EXEMPLE 1965 70 UNITE MILLIMETRES 57 3 41 3 33 1 102 5 127 6 77 6 28 5 69 2 50 5 25 4 3 3 159 2 33 9 53 5 71 7 120 2 34 1 109 5 EXEMPLE 1968 70 UNITE MILLIMETRES 57 3 41 3 33 1 102 5 127 6 77 6 28 5 69 2 50 5 25 4 3 3 199 33 9 53 5 71 7 120 2 125 116 25 3 UJ ha VOW n n CAS 125 116 86 CAS 125 3 116 34 1 189 5 86 B 1970 ch 20 Y 0 NI tQ Q P J O 0 tn 2 O O O D 0 N 768 mom 1970 1968 1968 1968 1969 1969 1759 1970 1970 1970 Dr cn O O Y Q J EE D O o D 1789 LIN 0 fU f LIU t lt O 1 4I 63 FO QH fn CI IJ 0 Ch amp OI hj 93 ANNEXE 4 5 EXEMPLES DE JEUX DE PARAMETRES 1 DEBIT MENSUEL SIMULE AVEC DES PLUIES MENSUELLES 1 SEUL CAS AVEC BORNES e 1 NOMBRE DE CAS DES FICHIERS UTILISES OrDEP
25. 1 SIGNIFICATION Dans la plupart des cas le coefficient d emmagasinement appa rent n est pas connu et il devra tre calcul par le mod le Il sera int ressant de comparer ce coefficient avec un coeffi cient d emmagasinement de nappe libre ou une valeur de poro sit efficace pour voir si l ordre de grandeur est peu pr identique Il faut cependant garder l esprit que si le point d observa tion de niveau est proche d un cours d eau ou d un lac qui impose un niveau constant le coefficient d emmagasinement ap parent sera consid rablement sur estim Comme on l a soulign propos du param tre de la ligne 57 il faudra veiller ce que le coefficient d emmagasinement appa rent calcul ne soit pas extr mement faible pour compenser le fait que la majorit de l co lement s effectue en coulement superficiel Valeur de d part valeur estim e sans grande importance Optimisation 1 Il convient imp rativement de laisser le mod amp le calculer ce coefficient Lignes 61 1 61 7 parametres pour la fonte de la neige 61 1 64 61 2 65 61 3 64 Quand le mod le prend en compte la fonte de la neige il faut d finir 7 param tres qui sont plac s entre les lignes 61 et 62 Ces param tres sont les suivants Coefficient de correction de temp rature positive ou n gative La temp rature de l air n tant pas toujours connue exactement sur le bassin on applique une
26. 1965 1557 1958 1963 1972 1973 1972 1973 NASPEIDMIECGUFT PLUVIO VILLERS CRRSONNZL 1966 1987 1968 1969 1978 197 1972 1973 1 1 L o 8 Z z 2 O E SE e bm i s simul s 196 195 1966 1965 1572 197 1972 1975 NAPPE HARCICOURT PLUVIO SAINT QUENTIN Li E observe ot c e simul 1966 1967 1968 1968 1978 1971 1872 1973 NRPPE NOJREMON PLUVIC zFROISSY 1955 1927 1965 1985 1S7P 187 Mc 1973 Ea f gt 1 ZA gk N 2 M d Nr N En simul I 1866 1867 1968 1965 1972 197 1572 ion NA gt PFE SENLIS LE SEC PLuUvit BSILLON FIGURE II 3 85 1974 1974 1974 1974 1574 197 Va 1974 1975 1975 1975 1975 19 1575 1976 1976 1976 1976 187 187 397 157 1977 1977 1977 1977 1877 1977 mm 197 1877 1978 1678 197 1878 1878 1978 1826 Simulation des niveaux pi zom triques 1979 1975 1577 1979 1979 197 1978 1988 1982 1952 gt 4992 1982 1961 198 1951 s 8 gt 8 e D m D o E 1982 1983 1982 1953 Rn 24 I 2 Le gr amp 6 1982 1933 1882 1983 2 g B zw 1982 1383 15
27. 30 0 8758 0 00 8392 0 9353 0 0 8844 0 9101 0 09 0 8899 0 9198 correlat correiat pondere naturelle FICHIER RECAPITULATIF 0 6 16 36 35 cor de 00 117 96 07 100 00 02 100 00 68 83 26 74 55 48 69 89 rect capacite pluie en eau 0 00 48 0 00 53 11 65 58 20 51 53 51 99 40 32 53 34 correct d ETP MINMAXMOY 1 ST CARACTERISTIGUES DE L AJUSTEMENT SiMULATION DU CEBIT A HAUCONCOURT DIFFERENTES HYPOTHESES XMI 1 tg 3 4 5 it 085 X a z debit M3 AIN SIM 12 99 27 28 3 minimal 5 4 tab b da rl HIER RECAPITULATIF SIMULATION DU DERIT A HAUZONCOURT DIFFERENTES HYPOTHESES PLUIE MM 1 mid a Fa 1 4 4 4 3 2 719 3 517 3 pluie curriage ETR 52 1 3od s 541 4 4 o 1511 417 z57 241 1 avec ETP corrigee OBS XMAX SIM OBS SIM SIGM OBS 07 24 70 8 83 9 09 7 18 7 97 07 32 12 8 83 8 23 7 18 7 06 Je 07 34 22 8 83 B 62 7 18 7 44 07 eg 71 a 83 9 21 7 18 6 58 34 07 23 8 83 06 7 18 9 92 ds 07 28 57 g a3 8 09 7 18 9 B9 debit minimal debit moyen ecart type M3 3 M3 8 H3 S MOYBILAN LST BILAN MOYEN DU BASSIN PLF HI GRAP Q S01 MM A S02 MM DIFF STO 287 2 147 6 137 3 0 0 4 0 7 124 7 135 1 6 0 J 1 273 0 129 1 1
28. 42 9 9 0 3 1 259 3 122 3 136 7 0 0 3 2 251 7 123 4 130 9 0 0 4 7 531 147 2 106 0 9 0 3 6 pluie debit debit debit difference erficace rapide sent tres lent de stockage en moyenne TABLEAU LST TABLEAU 1 Exemples de fichiers r capitulatifs MM 50 90 38 84 32 60 MINMAXMOY LST et WOYBILAN LST MOIS ie po bee pa p SIGM SIM NBRE OBS 72 equi ruiss percolat MOIS 3 00 3 00 3 00 3 00 3 00 3 09 tarriss rapide MOIS 1000 00 1000 20 1000 00 1000 00 1000 00 1000 00 transfert profond MOIS 10 00 10 OO 10 00 10 GO 10 OO 10 00 tarriss lent 89 69 edition sur fichier s par des valeurs minimales maximales et moyennes Simul es et calcul es fichier MINMAXMOY LST tableau 1 edition sur fichier s par des bilans annuels moyens fichier MOYBILAN LST tableau 1 21 15 CONCLUSION Le mod le GARDENIA a d ja t appliqu la simulation des d bits de plus de 200 bassins versants dont certains sous des climats tr s vari s Alpes 2000 m tres d altitude Bretagne Vienne Nord du Maroc Une quarantaine de niveaux pi zom triques ont galement t simul s dans la nappe de la Craie de Haute Normandie dans le Loiret en Bretagne etc Il semble qu un tel mod le puisse rendre des services int ressants cependant comme tout mod le global il doit etre mani avec beaucoup de pr cautions et une analyse de
29. 5 38 40 40 41 12 L3 14 15 DESCRIPTION DU FICHIER DES PARAMETRES LES FICHIERS DES DONNEES HYDROCLIMATIQUES LES RESULTATS PRODUITS PAR LE MODELE CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE ANNEXES ANNEXE 1 Sch ma de fonctionnement du modele ANNEXE 2 Exemple d application ANNEXE 3 Bordereaux de donn es ANNEXE 4 5 exemples de jeux de param tres 44 55 57 60 61 62 63 69 72 76 FIGURES ET TABLEAUX FIGURE 1 Sch ma de fonctionnement du mod le GARDENIA FIGURE 2 FIGURE 3 FIGURE 4 Fichiers pour le programme GARDENIA Sch ma de transferts simplifi s du mod le GARDENIA Fonte de la neige TABLEAU 1 Exemples de fichiers r capitulatifs TABLEAU LST MINMAXMOY LST et MOYBILAN LST 26 27 34 42 58 PREMIERE PARTIE INTRODUCTION A LA MODELISATION 1 BUTS DES MODELES PRINCIPES D UTILISATION 1 1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Un mod le hydrologique global simule par une succession de r servoirs les principaux m canismes du cycle de l eau dans un bassin versant pluie vapo transpiration infiltration coulement Les transferts d un r servoir l autre sont r gis par des lois sim ples qui sont particuli res chaque bassin ces lois sont r sum es par les param tres des mod les r serve utile temps de transfert seuils de d borde ment etc En raison du caract re global de cette sch matisation et de la complexit du syst me hydrologique r el ces p
30. 92105 SUP 209 00000 5 foam DE CORRECTION DE L ETF 72 3 INF 25 00002 SUP 25 00000 27 Ha YEEJ DE RECARTITION PoIE PZRCOL MM INF 02100 SUP 9999 00009 TEMPS DEMI WOCNTEE Pero M9I5 INFE O 15000 SUFx 0000 s DE DEM eTAFIZETMEnNT SDCT M315 IPS C 15095 SUPx 5 00009 7 zwez Di LEMA MONTE E SoTL MIS IN 0 15000 SUF 502 00000 eee Dr SEpMICpasiccoMENM sie SMS INE 15002 SYP 5 00000 ac NEEDS A rer IX gt 309p noo ma Adeo AA iu PEP gt SSL e bornes TABLEAU IV 1 Pluies mensuelles un seul cas avec bornes pour pour les param tres 94 1 DEBIT MENSUEL SIMULE AVEC DES PLUIES JCURNALIERES e 1 NOMBRE DE C45 DES FICHIERS UTILISES 0 DEBITS 1 CHARGES 4 SEQUENCE DE VALEURS OBSERVEES x 5 STOCKAGE DES PLUIES EFFICACES Q 6 STOCKAGE DES VALEURS CALCULEES e 7 IMPRESSION DU BILAN OxPAS 1 ANN 2 MEN B ANALYSE DES PLUIES EFFICACES A ANALYSE DES VALEURS CALCULEES gt 10 ALLEGEMENT DU LISTING 2 SUPPRIN 2 11 DESSIN SUR IMPRIMANTE 12 DIFFERENCE SIMULATION OBSERVATION e 13 DESSIN SUR TABLE TRAC 1e0UI 2 DETAILS 2 14 FOURMITURE DES BORNES DES PARAMETRES 1 15 INTENSITE DE PONOERATION O 1 DU 2 je 9234949994 FICHIER PLUIE 85255552552 17 PAS DE TEMPS DES DONNEES 18 Oz JDUSN 1 esDECA GEMENS journalier 19 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 20 SEQUENTIEL MULTIPLE 0 21 Fea
31. 983 fonctionnant galement au pas de temps mensuel avec un algorithme plus labor et surtout la prise en compte de la neige Ii est donc apparu n cessaire de disposer d un mod le unique ayant un algorithme relativement labor mais pas trop pour rester fiable et ro buste fonctionnant aussi bien au pas de temps journalier qu au pas de temps mensuel pentadaire ou d cadaire et prenant en compte la fonte de la neige C est ce que r alise le mod le GARDENIA On appelle pentade une s rie de 5 jours et d cade une s rie de 10 jours kCe mod le a t r alis avec la participation de Colette SALY de l Univer sit des Sciences et Techniques du Languedoc Montpellier 25 2 DOMAINES D APPLICATION DU MODELE Le mod le GARDENIA mod le Global A R servoirs pour la simulation des DEbits et des NIyeaux Aquif res est un mod le global qui permet de calculer le d bit l exutoire d un cours d eau ou d une source partir de la s quence des pr cipitations sur son bassin d alimentation le niveau en un point unique d une nappe partir galement des pr cipita tions Pour utiliser le mod le GARDENIA il faut disposer d une s rie d ob servations En effet les param tres globaux ne peuvent pas tre mesur s sur le terrain mais doivent tre cal s par approximations successives de fa on reproduire le mieux possible ces observations Le mod le GARDENIA est exploit de fa
32. AO 81 TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SOUTZ MOIS 50000 OPTIMISATION Du PARAO 52 DEBIT EXTERIEUR 3 8 0 00000 OPTIMISATION DU PARAO 63 SURFACE DU BASSIN VERSANT KM2 7 000 02 OPTIMIBATION DU PARAO b COEF DE CORRECTION DEC PLUIES ZX INF 25 00000 6UPe 25 00000 6 CAPACITE DE LA RESERVE SUPERF MM INFe O 00100 SUP 200 00000 66 CCEF DE CORRECTION DE L ETP X INF 25 00000 25 00009 HAUTEUR DE REPARTITION RUIS PERCOL JNFXx 00100 EUP 9999 00000 66 TEMPS DE PEPCOL MOIS INF 15000 SUP 2 00000 TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SOUTI MOIS INF 70 TEMPS DE DEMI MONTEE 5077 22 MOIS INF 15000 SUP 50 00000 71 TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SOUTZ MOJE INF 15090 SUP 50 00006 TE 99954 4924 99944999995299099490909429929299994094990999995959 5 9454249 949995929909909009 29454909 54969 0900 204090 7 BASSIN NS 2 DEBIT EXEMPLE 1768 1970 SANS CORRECTIONS DE PLUIE ET ETP 15090 6Ps 5 00000 00000 75 VALEUR MAXIMALE 50 00000 76 VA EUR MINIMALE 0 00100 7 DY DESSIK 16 00005 76 me TEUR Di DESSIN 00000 737 gt gt gt NOMEFE WNHZES DONNEES POUR LES ENTREES 3 El NOMBRE ANN ES DEMARRASE XO SI APSENTES 1 ES DATE PREMIERE ANNEE DE SIMULATION 1568 NOMBRE AMNEEE DE PREVISION c B4 DESNIER FAS DE TEMPE OBSERVE PLIES E
33. BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES SERVICE GEOLOGIQUE NATIONAL eu ent AK o ye SIMULATION GLOBALE DE BASSINS HYDROLOGIQUES INTRODUCTION A LA MODELISATION ET DESCRIPTION DU MODELE GARDENIA G MN E MAR 1385 BIBITOTHEGUR RA D partement EAU Rapport du B R G M 84 SGN 337 EAU BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES SERVICE GEOLOGIQUE NATIONAL B P 6009 45060 Orl ans Cedex T l 38 64 34 34 SIMULATION GLOBALE DE BASSINS HYDROLOGIQUES INTRODUCTION A LA MODELISATION ET DESCRIPTION DU MOD LE GARDENIA par P A ROCHE D THIERY D partement EAU B P 6009 45060 Orl ans Cedex T l 38 64 34 34 Rapport du B R G M 84 SGN 33 EAU Novembre 1984 R alisation D partement Applications Graphiques RESUME Ce rapport est compos de deux parties quasi ind pendantes La premi re partie est une introduction la mod lisation des bassins hydrologiques avec un mod le global pluie d bit Elle d crit le principe de fonctionnement des mod les les donn es n cessaires les applications possi bles ainsi que les m thodes d laboration et de critique des donn es Le principe du calage est expliqu ainsi que les erreurs classiques viter et la mani re de trouver un premier jeu de param tres La confiance accor der aux r sultats obtenus et aux termes du bilan est galement discut e La deuxi me partie est un mode d emploi d taill du m
34. DU EVAPORATION De LA NEIGE Z O 00000 DPTIMISATIDN DU PARAO 55 COEF DE FONTE PAR LA PLUIE C 00002 OPTIMISATION DU PARAO SELIL LE FONTE NATURELLE DEG O 00000 OPTIMISATION DU PARAI u 22 DE FONTE MM DEG JOUR 4 00009 CPTIMISATION DU PARA1 on DATE FAS LE SG 12710 JOURS 5 00002 OPTIMISATION DU PARAS BEE EXTEF Tein M3 S 00500 CFTIMISATION DU PARAC Z CSP FACS DU BASEIK VER SAT 7 OOOE O2 DFTIMISATIDN DU PARAC 71 COEF DE CORRECTION DES FLUTES 2 INF 25 OCCOC SUP 25 0000 72 ChEACITE DE LA RESEF E SUPERF MM INFEx O 00105 SLuP 209 005000 7 GER DE CORRECTION DE L ETP INFe 25 900260 SUP 25 0000C 76 HAL TEUR DE REPARTITION RUIS PERCOL INFe 0 00100 SUP 995959 00002 7t DE DEMI MONTEE PERCOL MOIS INP 0 15200 SUP 2 00002 7t TEMPS SEMI TARISSIMERT SOUT MOIS INF 0 15000 5 00000 27 TEMES DE ZEMI MOMTEE SOUTI 2 MOIS INFs 0 15000 SUP 59 00009 TEMPS DE DEMI TARIESEMEMT 50972 MOIS INF 0 15090 SUP 59 00000 75 Cons DE CORRECTION DES TEMPERATURES D INF 3 900000 SUP 3 00000 Sit RETENTION DE LA NEICE INF 0 00200 SUP 10 00005 Si EVAPORATION DZ LA NEIGE CZ INFZ 00090 51 25 00009 CLEF DE FONTE PAR LA FLUIE 45 INFz 29 00000 SUF 25 00005 EZ EzbiL DE FONTE NATURELLE DES 2 02200 SUF 2 00005 8 CONS DE FONTE MM DEG JOUR TA Ez 1 00010 SliPx 7 00000 2 FONTE LE SOL 3710 MM JOU
35. DU PARA1 97 HAUTEUR DE REPARTITION RUIS PERCOL 77 86873 OPTIMISATION DU PARAI 96 TEMPS DE DEMI MONTEE PERCOL MO1S 1 86795 OPTIMISATION DU PARAI 55 TEMPS De DEMI TARISZEMENT SOUTI MOIS 3 48808 OPTIMISATION DU PARA 60 TEMPE DE DEMI MONTEE SOUT 72E MOIS 50000 OPTIMISATION DU PARAO TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SOUTE MOIS 50000 OPTIMISATION DU PARAO EXTERIEZ 5 5 00000 OFTIMISATION DU PARAO 63 SURFACE DU BASSIN VERSANT KMI 7 OOOE 02 OPTIMISATION DU PARAO es DE COFRECTIDN DES PLUIES 2 INF 25 00590 SUP 25 00002 Cea LITE DE LA RESERVE SUPERF INF O 09100 SUP 202 00000 COEF DE CORRECTION DE L ETF X INF 25 0000C SUP 25 00000 6 nh TEUS DE REPARTITION VAS PER SD MM IKF 0 00100 50 5995 00005 62 TE P amp DE DEMI MONTEZ PERCO MOIS INF 0 15000 SUPx 2 00092 ES TERFE DE DEMI TARISSEMENT SDuT1 MGIS INF G 15999 SUPx 5 00002 76 TEMPS DE C MI MORTEE 50 713 LE 218 INF 15000 SUP 50 00005 Z TEMPS DE ZEM TAFISSEMENT COUTE MOIS Ihe O 15000 SUP 50 90003 7 ROPA AA 9 parodie er re FU Y 75 HESS IRRE Ita 4 SER FEE SE TABLEAU IV 2 Pluies journalieres un seul cas avec bornes 95 DEBIT MENSUEL SIMULE AVEC DES PLUIES MENSUELLES EXEMPLE SANS BORNES DES PARAMETRES 1 e 1 NOMBRE DE C S DES FICHIERS UTILISES O DCBITS 1 CHARGES 3 4 SEGUENCE DE VALEURS OBSERVEES 1
36. E Ee Ede He 4E AS HE HH HH Ede 4E 4E e FH RC dE TEUER HE MEE ERE EE 38 DEBIT EXEMPLE 1968 1970 37 VALEUR MAXIMALE 50 00000 40 VALEUR MINIMALE 0 00109 41 LARGEUR DU DESSIN 16 00000 42 HAUTEUR Du DESSIN 10 00000 43 EEdEE HER IEEE ER EHE E EHE E EE E ER EFF FEE HE HEUER RI SH 44 NOMBRE ANNEES DONNZES POUR LES ENTREES a 45 NOMBRE AFNEES DEMARRAGE O SI ABSENTES 1 46 DATE PREMIERE ANNEE DE SIMULATION 1968 47 NOMBRE ANNEES DE PREVISION 48 DERNIER PAS DE TEMPS OBSERVE PLUIES 47 DERNIER PAS DE TEMPS OBSERVE ETP Q 50 NOMBRE MAXIMUM DES ITERATIONS e 51 DUREE DES PLUIES EN MOY PAS 4 100 52 OPTION SOUT 2 2 RES 0 1 1 RES 3 SEUIL 1 93 OPTION xi SI ETP MOYENNE CHAQUE ANNEE 54 COEF DE CORRECTION DES PLUIES UAM 0 36599 OPTIMISATION PARAI 55 CAPACITE DE LA RESERVE SUPERF MM 108 91214 OPTIMISATION PARA 56 COEF DE CORRECTION DE L ETP X 8 65398 OPTIMISATION PARAI DU DU DU 57 HAUTEUR DE REPARTITION FUIS PERCOL MM 133 28835 OPTIMISATION DU PARA JE TEMPS DE DEMI MONTEE PERCOL MOIS 1 99988 OPTIMISATION DU PARAI DU DU DU DU 59 TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SOUT1 MOIS 3 07931 OPTIMISATION PARA1 6G TEMFS DE DEMI MONTEE 50071 22 MOIS 0 50000 OPTIMISATION PARAO El TEMPS DE LEMI TARISSEMENT SOUTS MOIS 0 50000 OPTIMISATION 62 CONS DE CORRECTION DES TEMPERATURES D 0 00000 OPTIMISATION PARA1 3 RETENTION DE LA NEIGE 5 00009 OPTIMISATION
37. FICHIER TEMPERATURE a aan adn dti at 22 PAS DE TEMPS DES DONNEES 23 Or JOLRN 1 PENTA Z DECA SEMEN 24 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 2u SEQUENTIEL jw MULTIPLE 0 2 4143434444459 FICHIER ETP CT E BO Hi 2 PAS De TEMPS DES DONNEES Ox JOURN 1 PENTA 2 DECA 3 MENS 3 25 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 30 Gx SEGUENTIEL je MULTIPLE 0 31 49294945444 FICHIER OBSERVAT 32 PAS DE TEMPS DES DONNEES 33 Ox JOURN 1 PENTA 2 DECA 5 3 34 TYPE FORMAT DE LECTURE 35 Ox SEGUENTIEL j MULTIPLE d EE ET AREER AE 4 4 EEE He 7 RED EERE EEE HE ETF TER THE HERR E 38 DEBIT EXEMPLE 1968 1970 39 VALEUR MAXIMSLE 50 00000 40 VALEUR MINIMALE 0 00100 41 LARGEUF DU DESSIN 16 00000 42 HAUTEUR DU DESSIN 10 00000 REE EAP EERE ERE RE EERIE 5535 D 44 NOMBRE ANNEES DONNEES POUR LES ENTREES 3 45 NOMBRE ANNEES DEMARRAGE O SI ABSENTES 1 46 DATE PREMIERE ANNEE DE SIMULATION 1968 47 NOMBRE ANNEES DE PREVISION 0 48 DERNIER PAS DE TEMPS OBSERVE PLUIES o 49 DERNIER PAS DE TEMPS OBSERVE ETP 0 50 NOMBRE MAXIMUM DES ITERATIONS 70 91 DUREE DES PLUIES EN MOY PAR PAS 100 9e OPTION SJUT 2 z RES 0 1 1 RES 2 SEUIL 1 53 OPTION SI ETP MOYENNE CHAQUE ANNEE o 54 COEF DE CDRRECTIDN DES PLUIES tZ 2 06987 OPTIMISATION DU PARAI 55 CAPACITE DE LA RESERVE SUPERF MM 90 14375 OPTIMISATION DU PARAI 96 COEF DE CORRECTION DE L ETP X 19 33300 OPTIMISATION
38. GEUR DU DESSIN 16 00000 HAUTEUR DU DESSIN 10 00000 42 It de 4e JE AF 4E AE REFEREE AER AE HIE SLA LL SL 36969070 4E 4 30 30 9 BELO EU L 44 NOMBRE ANNEES DONNEES POUR LES ENTREES 3 45 NOMBRE ANNEES DEMARRAGE lt 0 SI ABSENTES 1 46 DATE PREMIERE ANNEE DE SIMULATION 968 47 NOMBRE ANN ES DE PREVISION 0 48 DERNIER PAS Dr TEMPS OBSERVE PLUIES o 45 DERNIER FAS DE TEMPS OBSERVE ETP 50 NOMBRE MAXIMUM DES ITERATIONS 70 5 DUREE DES PLUIES EN MOY PAR PAS X 100 5 OPTION SOUT 2 2 RES 0 1 1 RES 3 SEUIL 1 55 OPTION SI ETP MOYENNE CHAGVE ANNEE 0 54 DE CORRECTION DES PLUIES X 0 36599 OPTIMISATION DU PARAI 55 CAFACITE DE LA RESERVE SUFERF 106 81214 OPTIMISATION DU PARAI se COEF DE CORRECTION DE L ETF Z 65398 OPTIMISATION DU PARAI 57 HAUTEUR DE REPARTITIGN RUIS PERCOL MM 123 28835 OPTIMISATION DU PARAI 58 TEMPS DE PERCO MOIS 1 99985 OPTIMISATION DU PARA 5 TEMES DE DEMI TARISSEMENT SOUT1 MOIS 3 07931 OPTIMISATION DU PARAI 0 TEMFS DE DEMI MONTEE SOUT1 52 MOIS O 50000 OPTIMISATION DU PARAO TEMPS DE DEMI TARISSEMENT SOUTE MO1S 50000 OPTIMISATION DU PARAO DEFIT EXTERIEUN M3 S C 0000 CPTIMISATION DU PARADO JSFACE DU BASSIN VERSANT KME 7 ODOE 02 OPTIMISATION DU PARAG ee COET DE CORRECTION DES FLUIES 4 INF 25 02990 SUPE 25 00000 Z C F ACITE SE LA SU ERr MM IMFx 0 0
39. ITS 1 CHARGES 2 4 SEGUENCE DE VALEURS OBSERVEES 5 STOCKAGE DES PLUIES EFFICACES 0 6 STOCKAGE DES VALEURS CALCULEES gt 7 IMPRESSION DU BILAN O PAS 1 22MEN 0 8 ANALYSE DES PLUIES EFFICACES Q Q ANALYSE DES VALEURS CALCULEES 0 10 ALLEGEMENT DU LISTING I ALLE 2 SUPPRIM 2 11 DESSIN SUR IMPRIMANTE a 12 DIFFERENCE SIMULATION OBSERVATION 13 DESSIN SuR TABLE TRAC 1 DUJ 2 DETAILS 5 14 FOURNITURE DES BORNES DES PARAMETRES 1 15 INTENSITE DE PONDERATION 0 1 OU 2 2 1 amp T4 43444944442 FICHIER PLUIE 17 FAS DE TEMPS DES DONNEES 18 Ox JOURN 1 PENTA 2xDECA 2 MENS 3 19 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 20 S SEGUENTIEL 1 MULTIPLE 21 44444494894 FICHIER TEMPERATURE 44 04 ee PAS DE TEMPS DES DONNCES O JOURN 1 PENTA 2 DECA QeMENS 0 24 TYPE DE FORMAT DE LECTURES Or SEQGJENTIEL 1 MULTIPLE 0 26 79999987309 FICHIER ETP RRR EE E PAS DE TEMPS DES DONNEES BE Oz JOURN i PENTA 2 DECA axMEN3 3 25 De FORMAT DE LECTURE Ge SEGUENTIEL t MULTIPLE 0 3 FICHIER OBSERVAT SEEGER EE de PAS DE TEMPS DES DONNZES 3 JOUBN i PENTA Z DECA 5 3 34 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 35 O SEGUENTIEL ie MULTIPLE gt 0 KeA FE EEE REE EERE RENA NR RE 37 EE EE EEE RE JB DEBIT EXEMPLE 1968 1970 3v VALEUR MAXIMSLE 50 00000 40 VALEUR MINIMALE O 00100 41 LAR
40. R INE 0 02200 SUP 29 00055 ERR IERR Oe REPKE TENE PEND HAP TIES PARRA PRR FHF PER PED BS De D D PHBH Pp HS EERE EIR IT RIFF RR FH EA TABLEAU IV 4 Exemple avec prise en compte de la fonte de la neige 97 SEEIT MENSUEL SIMULE AVEC DES PLLIES AENSUELLES PLUSIEURS CAS ENCHAINES 1 T 2 NOMBRE DE CAS DES FICHIERS UTILISES 3 GrLEBITS 1 CHARGES te SEQUENCE DE VALEURS CBSERVEES 1 5 STOCKAGE DES PLUIES EFFICACES 3 a STOCKAGE CES VaLEURS CALCULEES 7 IMCRESSICN Du BILAN CEPAS 1 ANN 2wMEN 2 8 ANALYSE LES PLUIES EFFICACES 1 9 Y ANALYSE TES VALEURS CALCULEES O 10 ALLESEMENT DU LISTING 1eALLE 29 SUPPRIMD 2 it DESSIN SUR IMPRIMANTE wo 12 DIFFERENZE 5S1MULATION DBSERVAT 10N 13 DESSIN SUR TABLE TRAC 1 0U1 2 DETAILS 14 FOURNITURE DES BORNES DES PARAMCTRES 1 15 INTENSITE DE PCNDERATION 0 1 QU 2 2 16 FICHIER PLUIE 0045646666 17 PaS DE TEMPS DES DONNEES 19 Sm JOURN 1 PENTA 2eDECA 2 MENS 3 19 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 20 SEALENTIEL i MULTIPLE 0 seerseeetee FICHIER TEMPERATURE PAS DE TEMPS DES DONNEES 3 1 DECA 5 0 24 TYPE De FORMAT DE LECTURE 25 Ye SEGUENTIEL i MULTIPLE 26 vsvsessoses FICHIER ETP PAPAL AAA 27 FAS DE TEMPS DES DONNEES Or JOVEN 1 PENTA 2 DECA 3 MENS gt 2 FORMAT DE LECTURE 30 Oe SESUENTIEL i MULTIPLE 0 31 9e ea eceeae FICHIER OBSERVAT SHecovecenr 32 PAS DE TEMPS DE
41. S DERNWIEF DE TEMPS OBSERVE ETF G NOMBRE MaxImum DES ITERATIONS 70 BY DUP E DEC PLUTES EN MOY FAR PAE X 100 Be OFTION SOJT 2 Z RES 0 1 1 RES 2 SEUIL 1 85 OFTI N ETP MOYENNE CHAQUE ANNEE o 90 COEF DE CORRECTION DES FLUIES Ux O 00000 OPTIMISATION DU PARAO 1 CeFACITE DE LA RESERVE SUPERF M 126 94477 OPTIMISATION DU PARA Ge CCEF DE COFSECTION DE L ETF C 0 00000 OPTIMISATION DU PARAO 9 HALTEUR DE REFARTITION RUIS PERCO 4 123 09538 OPTIMISATION DU PARAI Go Times DE DEMI MONTEE PERCO MOIS 2 00006 OPTIMISATION DU PARAI Gt TEMPS Dr DEMI TARISEEMENT 50 71 012 2 79401 OPTIMISATION DU PARAL Ge Temes DE DERI MENTEE SOT 2 z Mog 50000 OPTIMISATION DU PARAO S TENFZ Dt DEMI TARISSEMENT MOIS 50002 DPTIMISATION DU PARAO Gt DEEIT Es TRIE M55 60000 DPTIMIBATION DU G EUFFATE Tu BASSIr VERSANT KM 7 DODE 02 CPTIMISATION DU PARAO ELLES LES LS EL LLLELEL LL SL LRLLELLLL LL ELLILILERTIILLILLLLLL IL 444 99 9 9944999554944 2 959499949999 94999 2e9 n99259 995920942 90 9998 TABLEAU IV 5 Pluies mensuelles plusieurs cas encha n s
42. S DONNEES 33 OE JOURN i PENTA 2eDECA 5 3 34 TYPE LE FORMAT DE LECTURE 35 O SEGUENTIEL ie MULTIPLE 0 d 98 OSS Sd AHBERSESESESESSCHPESESEE FEST REIT ERB 99 492928099900 37 RER RETEO OTHER FETT EEE TUR TEA EI EDER 38 BASSIN NO 1 DEBIT EXEMPLE 1968 1970 AVEC CORRECTIONS DE PLUIE ET D ETP 39 VALEUR MAXIMALE 50 00000 40 VALEUR MINIMALE 0 00100 41 LASGEUR DU DESSIN 16 00000 42 HAUTEUR Du DESSIN 10 00005 A 399 49499 99095064 99904499909999999450999929995909092999990P9 44 NOMBRE 4NNEES DONNEES POUR LES ENTREES 45 NOMBRE ANNEES DEMARRAGE lt O SI ABSENTES 1 46 DATE FREMIERE ANNEE DE SIMULATION 1568 47 NOMBRE ANNEES PREVISIDN 0 48 DERNIER FAS DE TEMPS OBSERVE PLUIES 0 49 DERNIER FAS DE TEMPS OBSERVE 0 50 NOMBRE MAXIMUM DES ITERATIONS 10 1 DUREE DES PLUIES EN MOY PAR PAS X 100 52 OPTION SO JT 2 2 RES 0 11 RES 2 SEUIL 1 53 OPTION 1 ETP MOYENNE CHAQUE ANNEE 0 54 COEF DE CORRECTION DES PLUIES ZY D 26599 OPTIMISATION DU PARA 55 CAPACITE DE LA RESERVE SUPERF 109 21214 OPTIMISATION DU PARAL 56 COEF DE CORRECTION DE L ETP X 8 60398 DPTIMISATIDN DU PARAI 57 HAUTEUR DE REPARTITION RUIS PERCOL 133 68835 OPTIMIBATION DU PARA s8 TEMPS DE DEMI MONTEE PERCOL 018 2 00000 OPTIMISATION DU PARA 59 TEMPS DE DEMI TARIGSSEMENT SOUTI MOIS 3 07931 OPTIMISATION DU PARAL 60 TEMPS DE DEMI MONTEE 50UT1 52 MOIS 30000 OPTIMISATION DU PAR
43. VAPO TRANSPIRATIONS ETP Il n est pas question dans la majeure partie des tudes de r aliser une tude fine de l vapo transpiration Les donn es disponibles sont trop peu nombreuses les fluctuations climatiques sont trop faibles vis vis des incer titudes pesant sur la pluie et sur le sch ma hydrologique pour que l on s at tarde une discussion exhaustive des diff rentes mesures et m thodes de cal cul Il s agit pour les mod les utilis s ult rieurement de disposer d un indice pr sentant les variations saisonni res principales du ph nom ne Si possible on utilise les donn es de temp rature et de dur e d insolation pour lui donner des fluctuations climatiques raisonnables la formule mensuelie de TURC est alors amplement suffisante N anmoins il est important de garder l esprit qu il ne s agit la que d un indicateur des carts de l ordre de 20 en moyenne sont tout fait possibles De tels carts existent entre va luations r alis es avec des m thodes diff rentes formule de PENMAN de BRO CHET Les donn es d vaporom tres peuvent galement servir d indicateur bac Colorado de classe etc On prendra soin cependant de ne pas m langer dans une m me s rie des donn es de diff rentes provenances elles ne sont g n ralement pas comparables On pourra ventuellement utiliser apr s valuation des ETP par 1 formule mensuelle de TURC les facteurs culturaux d finissant l vaporati
44. XTEME PARTIE DESCRIPTION ET MODE D EMPLOI DU MODELE GARDENIA 1 INTRODUCTION Le d partement EAU du B R G M dispose dej depuis un certain nombre d ann es de mod les globaux de simulation pluie d bit ou pluie niveau Ces mod les globaux repr sentent le cycle de l eau depuis les pr cipitations sur un bassin versant jusqu au d bit l exutoire ou au niveau aquif re en un point Ces mod les sont globaux car ils consid re une entr e globale une Lame d eau sur le bassin et une vapo transpiration potentielle et une sortie unique qui est suivant le cas le d bit l exutoire ou le niveau pi zom trique en un point Ces mod les simulent le cycle de l eau par un syst me de 3 4 r servoirs en cascade qui repr sentent respectivement les premiers centim tres du sol dans lesquels se produit 1 vapotranspira tion une zone interm diaire qui produit un coulement rapide une ou deux zones aquif res qui produisent l coulement souterrain Les mod les globaux disponibles ce jour taient le mod le AMANDE rapport 80 SGN 192 HYD fonctionnant au pas de temps journalier suivant un algorithme assez compliqu mais ne prenant pas en compte la fonte de la neige le mod le CREATURE fonctionnant au pas de temps mensuel avec un pas de temps extr mement simple sans prise en compte de la neige le mod le CREANEIGE description et mode d emploi Recyclage d hydrologie en septembre 1
45. a La lame d eau se calcule par une des m thodes d interpolation sui vantes moyenne arithm tique polygones de Thiessen autres pond rations arbitraires ou sans correction des diff rences d altitude analyse en composantes principales kriegeage Si plusieurs postes sont disponibles il est conseill de les utili ser tous pour l analyse et la critique des donn es Ensuite on choisira un syst me de pond ration qui r duira l influence des erreurs al atoires pouvant affecter certains postes 4 2 L EVAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE ETP La valeur utilis e est g n ralement celle qui est calcul e par la formule mensuelle de TURC partir des donn es d insolation de temp rature et ventuellement d humidit Toute autre m thode de calcul peut bien enten du tre utilis e Thorntwaite Penman etc Des mesures sur le terrain r alis es l aide de bacs ou d yapo m tres sont parfois disponibles mais rarement d taill es Elles n cessitent d tre analys es avant exploitation 50 Si l on ne poss de aucune donn e susceptible de fournir 1 pendant la p riode d observation on peut ventuellement utiliser les moyennes inter annuelles de chaque mois sans commettre d erreurs trop importantes compara tivement aux incertitudes portant sur l yaluation des lames d eau 4 3 TEMPERATURE MOYENNE DE L AIR On utilisera g n ralement la valeur moyenne d finie c
46. ant SURF en km Cette superficie est g n ralement 1a superficie du bassin versant telle qu elle est d termin e partir d une carte topographique La valeur de ce param tre doit alors tre impos e cette valeur mesur e Cependant dans un certain nom bre de cas cette superficie est inconnue ou mal connue bassin d alimentation d une source exutoire ne contr lant qu une partie du bassin versant exu toires multiples parties endorh iques dans le bassin versant Dans ces cas il peut tre utile de faire calculer au mod le la superficie la plus appropri e Il convient de remarquer qu il est dangereux de laisser calcu ler au mod le la fois un coefficient sur les pluies un coefficient sur l ETP la surface du bassin versant En effet on montre que si on multiplie par un facteur 1 pluie 1 ETP la r serve utile on obtient une pluie efficace multipli e par k et en multipliant le seuil de s paration par k on obtient un d bit quivalent en divisant la Une du bassin versant par le facteur k Il faut donc imposer les param tres les mieux connus par exen ple la correction sur les pluies et optimiser la surface cas d une source ou bien le contraire bassin de superficie connue mais stations pluviom triques peu repr sentatives ou des alti tudes vari es Valeur standard superficie mesur e Optimisation O un calcul de niveau de nappe coefficient d emmagasi
47. aram tres d conseiller 96 1 DEBIT MENSUEL AVEC PLUIE MENSUELLE ET AVEC FONTE DE LA NEIGE 2 1 NOMBRE DE CAS DES FICHIERS UTILISES 3 O DERITS is CHARGES 2 2 4 SEQUENCE VALEURS OBSERVEES i 5 STOCKAGE DES PLUIES EFFICACES O amp STOCKAGE DES VALEURS CALCULEES 9 7 IMPRESSION DU BILAN O PAS 12ANN 2 MEN 0 ANALYSE DES PLUIES EFFICACES EE 9 ANALYSE DES VALEURS CALCULEES 02 10 ALLEGEMENT DU LISTING 1sALLE 2 SUPPRIM 2 11 DESSIN SUR IMPRIMANTE ES 12 DIFFERENCE SIMULATIGN DBSERUATION 0 13 DESSIN SUR TABLE TRAC 19DUI 2 DETAILS C 14 FOURNITUPE DES BORNES DES PARAMETRES 1 15 INTENSITE DE PONDERATION 0 1 OU 2 2 16 arena FICHIER PLUIE HERDER 17 PAS DE TEMPS DES DONNEES 18 Ox JOURN 1 PENTA 2 DECA 5 19 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 20 SEGUENTIEL i MULTIPLE 0 21 LPs FICHIER TEMPERATURE FAS De TEMPS DES DONNEES O JOUSN 1 PENTA e DECA 5 24 TYPE FORMAT DE LECTURE eo Or SEGUENTIEL 1 MULTIPLE erro FICHIER ETP 9 did REM EE 27 FAS DE TEMPS DES DONNEES 28 Ox JOURN 1 2 DECA 3 MENS3 ME 297 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 30 O SEQUENTIEL t MULTIPLE 0 31 FICHIER OBSERVAT tint dc FAS DE TEMPS DES DONNEES 33 OzJOUSN 1 e DECA 3 MENS 069 34 TYPE DE FORMAT DE LECTURE 35 Or SEGUENTIEL je MULTIPLE O 26 RAMEE b D DD D De DE DE AU EAEA AE DD D CHER AE EAE EIE ACER EAE IE EAE EAE 46 46 66 37 4h44 4e e
48. aram tres ne peuvent tre d duits a priori des caract ristiques physiographiques du bassin versant g o logie couverture v g tale etc Ils doivent donc tre valu s soit par transposition partir de bassins versants proches et de caract ristiques similaires soit par ajustement calage sur une s rie d observations Dans les deux cas il est donc n cessaire de proc der un ou plu Sieurs calages des param tres du mod le 1 2 CALAGE Le calage consiste ajuster les param tres du mod le de telle sorte qu ils permettent de calculer des d bits aussi proches que possible des d bits observ s Les donn es n amp essaires au calage sont des series ininterrompues des entr es du mod le pluie et amp vapo transpira tion ventuellement temp rature s il y a de la neige des s ries d observations des sorties mod le d bits n cessairement continues mais pour une p riode concomitante aux s ries pr c dentes calage se fait par une m thode semi automatique L utilisateur fournit un jeu de param tres initiaux A partir de ceux ci le mod le recher che un jeu fournissant des r sultats meilleurs par un algorithme d optimisa tion non lin aire Il fournit a l utilisateur des bilans des diff rentes composantes de l coulement ruissellement cou lement souterrain telles que son sch ma optimis lui permet de les diff rencie
49. ation potentielle ETP d bit ou niveau observ temp rature gt 1 Nombre d ann es de d marrage des calculs Le d bit ou le niveau du premier mois de la premi re ann e d pend bien videmment des donn es climatiques de plusieurs mois auparavant Le premier mois de d bit ou niveau ne peut donc pas tre simul s correctement partir du premier mois de pluie et ETP et temp rature On consid re donc que les d bits ou les niveaux sont calcul s correctement partir d un certain nombre d ann es dites ann es de d marrage Les valeurs calcu l es pendant ces ann es de d marrage ne sont pas prise en com pte pour la comparaison avec les valeurs calcul es Les s ries de donn es climatiques et de donn es observ es d bit ou niveau ayant le m me nombre d ann es les premi res ann es sont donc perdues Pour yiter cet inconv nient 11 est conseil l de rassembler les donn es climatiques pluie ETP temp ra ture pendant une ou quelques ann e s avant la premi re an n e de d bit ou niveau observ On cr era alors l ou les an n e s correspondante s de d bits ou niveaux observ s au 57 NUMERO DE ION LA LIGNE SIGNIFICATIO moyen de valeurs fictives qui ne seront pas prises en compte dans les calculs mais seryiront seulement occuper une place dans les donn amp es annees observ es MM donn es climatiques S donn es de d
50. au d but quand les deux exutoires d bitent simultan ment qu la fin quand seul l exutoire le plus profond est en service Cette configuration est particuli rement int ressante pour la simulation des niveaux aquif res dans les pi zom tres Un tel r servoir qui remplace donc le r servoir G1 et l ventuel r servoir G2 produit donc suivant le cas un ou deux d bits par lequel il se vidange QG2 G dt TC2 061 G SEUIL dt Ta si G est sup rieur au SEUIL Comme pour le r servoir G2 il est possible de d cider sur option que le d bit 062 s infiltre et n est pas contr l par l exutoire 41 8 LES SORTIES DU MODELE Deux cas sont possibles suivant l utilisation attendue du mod le Si on s int resse au d bit l exutoire du bassin versant le mod le cal culera Q Q H Q G1 Q G2 ou bien Q Q H Q G1 S il a t d cid que le d bit souterrain lent Q G2 s infiltre et n est pas 1 par l exutoire du bassin ou bien n existe pas Ce d bit Q exprim en mm par pas de temps sera transform en m s en fonction de la surface du bassin versant et de l ventuel d bit ext rieur Si on s int resse au niveau pi zom trique en un point de l aquif re le mod le calculera 0 Gi G ou bien N dans le cas d un r servoir unique deux exutoires Ce niveau N exprim en mm sera transform en m tres NGF en fonction du coefficient d emma
51. bit m T ou de niveau ann es ann es effectivement fictives observ es p riode de d marrage EXEMPLE 1 P riode d observation des d bits 1975 1978 soit 4 ans On rassemble galement la pluie et 1 ETP de 1974 et on cr e une ann e 1974 fictive de d bits avec par exemple des va leurs gales 1 Il y a alors au total 5 ann es et le nombre d ann es de d marrage est de 1 Nota Quand les donn es climatiques ne sont pas disponibles avant la premi re ann e d observation de d bit ou de niveau le mod le peut cr er artificiellement de telles ann es avec pour chacun des pas de l ann e la moyenne interannuelle des valeurs observ es Cette proc dure est cependant moins pr cise que la pr c dente et doit tre vit e si possible Pour l uti liser il suffit d affecter un signe n gatif le nombre d ann es de d marrage donn comme param tre 45 EXEMPLE 2 Avec les donn es pr c dentes observations de d bits de pluies et d ETP sur les 4 ann es de la p riode 1975 1978 on indique 1 ann e de d marrage L ann e 1974 sera alors cr e automatiquement Il y a au total 4 ann es d observation Valeur standard 1 pour une simulation des d bits 2 3 ou 4 ou plus pour un simulation de ni veau suivant l inertie de la nappe qui sera appr ci e par la ou les constante s de temps de tarissement On peut aussi et c est ce qui est le meilleur cumuler
52. d le 1 1 em 2 relation valable pour Gl et G2 79 3 RESERVOIR Il se vidange simultan ment non lin airement dH dt thg RUIPER H lin airement vers G1 dH dt H thg La vidange non lin aire est du type dH avecT k H c est dire que la vidange est d autant plus rapide que la hauteur H est lev e et d autant plus lente que le r servoir se tarit La hauteur RUIPER est la hauteur de H pour laquelle les deux vidan ges percolation et coulement rapide sont gales quand gt gt RUIPER l coulement rapide est pr pond rant quand lt lt RUIPER la percolation est pr pond rante et il n y a pratique ment plus d coulement rapide Pour supprimer l coulement rapide il suffit donc d imposer une tr s forte valeur de RUIPER par exemple 10000 mm Solution analytig ue dH H2 H dt thg RUIPER thg d H 1 thg RUIPER H RUIPER 2 RUIPER 4 80 dto la solution imm diate C RUIPER t the 1 0 oe t the En posant les notations suivantes H_ Hirte 0 t H H _ t t thg on obtient C RUIPER av eb o 1 d o C 1 1 RUIPER H 1 C e gt 1 E 4 ILLUSTRATION DE LA COURBE DE CROISSANCE DES DEBITS SORTANT DU RESERVOIR H H thg RUIPER 1 C2 RUIPER Qe ea uec eM EL i Bisa thg 1
53. de reports inter annuels les apports efficaces cal cul s par le mod le sont des donn es de d bits corrig es des effets de report d un mois ou d une saison l autre Flux unique entre les entr es et la sor tie ces apports efficaces sont correctement identifi s condition que le calage soit correct Le risque en effet est que le mod le auquel on aurait laiss le choix de la surface du bassin versant trouve un calage erron valuant des pluies trop lev es par exemple pour r pondre correctement des pointes de crues dans une phase de son fonctionnement il adopte une r serve utile suffisante et corrige la trop grande abondance des apports par une r duction de la surface du bassin si le volume global au niveau du bassin est respect l apport efficace par unit de surface du bassin est erron m triques Les mod les du B R G M sont con us pour simuler indiff remment des d bits ou des niveaux pi zom triques en effet le sch ma hydrologique est le m me le niveau dans le r servoir souterrain pouvant tre con u comme li au niveau pi zom trique par une relation lin aire quel que soit le type du syst me aquif re Le coefficient d emmagasinement joue alors le r le d amplitude com me la surface du bassin versant dans le cas d un calcul de d bit N anmoins les simulations de niveaux posent quelques difficult s par ticuli res Le coefficient d emmagasinement n est pas connu meme
54. de temps programmes MOYSOM journalier et mensuel et TRANSDON journalier pentadaire d cadaire et mensuel analyse de 1 structure des s ries et g n ration de nouvelles s ries pro grammes ANGELINA journalier et MOINOR mensuel r gressions multiples programme REMULUS analyse en composantes principales programme ANACOMP formules de TURC mensuelles pour le calcul de l vapo transpiration par tir de donn es d insolation de temp rature et d humidit relative si elle est inf rieure 50 certains mois programme ETPTURC s lection de postes sur un bassin ou proches programme SELECPLU pond ration de postes pluviom triques ou climatiques pour calculer une lame d eau ou d ETP programme FONDERPLU Tous ces programmes sont adapt s en conversationnel sur l ordinateur VAX du B R G M Ils peuvent galement tre implant s sur des micro ordinateurs 2 2 ANALYSE DES PLUIES Plusieurs types d analyse des donn es existantes sont possibles Nous distinguerons deux cas Etude rapide d un bassin pas de temps mensuel pour toutes les donn es 1 Recueillir plusieurs s ries de pluies et de d bit 2 Dessiner chaque s rie 3 Rep rer les p riodes concomitantes de donn es Choisir une pond ration et calculer la lame d eau pour la p riode la plus longue possible 5 Compl ter la s rie de la lame par r gression multiple 6 Calculer les ETP en utilisant si n cessaire une
55. e d optimisation non lin aire de ROSEMBROCK Cette m thode proc de par t amp tonnements successifs en explorant plus rapidement les directions qui produisent les am liorations les plus significatives du calage Le calage s effectue par une suite d optimi sation de ce type l utilisateur restant seul juge de la qualit de la d composition de l coulement qui t trouv e par le mod le pour optimiser un crit re qui reste toujours une yaluation tr s globale de la qualit d une simulation Une option permet de privil gier plus ou moins les faibles valeurs de d bits par une pond ration effectu e au moment du calcul du crit re d a justement Pour chaque param tre on peut pr ciser une valeur minimale et une valeur maximale Lors des calculs d optimisation les param tres resteront toujours compris entre ces deux valeurs ce qui permet d viter un calage avec des valeurs peu r alistes On yite ainsi que les premiers calculs d optimisation se perdent vers des valeurs peu probables qu ils auront du mal quitter ensuite 46 10 LES PARAMETRES HYDROLOGIQUES DU MODELE Ils sont au nombre de 15 2 param tres optionnels quand il y a prise en compte de la neige et uniquement de 8 2 param tres optionnels dans le cas contraire Iis se divisent en 6 param tres dimensionnels 2 coefficients cor rectifs et ventuellement 7 param tres pour la fonte de la neige Les 6 param tres dimensionne
56. e de donn es soit un fichier pour les param tres de d part du mod le un fichier pour la pluie un fichier pour l vapo transpiration potentielle un fichier pour les donn es de temp rature de l air s il y a lieu de mo d liser la fonte de la neige un fichier pour les d bits ounniveaux observ s s il y en a c est dire pour le calage 1 est possible de regrouper toutes les donn es dans un seul et m me fichier mais ce n est pas souhaitable car ce syst me manque de souplesse surtout quand plusieurs bassins sont tudi s simultan ment cr er la console mais c est un processus assez lent qui n est utilis en g n ral que pour la premi re fois Le fichier g n r apr s calcul est en effet sauvegard sous le nom de CREPARA OUT et pourra tre r utilis ventuellement apr s modification l diteur de texte et changement de nom REMARQUE 2 Il est possible de traiter simultan ment plusieurs bassins la fois Les fichiers de pluies seront plac s les uns apr s les au tres de m me pour les fichiers d ETP de temp rature et de d bits ou ni veaux observ s REMARQUE 3 11 est possible de regrouper dans un m me fichier 1 suite et dans cet ordre les fichiers de 50 2 Temp rature s il y a prise en compte de la fonte de la neige 3 ETP 4 Obseryations de niveau ou de d bit si elles existent Si on traite simultan ment plusieurs bassins on me
57. e pour les climats temp r s est un bon indicateur de la qualit de fonc tionnement de la partie superficielle une r serve superficielle trop gran de met trop de temps se saturer et conduit un retard bien visible La r ponse aux pisodes pluvieux isol s de l tiage est galement un tr s bon test de cette partie du mod le Mais il est fr quent que l on ne puisse pas arriver une description tr s satisfaisante dans ce cas une estimation de l impact des erreurs que cela peut occasionner est utile Elle montre sou vent que ces p riodes charni res ne jouent qu un role marginal dans le bilan d ensemble le mod le est alors utilisable pour des valuations de ressour ces l analyse du potentiel hydro lectrique etc mais il faut noter que les statistiques de d bit des mois concern s ne seront pas bien valu es La s paration de l coulement entre ces diff rentes composantes doit tre v rifi e graphiquement Il faut faire attention l influence du pas de temps sur ces constantes de temps des donn es mensuelles d croitront en tiage avec des temps caract ristiques de l ordre de 2 3 mois Mais au pas de temps journalier ce tarissement moyen apparaitra comme la superposition de 2 composantes l une relativement rapide l autre plus lente L encore de telles remarques ne mettent pas n cessairement en cause la fiabilit du mod le tout d pend de l utilisation On notera en particulier qu il est
58. e proc dure de simulation adaptative qui les corrige plus ou moins d apr s l analyse de la structure de ces carts c est le r le du programme CREATADA 1 6 EXPLOITATION ULTERIEURE DE SERIES DE DEBITS Les s ries de d bit g n r es par un mod le peuvent ensuite tre uti lis es pour dimensionner des micro centrales ou des barrages r servoirs par la si mulation de la gestion de ceux ci en temps r el sur une s rie chronologique pour mettre au point un syst me de gestion de ces quipements en utilisant les possibilit s de pr vision en temps r el pour am liorer les performances de la gestion pour valuer les ressources en eau disponibles en cas de s cheresse d occu rence rare alimentation en eau potable irrigation etc 2 ELABORATION DES DONNEES 2 1 DEMARCHES D ENSEMBLE Les donn es d entr e des mod les sont les lames d eau pluie sur le bassin versant les vapo transpirations potentielles abr g es ETP les d bits mesur s pour le calage l exutoire ou les niveaux aquif res en un point Ces donn es doivent 8tre critiqu es et labor es partir d informa tions fournies par des mesures ponctuelles souvent incompl tes c est dire que cette phase pr liminaire est essentielle Pour la mener bien on dispo Se des outils suivants repr sentations graphiques programmes GRECO GRECAN cartographie programmes INGRID LUCAS conversions de pas
59. efficace RESERVOIR H niveau 51 gt coulement lent RESERVOIR G12 seuil RESERVOIR G2 coulement coulement B gt x tres lent tres lent surface unitoire du bassin versont OU choix Option 2 reservoirs Option I r servoir souterroin souterrains 0 2 orifices de vidange 55 ALIMH ALIMG 1 Reservoir GM2 G2 FIGURE 2 Schemas de transferts simplifies du mod le GARDENIA 34 5 3 INITIALISATION Il est vident que l inertie hydrologique d un syst me tant parfois consid rable le calcul des premi res valeurs d pend norm ment des condi tions des ann es pr c dentes Pour viter les probl mes qui pourraient en r sulter on a introduit dans le mod le la possibilit de prendre en compte quelques ann es de d marrage avant les premi res observations hydrologiques Cependant la mise en r gime tant parfois assez lente on a plac le mod le en quilibre hydrologique en d but de calcul c est dire que le d bit sor tant est gal la pluie efficace entrante 55 6 LE BILAN DANS LA RESERVE SUPERFICIELLE Le principe du mod le GARDENIA est le suivant La fonction Production est r alis e uniquement dans la r serve su perficielle nous n employons pas dessein le terme r serve utile ou r serve facilement utilisable qui est celui utilis par les agronomes pour faire un bilan au niveau des racines des plantes ce qui n est pas exactemen
60. el appa rait le d bit souterrain rapide Valeur de d part 50 mm Optimisation 1 Si la ligne 52 a la valeur O ou 1 1 seule composante souter raine ce param tre n est pas utilis Valeur fictive 50 par exemple Optimisation O Si la ligne 52 la valeur 2 ou 3 c est dire 2 composantes souterraines temps de demi tarissement de la composante Souterraine lente C est le temps n cessaire pour qu en l absence d alimentation du r servoir correspondant le d bit de 1 composante souter raine lente soit divis par deux Ce temps de demi tarissement doit tre au moins gal au temps de tarissement de la composante rapide Valeur de d part 3 5 mois pour un calcul de d bit 4 8 mois pour un calcul de niveau de nappe libre Optimisation 1 Nota Il convient de veiller ce que ce param tre n atteigne pas de valeurs trop lev es 15 ou 20 mois sinon il faut dis poser d une longue p riode de calage et d une longue p riode de d marrage pour vider les ennuis dis une tr s grande inertie Si la ligne 52 la valeur ou 1 1 seule composante souter raine ce param tre n est pas utilis Valeur fictive 50 par exemple Optimisation O Si on a choisi l option laissant s infiltrer le d bit souterrain lent si la ligne 52 a la valeur 2 si on calcule des d bits et non des niveaux ce param tre n a pas d action Valeur fictive 50 par exemple Optimisation O NUMERO DE LA LIGNE 6
61. emble 4 la fois des donn es pentadaires d cadaires et mensuelles 23 Dur e du pas de temps de temp rature 25 Format des donn es de temp rature Quand 11 n y a pas de calcul de fonte de n ige ces lignes doivent quand m amp me exister leurs valeurs ne sont alors pas prises en compte NUMERO DE LA LIGNE 28 30 33 35 26 SIGNIFICATION Dur e du pas de temps et format des donn es d vapotranspiration potentielle ETP donn es g n ralement mensuelles Dur e du pas de temps et format des donn es de d bits de niveaux ou de concentrations observ s Les lignes 16 17 19 21 22 24 26 27 29 31 32 34 36 et 37 sont des lignes de commentaires ou de s parations 38 39 40 81 42 43 45 Titre donnant le nom du bassin et de la station de jaugeage ou du point de mesure des niveaux Valeur maximale et minimale des observations de d bit ou de niveau Les valeurs inf rieures au minimum ou sup rieures au maximum ne seront pes prises en compte et seront consid r es comme absentes Largeur et hauteur en centim tres du dessin sur table tracante des d bits calcul s et ventuellement observ s Largeur maximale 300 cm Hauteur maximale 65 cm Valeurs maximales conseill es largeur 25 cm pour format 21 x 29 7 hauteur 16 cm Ligne de s paration Nombre d ann es de donn es Ce nombre d ann es doit etre le m me pour toutes les donn es piuie vapo transpir
62. fie derni re ann e compl te Nombre maximal d it rations pour le calage Plut t que de r aliser le calage par un seul passage compre nant un tr s grand nombre d it rations il est souvent souhai table de r aliser plusieurs passages avec environ 70 it rations pour chacun avec un examen approfondi des r sultats entre cha que passage Valeur standard 70 pour un passage de calage 0 pour une extension de donn es ou une simu lation Nombre moyen de jours de pluies par mois exprim en pourcentage Valeur obligatoire 100 0 est compris comme 100 par le programme 1 1 composante Souterraine 2 composantes souterraines en cascade 2 composantes souterraines r alis es par un r servoir unique ayant deux orifices s par s par un seuil de s paration Nota Pour un calcul de niveau de nappe si on s pare 2 compo santes il faut utiliser obligatoirement l option 3 Valeur standard O ou 2 si n cessaire pour un calcul de d bits 0 ou 3 pour un calcul de niveaux Nota Il est conseill de ne conserver qu une seule composante souterraine option O chaque fois que possible pour privil gier la stabilit du calage Option pour les composantes souterraines de l coulement ou 2 3 Utilisation pour chaque ann e d vapo transpiration potentielle d une valeur moyenne interannuelle pour chacun des pas de l an nee O Non 1 Oui L option 1 ne sera utilis e que quand on ne dispose pa
63. gasinement global et du niveau de base local 42 PRECIPITATION FIGURE 3 Fonte de la neige lt O gt Temp rature V Neige ajout e V Y Fonte par le sol gt Temp rature sup rieure au seuil de fonte Oui ul Evaporation de la pluie Evaporation satisfaite Non v Fonte par ies calories de la pluie exc dentaire Saturation du stock de neige Vide Stock de neige Evaporation satisfaite Non sature N a ATI RESER UTILE DUS SOL D ficit Rd d NSS ALIMENTATION 43 9 CALAGE DU MODELE Le mod le est caract ris par un certain nombre de param tres globaux qui ne peuvent pas tre mesur s sur le bassin Les valeurs optimales de ces param tres sont alors d termin es par un processus it ratif partir de va leurs initiales par recherche du meilleur ajustement entre observations et valeurs de sortie calcul es par le mod le La m thode d optimisation est fond e sur une adaptation de l algori thme non lin aire de ROSEMBROCK Le but de la m thode est de minimiser une fonction crit re F en faisant varier successivement p param tres La fonction crit re retenue est une caract ristique de l cart entre les d bits ou les charges calcul s et observ s li s par la relation Y AX B e ou e cart de simulation pour un calcul de d bit X somme des vidanges des r servoirs du mod le en mm
64. it une simulation et un jeu de param tres qui donnent une meilleure valeur du crit re d ajustement choisi L analyse de ces r sultats comporte diff rents aspects examen graphique qualit de reconstitution et diff rentes composantes de l coulement identifi es analyse des bilans ann e par ann e examen des param tres obtenus et de leur yraisemblance analyse des essais successifs par le mod le 14 A l issue de cet examen l utilisateur peut intervenir sur des s ries de donn es un mod le est en effet un excellent outil d analyse conjointe des donn es de pluies et de d bits choisir un nouveau jeu de param tres et modifier les options d optimisation param tres faire varier contraintes sur les variations changer le choix de mod lisation les mod les fournissent des simulations repr sentant le fonctionnement d un sch ma hydrologique donn Il est tout fait possible que le sch ma choisi ne repr sente pas le fonctionnement r el de facon satisfaisante On peut alors en particulier avec le mod le GARDENIA choisir de nouvelles options de sch ma hydrologique introduction d un r servoir suppl mentaire d un seuil suppression d une composante d coulement intervention de la gestion d un stock de la neige etc Le choix d un pas de temps de simulation diff rent peut galement tre en visag pour viter des difficult s de calage dues des temps de r ponse
65. ixer les param tres les mieux connus surface d bit ext rieur et optimi ser les autres lib rer sous contraintes les param tres fix s pr c demment apr s un cala ge satisfaisant Cette deuxi me tape permet de prendre en compte le fait qu aucun des param tres n est rigoureusement connu Dans le cas d un bassin mal connu on adoptera une d marche diff rente estimer approximativement des param tres relativement secondaires pour les ordres de grandeurs temps de tarissements seuils etc laisser libre seulement un ou deux param tres fondamentaux surface pour un syst me karstiques correction des pluies pour un bassin tr s montagneux etc qui r glent les principaux ordres de grandeur du bassin et optimiser lib rer progressivement les param tres initiaux pour affiner le calage REMARQUE Le fait d optimiser des coefficients correcteurs des ordres de grandeur des diff rentes entr es pluies ETP est commun tous les mod les pr sent s ici Cela peut surprendre N est ce pas une solution de facilit que de corriger son gr les donn es pour les faire cadrer avec un mod le th orique Il est certain que l on ne peut accepter des corrections tr s im portantes sur chaque type de donn e sans remettre en cause ou bien leur va lidit en tant qu indicateurs des ph nom nes physiques r els ou bien la va lidit des hypoth ses de mod lisation Cependant l laboratio
66. l de niveau il faut etre assez prudent pour viter que la majeure partie des pr cipitations efficaces ne soit vacu e en coulement superficiel la faible composante souterraine tant compens e par un fort coefficient d ampiitude faible coefficient d emmagasinement apparent Valeur de d part 70 mm difficile pr ciser peut attein dre 500 mm ou plus Optimisation 1 58 Temps de demi mont e C est le temps caract risant la vitesse de r action entre une pluie efficace et un accroissement du d bit souterrain Ce temps est exprim en mois Valeur de d part 0 5 mois pour un calcul de d bit 1 5 mois pour un calcul de niveau de nappe libre Optimisation 1 i NUMERO DE LA LIGNE 59 60 61 60 SIGNIFICATION Temps de demi tarissement de la composante souterraine rapide en mois C est le temps au bout duquel en l absence de recharge le d bit de la composante souterraine rapide est divis par deux Valeur de d part 2 mois pour un calcul de d bit 3 8 mois pour un calcul de niveau de nappe libre Optimisation 1 Si la ligne 52 a la valeur 2 2 composantes souterraines ce param tre indique le temps de demi transfert du r servoir sou terrain de la composante rapide celui de la composante lente Il est exprim en mois Valeur de d part 1 mois Optimisation 1 Si la ligne 52 a la valeur 3 2 composantes dans un seul r servoir ce param tre indique le seuil au dessus duqu
67. les vraies et les fausses ann es de d marrage EXEMPLE 3 Avec les donn es pr c dentes observations de d bits ou de niveaux de pluies d ETP et de temp rature sur les 4 ann es de la p riode 1975 1978 on rassemble galement les don n es climatiques de l ann e 1974 on cr e une ann e fictive de d bits ou de niveaux avec par exemple des valeurs gales 1 et on indique par exemple 3 ann es de d marrage Les ann es 1971 1973 seront alors cr es automatiquement Il y aura alors au total 5 ann es d observations c est dire 5 ann es de donn es r elles et 3 ann es de d marrage 46 Nom de la premi re ann e C est le nom de la premi re ann e d observation de donn es cli matiques pluie et ETP Dans les exemples 1 et 4 la premiere ann e est 1974 dans l exemple 2 la premi re ann e est 1975 NUMERO DE LA LIGNE 47 48 49 50 51 52 53 58 SIGNIFICATION Nombre d ann amp es de pr vision NPREV Le calcul de pr vision n est pas encore adapt dans le program me GARDENIA I1 faut done imposer O ann es de pr vision Valeur obligatoire O Num ro du dernier pas observ Cette valeur est utilis e pour le dessin sur table traqante la derni re ann e les valeurs observ es ne sont pas trac es apr s le dernier mois Valeur standard O qui signifie derni re ann es compl te Num ro du dernier pas observ pour 1 Valeur standard 0 qui signi
68. ls sont les caract ristiques des diff rents r servoirs RUMAX mm R serve superficielle maximale du r servoir RU THG mois Temps de demi mont e du r servoir Gl RUIPER mm Hauteur dans le r servoir H pour laquelle il y a r par tition gale entre coulement rapide et percolation TG1 mois Temps de demi tarissement du r servoir Gl TG12 mois Temps de demi mont e du r servoir G2 temps de demi transfert de 61 G2 TG2 mois Temps de demi tarissement du r servoir G2 temps de demi tarissement lent Les 2 coefficients correctifs sont destin s prendre en compte la non repr sentativit des entr es telles qu elles ont pu tre estim es vis vis des conditions m t orologiques qui agissent r ellement sur le bassin versant CORPL en Coefficient de correction des pluies charg de compen ser une mauyaise repr sentativit des donn es pluvio metriques issues des observations faites sur des sta tions dispers es CETP en Coefficient de correction d ETP dont le but est simi laire Les 7 parametres caract ristiques des divers ph nom nes pouvant affecter le stock de neige r sultant de pr cipitations hivernales GRADT C Constante de correction de la temp rature destin e tenir compte d un ventuel cart entre la temp rature moyenne la mieux repr sentative du bassin versant et Dans le cas d un r servoir souterrain G unique avec
69. n des donn es d entr e nous l avons vu n est pas une proc dure rigoureuse et d finitive la repr sentativit des postes pluviom triques n est pas acquise la m thode d interpolation peut tre choisie de diff rentes fa ons etc Pour les ETP la nature m me du ph nom ne physique et des mesures dont on dispose montrent que celles ci re pr sentent correctement les fluctuations saisonni res du ph nom ne mais gt 17 peuvent s carter de la r alit d un facteur multiplicatif non n gligeable la limite on utilise parfois simplement un indicateur de 1 ETP comme la temp rature C est pourquoi dans des limites raisonnables des corrections peuvent tre envisag es pour rechercher l quilibre du bilan Ces corrections ne doivent cependant pas tre faites mesure par mesure alors on pour rait ajuster n importe quel mod le mais sur l ensemble de l historique par une homoth tie 3 2 3 Confiance accorder au calage Comment d cider qu une simulation est satisfaisante Comment en d duire qu il est acceptable d utiliser les param tres cal s pour des exten sions de donn es Il est difficile de r pondre ces questions en toute g n ralit d autant que l on ne peut jamais assurer la qualit des extrapolations d une fagon strictement d ductive et les exemples de surprise ne manquent pas pour des raisons qui sont bien souvent explicables a posteriori N an moins quelques
70. ne ment apparent global sans unit 64 13 LES FICHIERS DES DONNEES CLIMATOLOGIQUES Toutes les donn es hydroclimatiques sont au pas joumalier penta daire d cadaire ou mensuel et ont la m me structure de paquet de donn es Un paquet de donn es est compos a pour les donn es pentadaires d cadaires et mensuelles bordereau 111 1 d une ligne titre de 80 caract res pr cisant le type de donn es les unit s le lieu la p riode etc suivie par ann e de 6 lignes de 12 valeurs pour 72 pentades par ans si les donn es sont pentadaires 3 lignes de 12 valeurs pour 36 pentades par an si les donn es sont decadaires 1 ligne de 12 valeurs pour 12 mois par an si les donn amp es sont men suelles chaque ligne contient 12 valeurs cod es chacune sur 6 colonnes carac t res soit 72 colonnes par ligne exemples 5 ann es pentadaires 31 lignes 8 ann es d cadaires 25 lignes 15 ann es mensuelles 16 lignes b pour les donn es journali res bordereau 111 2 d une ligne titre de 80 caract res par ann e suivie de 2 lignes par mois soit 24 lignes pour les 12 mois avec pour chaque mois les valeurs du jour 1 au jour 16 sur la premi re ligne les valeurs du jour 17 au jour 28 29 30 ou 31 sur la deuxi me ligne chaque valeur est cod e sur 5 colonnes NOTA Pour faciliter l introduction des donn es journali res on peut uti liser le bordereau 111 3
71. ns pour calculer des d bits ou des niveaux partir de s ries climatiques ob serv es ou g n r es si le calage est reconnu comme satisfaisant Question 4 Les donn es sont elles sur des fichiers s par s Question 5 L coulement tr s lent s il existe se perd t il par infil tration profonde La r ponse standard est NON Question 6 Y a t il une reprise par vapo transpiration potentielle dans les r servoirs H Gi H G1 G2 La r ponse standard est 0 c est dire aucune reprise 53 12 DESCRIPTION DU FICHIER DES PARAMETRES Ce fichier peut avoir diff rentes formes suivant s il y a prise en compte de la neige ou non si on fournit des bornes pour les param tres ou non Le fichier de param tres est divis en deux parties 35 lignes de param tres g n raux communs tous les bassins suivies de 28 ou 35 s il y a prise en compte de la neige param tres pour chaque bassin tudi Pour un bassin unique il 43 lignes s il n yapas de fonte de neige 50 lignes s il y a prise en compte de la neige Les lignes n 16 17 19 21 22 24 27 29 31 32 34 36 et 37 ne sont que des s parations pour plus de clart dans le fichier mais ne d cri vent pas de param tres Si on d finit des bornes minimales et maximales pour les param tres hydrologiques on ajoutera pour le premier cas uniquement 8 lignes soit 51 au total s il n y a pas
72. od le GARDENIA Le mod le GARDENIA est un mod le global pluie d bit fonctionnant au choix au pas de temps journalier pentadaire d cadaire ou mensuel et prenant en compte la fonte de la neige Il permet de simuler le d bit l exutoire d un bassin versant ou une source ou bien un niveau pi zom trique dans une nap pe aquif re Les donn es n cessaires pour utiliser le mod le sont les pr cipitations sur le bassin versant l vapotranspiration potentielle la temp rature de l air ventuellement les d bits l exutoire du bassin OU les niveaux aquif res en un point Ce travail a t r alis dans le cadre des travaux m thodologiques du d partement EAU sur les fonds propres du B R G M SOMMAIRE PREMIERE PARTIE INTRODUCTION A LA MODELISATION 1 BUT DES MODELES PRINCIPES D UTILISATION 1 1 122 1 3 2 1 6 2 Coda 2 4 Cds 5 1 3 2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT CALAGE APPLICATION A L EXTENSION DE SERIES DE DEBITS D UN BASSIN JAUGE APPLICATION AUX BASSINS NON JAUGES APPLICATION A LA PREVISION EXPLOITATION ULTERIEURE DE SERIES DE DEBIT ELABORATION DE DONNEES DEMARCHES D ENSEMBLE ANALYSE DES PLUIES ANALYSE DES EVAPOTRANSPIRATIONS ANALYSE DES DEBITS CONNAISSANCE DU BASSIN PRECISION DES MESURES 2 5 1 Les termes du bilan 2 5 2 Precision et fiabilite des donn es CALAGE D UN MODELE PROCEDURE GENERALE QUELQUES ERREURS A EVITER 3 2 1 Longueur de l hist
73. omme la moyenne des temp ratures minimales et maximales de chaque jour ou de chaque mois Comme pour les pr cipitations on sera parfois amen pond rer les donn es de plusieurs postes Il sera souvent n cessaire de corriger ces tem p ratures pour tenir compte des diff rences d altitude entre le bassin et les postes de mesure Toutes les donn es d entr e doivent tre continues c est dire ne comporter aucune donn e manquante Ces donn es peuvent tre chantillo n es suivant un des pas de temps suivants 1 jour 1 pentade 365 72 jours 1 d cade 365 36 jours 2 pentades 1 mois 365 30 jours 3 d cades 6 pentades NOTA Le programme de calcul TRANSDON permet de calculer des donn es penta daires d cadaires ou mensuelles pas de temps gaux Chaque type de donn e peut tre choisi un pas de temps diff rent Mais les pluies doivent au pas de temps le plus fin Par exemple on peut imaginer le cas suivant pluies journali res vapotranspirations potentielles mensuelles d bits observ s pentadaires Le pas de temps de calcul sera le pas de temps le plus fin c est dire celui de la pluie 51 5 LE FONCTIONNEMENT DU MODELE L allure exponentielle du tarissement des d bits de rivi res et des niveaux des nappes souterraines rappelle celle de la vidange d un r servoir Le comportement d un syst me aquif re peut donc tre repr sent pa
74. on maximale un stade v g tatif donn pour diff rentes cultures N anmoins la complexit l chelle du bassin versant est telle qu il ne semble pas n ces saire d utiliser de tels facteurs de correction Dans de nombreux cas on se contente m me d une valuation d vapo transpiration moyenne pour chaque mois De telles donn es sont accessibles dans des atlas M t orologie Nationale 2 4 ANALYSE DES DEBITS Si pour les donn es d entr e il est n cessaire de disposer d un his torique continu de donn es au m me pas de temps pour les sorties du mod le donn es de d bit ou de niveau de nappe il est possible d utiliser des don n es pr sentant des lacunes Il serait m me dangereux d utiliser une quelcon que m thode de reconstitution des donn es manquantes pour calculer des valeurs suppl mentaires qui serviraient au calage Dans la majeure partie des cas on ne proc de pas une analyse pr alable des d bits observ s 11 est bon tou tefois de repr senter sur un m me graphique diff rents pas de temps si pos sible les pluies et les d bits avant d entreprendre une simulation des v nements particuliers peuvent alors tre not s d bits exceptionnels non pr c d s de pluies et pisodes pluvieaux notables n ayant pas contribu l coulement Dans de nombreux cas des erreurs de reports et de saisie des 10 donn es peuvent ainsi tre d tect es avec tout calcul C est autant de gagn
75. on courante pour l extension de donn es tant dans l espace que dans le temps g n ration de longues s ries de d bits ou de niveaux pi zom triques par tir d historiques de pluies apr s calage pr alable sur une p riode relati vement courte tude des relations entre les param tres du mod le et les facteurs physio graphiques d crivant le bassin versant transposition des bassins versants non jaug s Dans la pratique il permet de dimensionner diff rents types d ouvra ges digues barrages ou d am nagements champs de captage micro centrales lectriques d analyser le fonctionnement hydrologique d un bassin versant de r aliser des pr visions en temps r el etc En effet le mod le une fois cal est en mesure de reconstituer pour un bassin versant donn les d bits d une rivi re ou d une Source ou le niveau pi zom trique d une nappe durant une p riode pendant laquelle on ne poss de pas de mesures de simuler au choix des d bits r sultant de pr cipitations exceptionnelles dimensionnement d ouvrages de crues ou de p riodes de s cheresse d bits d tiage ou di mensionnement de barrages 26 des niveaux pi zom triques de partir de pr cipitations effecti vement observ es prolong es par des sc narios de pr cipitations possibles pour les mois futurs Il offre en plus la possibilit d analyser d une part les diff rents terme
76. orique disponible et temps de m moire du systeme 3 2 2 Interpretation des param tres et choix des parametres initiaux 3 2 3 Confiance a accorder au calage 3 2 4 Difficultes particuli res aux simulations de niveaux piezometriques T UW D CO ON oa yl 10 10 11 11 12 14 16 l I o DEUXIEME PARTIE DESCRIPTION ET MODE D EMPLOI DU MODELE GARDENIA INTRODUCTION DOMAINE D APPLICATION DU MODELE LES DONNEES NECESSAIRES A L UTILISATION DU MODELE LES DONNEES D ENTREE DU MODELE 4 1 LA LAME D EAU 4 2 L EVAPOTRANSPIRATION POTENTIELLE ETP 4 5 LA TEMPERATURE MOYENNE DE L AIR LE FONCTIONNEMENT DU MODELE 5 1 RESERVOIRS DU MODELE 5 2 FONCTION PRODUCTION ET FONCTION TRANSFERT 5 5 INITIALISATION LE BILAN DANS LA RESERVE SUPERFICIELLE 6 1 APPORTS DE LA RESERVE SUPERFICIELLE 6 2 VIDANGE DE LA RESERVE SUPERFICIELLE TRANSFERT DANS LES RESERVOIRS INTERMEDIAIRES ET SOUTERRAINS 7 1 LE RESERVOIR INTERMEDIAIRE 7 2 LE RESERVOIR SOUTERRAIN G1 7 3 LE RESERVOIR SOUTERRAIN LENT G2 7 4 RESERVOIR SOUTERRAIN UNIQUE G LES SORTIES DU MODELE CALAGE DU MODELE 10 LES PARAMETRES DU MODELE 11 MODE D EMPLOI DU MODELE GARDENTA 11 1 DEFINITION DU NOMBRE ET DU CONTENU DES FICHIERS ET DE PARAMETRES 11 2 QUESTIONS PRELIMINAIRES POSEES PAR LE PROGRAMME 18 19 20 22 23 23 23 24 25 25 25 28 29 29 29 30 30 31 31 32 33 3
77. pro c dure semi automatique L hydrologue juge de la qualit d une simulation essentiellement sur des appr ciations visuelles et son jugement d pend du but qu il s est fix de l appr ciation de la fiabilit des donn es il con tr le le bilan des diff rents flux et juge de la vraisemblance des param tres Le mod le lui recherche un jeu de param tres qui lui permet d am liorer par rapport 4 un jeu d essai fourni par l utilisateur un crit re num rique de qualit de l ajustement Ce crit re est ventuellement au choix de l utilisateur dans le mod le GARDENIA celui ci a par exemple la possi bilit de donner un poids plus important aux plus faibles valeurs afin de corriger l impact pr dominant des crues dans les carts observ s N anmoins quelle que soit sa validit ces crit res que le mod le optimise ne peuvent prendre en compte l ensemble des informations dont dis pose l hydrologue le mod le n est pas cal par une proc dure automatique universelle Il est cal par l utilisateur mettant profit les performances num riques de l ordinateur Ce calage se d roule donc naturellement en plusieurs tapes l uti lisateur fournit un jeu de param tres r aliste et d cide quels param tres il accepte de faire varier et dans quelles limites pour am liorer le crit re d ajustement qu il a choisi A l issue d un certain nombre d essais it ra tions de la proc dure de calage le mod le fourn
78. r une repr sentation graphique console ou table tracante permettant de com parer observations et simulations des crit res num riques d valuation de la qualit de l ajustement Muni de ces renseignements l utilisateur juge de la n cessit d es sayer une nouvelle optimisation partir d un jeu de param tres qu il est li bre de modifier sa guise Lorsqu la fois les crit res num riques d ajustement et les graphi ques de comparaison visuelle sont satisfaisants 11 peut consid rer qu il dispose d un jeu de param tres repr sentatif du bassin Il peut alors autour de cette solution explorer diverses gammes de variations des param tres afin de d terminer la famille des param tres repr sentant de fagon accepta ble son point de vue le cycle de l eau tude de sensibilit 1 3 APPLICATION A L EXTENSION DE SERIES DE DEBITS D UN BASSIN JAUGE L application la plus fr quente de ce mod le ajust est l extension de donn es hydrom triques dans le temps Ayant cal le mod le sur une courte s rie de d bits quelques ann es et de pluies concomittantes on utilise une S rie de pluies plus longue pour g n rer avec le mod le une s rie quivalente de d bits La s rie de pluies utilis e peut tre ou bien une s rie historique ou bien une s rie g n r e par tirage au hasard apr s avoir identifi 1 struc ture du processus statistique r gissant ces pluies Pourquoi ne pas tend
79. r un ensemble de r servoirs se vidant les uns dans les autres Des fonctions de transferts non lin aires sont de plus introduites pour permettre de corriger cette approximation un peu simpliste 2 1 RESERVOIRS DU MODELE Le mod le GARDENIA comprend au maximum 4 r servoirs cependant par l interm diaire des param tres et des options il est possible d utiliser un sch ma simplifi ne faisant intervenir que 2 ou 3 r servoirs Le sch ma des r servoirs est pr cis sur les figures 1 et 2 Le mod le r alise en fait un bilan entre les apports pr cipitations et les sorties coulements ou vapotranspiration pour chacun des pas de calcul 5 2 FONCTION PRODUCTION ET FONCTION TRANSFERT Le calcul comporte deux parties traditionnellement appel es fonc tion Production et fonction Transfert La fonction Production d termine quelle quantit d eau sera appor t e au mod le et quelle quantit sera vapor e ou s infiltrera dans les ho rizons inf rieurs pour ressortir plus tard La fonction Transfert d termine quel moment l eau qui n a pas t vapotranspir e ressortira l exutoire du bassin ou arrivera la nap pe Le transfert s effectue par passage travers les 2 ou 3 r servoirs in f rieurs du mod ie 52 FIGURE 1 Sch ma de fonctionnement du modele GARDENIA Evapotronspi ration Precipitotions HT d R serve superficielle RESERVOIR U RUMAX pluie
80. r gles de bon usage sont n cessaires Dur e des observations Nous l avons d j dit mais c est fondamental Il faut ajouter cela qu il est tr s souhaitable de disposer d un historique de donn es correspon dant des situations vari es Un calage fait sur quelques ann es abondantes risque de r server des surprises en ann e s che N anmoins il faut insister sur le fait que la nature physique du bilan qui est effectu assure une sta bilit importante des r sultats pour les simulations de d bit cela n est plus vrai pour les simulations de niveaux pi zom triques Les quinze der ni res ann es en France fournissent un tr s int ressant chantillonnage de situations avec l avantage que les ann es s ches et abondantes forment des S quences qui ont conduit des fluctuations de grande amplitude Si l on peut remonter des donn es ant rieures la s quence des ann es 1940 1950 est galement tr s int ressante de ce point de vue en France Identification du fonctionnement ab 46 GEM ET sama ED GEO UMP A UD gans DEEP une ee A SSS eee eee Un mod le pr sentant des seuils peut tout fait ne faire fonction ner ces seuils qu une ou deux fois durant l historique disponible Ce sont 18 alors les donn es de ces dates qu il convient d examiner avec le plus grand soin La pr cocit de la remont e des d bits en d but de saison humide ou en automn
81. ram tres l utilisateur devra donner la console les valeurs de toutes les options et de tous les param tres ce qui peut amp tre assez long mais est tr s pratique pour une premi re utilisa tion Apr s chaque passage et en particulier apr s une premi re utilisa tion l utilisateur a donn les param tres en interactif un fichier de param tres actualis est cr par le programme sous le nom de CREPARA OUT Il est alors utile de changer le nom de ce fichier pour le sauvegarder Ce fichier pourra tre utilis pour un compl ment de calage si n cessaire il n y aura plus redonner FIGURE 4 Fichiers pour le programme GARDENIA 4 5 a 2 3 Valeur initiale Donnees de des parametres temperature Evapo transpiration D bits ou Niveaux potentielle observes GAR D EN TA D bits ou R sum des Valeurs finales niveaux mensuels Pluie efficace parametres des parametres calcul s de fonte des neige Listing ques et de l ajus TABLEAU LST MINMA XMOY LST MOYBILAN LST CREALIS LST CREASIM OUT 2 CREPARA OUT CREAPEF OUT TABLNEIG LST pour le calage uniquement pas n cessaire pour une simulation de sc narios optionnel uniquement pour une prise en compte de la fonte des neiges NOTA Les fichiers D 2 3 et 5 peuvent sur option tre regroup s en un fichier unique LS 52 la console la valeur de tous les param tres et optio
82. re directement les s ries de d bits partir de leurs propres caract ristiques statistiques C est essentiellement que le processus des pluies pr sente une m moire tr s courte contrairement aux d bits Il est donc pour un pas de temps mensuel par exemple tout fait licite dans la plupart des climats de g n rer des pluies par des tirages au hasard ind pendants dans les lois de distribution des pluies de chaque mois En re vanche une telle proc dure serait compl tement erron e pour des d bits 1 4 APPLICATION AUX BASSINS NON JAUGES L utilisation de formules de transposition r gionales pour valuer les param tres utiliser pour un bassin non jaug est une application envi sager avec prudence Il est en effet n cessaire de disposer d un large chan tillon de calage sur des bassins de la meme r gion 1 5 APPLICATION A LA PREVISION En simulant un certain nombre une cinquantaine de sc narios d vo lution partir d une date donn e il est possible d en effectuer des statis tiques cela conduit une valuation probabiliste des d bits auxquels on peut s attendre pour une dur e de l ordre de grandeur du temps de m morisa tion du syst me hydrologique A plus longue ch ance le dernier tat observ n a plus d influence r elle sur ces d bits Pour les courtes ch ances de pr vision les carts entre la simulation et les observations aux derniers pas de temps doivent tre r duits par un
83. rivi res enherb es chapeau de gendarme correction progressive des courbes de tarages dont certaines m thodes ca tastrophiques comme celle dite du yoyo qui consiste modifier chaque jaugeage la courbe de tarage Enfin des particularit s hydrauliques rendent les relations douteu Ses influence l aval bras de d rivation avec un moulin affluents etc battements dans des coudes de rivi res controle hydraulique variable Les services gestionnaires des r seaux de mesures connaissent bien la qualit des donn es qu ils ont labor s il est indispensable de les consulter d s le d but de l tude pour connaitre ces particularit s les da tes de d tarage dues des travaux etc Cependant il faut bien utiliser ce dont on dispose Beaucoup de ces erreurs ne portant pas atteinte l valuation des flux d ensemble l chel le annuelle le volume coul au dessus d un tr s fort d bit par une crue mal ou non jaug e peut rester tout fait n gligeable au pas de temps mensuel De cette connaissance des difficult s hydrom triques on retiendra dans chaque cas une id e de ce qu il est raisonnable d attendre d une simu lation des d bits par un mod le il est inutile de s attendre un calage quasi parfait si la qualit des donn es est douteuse 13 3 CALAGE D UN MODELE 3 1 PROCEDURE GENERALE Le calage des mod les hydrologiques du B R G M se fait pas une
84. rtante quand l tat de remplis sage H est plus bas le rapport QH ALIMG est gal H RUIPER Si on donne une valeur tr s lev e RUIPER par exemple 9999 mm il n y aura pas de d bit retard non lin aire Le fonctionnement de ce r servoir se rapproche donc de celui d un seuil de d bordement 1a hauteur RUIPER mais avec une repr sentation plus r aliste de la s paration de l coulement en deux composantes qui ne s excluent pas mutuellement d bit retard ALIMG alimentotion du reservoir souterroin G 1 Sauf en utilisation sp ciale l vapotranspiration n agit pas dans ce r servoir qui ne sert qu au transfert Le calcul s effectue de la mani re suivante apport d eau ALIMH provenant de la r serve superficielle vidange ALIMG et QH 38 7 2 LE RESERVOIR SOUTERRAIN G1 Le r servoir souterrain Gl est aliment en eau par le r servoir inter mediaire Il est vidang par deux exutoires dans le cas le plus g n ral par percolation dans le r servoir souterrain lent G2 suivant une vidange exponentielle de constante de temps TG12 ALIMG2 Gl dt TG12 Cette percolation peut tre supprim e dans les cas simples il n est pas n cessaire de faire intervenir deux composantes souterraines par coulement vers l ext rieur sous forme de d bit souterrain QG1 suivant une loi de vidange exponentielle de constante de temps TGl QG1 Gl dt Tel ALIMG d bit
85. s rie de moyennes men suelles inter annuelles Etude tr s d taill e d un bassin pas de temps mensuel pour toutes les don n es 1 Recueillir des s ries nombreuses de pluies d passant assez largement les limites du bassin versant 2 Dessiner les s ries et rep rer les p riodes concomittantes 3 Faire une analyse en composantes principales Rep rer les donn es et les stations s cartant le plus du comportement g n ral Corriger ventuelle ment le fichier et refaire l analyse 4 Cartographier diff rentes variables pluies moyennes inter annuelles composantes principales 5 Rechercher d ventuelles liaisons altitude pluie Mettre au point des m thodes de correction 6 Affecter suivant plusieurs r gles et plusieurs pond rations les postes pluviom triques au bassin versant Comparer les lames d eau ainsi calcu l es Estimer la pr cision de l valuation REMARQUE Une tude r gionale ne se distingue pas dans sa d marche de l tude pr c dente N anmoins il est commode de disposer de fichiers conte nant les coordonn es des stations pluviom triques et de r aliser un maillage r gulier permettant de localiser et de cartographier les diff rents bassins versants tudi s Des proc dures automatiques d attribution des postes pluvio m triques aux bassins versants permettent alors d all ger consid rablement les manipulations ult rieures programmes SELECPLU et PONDERLU 2 3 ANALYSE DES E
86. s d un cycle hydrologique infiltration vapo transpiration coulement d autre part les diff rentes composantes d un coulement rapide lent et tr s lent dont il propose une d composition Implant sur l ordinateur VAX du B R G M il est adaptable par son criture en FORTRAN standard tout autre ordinateur de capacit suffisante muni d un compilateur de FORTRAN IV ou 77 Le pas de temps des calculs peut tre au choix journalier penta daire ou mensuel le choix du pas de temps mensuel permet en particulier de mettre le mod le la port e de nombreuses tudes par la facilit d analyse et de critique des donn es et le faible co t du traitement informatique co nomie de temps et de place en m moire Pour une tude plus fine ou apr s un premier d grossissage on pourra utiliser un pas de temps plus fin 1 jour ou 5 jours par exemple Enfin ce programme est congu pour enchainer le traitement de plu sieurs cas avec des options communes pour ces cas Il constitue donc un ou til tout particuli rement adapt pour les synth ses r gionales l on d sire r aliser avec une certaine coh rence l analyse de plusieurs bassins versants 27 3 LES DONNEES NECESSAIRES A L UTILISATION DU MODELE Le mod le GARDENIA fait intervenir un nombre maximal de huit param tres hydrologiques capacit de r serves superficielles temps de tarisse ment coefficient sur les pluies Pour ajus
87. s de don n es d ETP pour toutes les ann es ce qui sera parfois le cas en extension ou surtout en g n ration de donn es Valeur standard pour un calage ou 1 pour une extension de donn es 59 NUMERO DE LA LIGNE SIGNIFICATION Lignes 54 61 8 param tres hydrologiques 54 Coefficient de correction homoth tique des pluies en pourcentage toutes les pluies de tous les mois sont corrig es globalement d un m me pourcentage EXEMPLE 15 signifie 15 c est dire multiplication par 1 15 Valeur standard 0 Optimisation 0 0 Non 1 Oui sauf si les pluies exac tes sont mal connues en r gion montagneuse par exemple 55 Capacit de la r serve disponible pour l vapotranspiration appel e parfois r serve utile par abus de langage Valeur de d part 70 mm Optimisation 1 56 Coefficient de correction homoth tique de l ETP en pourcentage toutes les ETP de tous les mois sont corrig es globalement d un m me pourcentage Valeur de d part O Optimisation 1 57 Hauteur d gale r partition entre coulement superficiel et percolation alimentant l coulement souterrain Quand le niveau dans le r servoir interm diaire est gal n fois cette hauteur l coulement superficiel instantann est gal n fois la percolation R ciproquement quant le niveau est gal 1 n fois cette hauteur la percolation est gale n fois l coulement superficiel REMARQUE Pour un calcu
88. t la meme chose 6 1 APPORTS DE LA RESERVE SUPERFICIELLE Les apports de la r serve superficielle sont constitu s par la pluie et la fonte de la neige au contact du sol si elle existe 6 2 VIDANGE DE LA RESERVE SUPERFICIELLE Elle peut amp tre r alis e par vapotranspiration r elle ETR qui est 1 1 vapotranspiration potentielle ETP dans la limite de la quantit d eau disponible par vidange de l exc dent Si la hauteur RU de la r serve superficielle d passe la valeur de r tention RUMAX l exc dent ALIMH sort de cette r serve et p n tre dans le r servoir interm diaire ALIMH RU RUMAX 37 7 TRANSFERT DANS LES RESERVOIRS INTERMEDIAIRES ET SOUTERRAINS 7 1 LE RESERVOIR INTERMEDIAIRE Le r servoir interm diaire H est aliment en eau par la r serve su perficielle il est vidang par deux exutoires par percolation dans le r servoir souterrain G1 suivant une loi lin aire vidange exponentielle de constante de temps THG ALIMG H dt THG dt tant le pas de temps par coulement l ext rieur sous forme de d bit retard QH suivant une loi non lin aire contr l e par le param tre RUIPER qui est en fait la hau teur de pour laquelle la percolation ALIMG et l coulement QH sont gaux QH H dt THG RUIPER H Cet coulement non lin aire est pr pond rant quand l tat de remplis sage H est lev la percolation est plus impo
89. t d composition de l coulement en composante superfi cielle et souterraine sur option figures 11 1 11 3 de l annexe 2 dition supr un fichier s par de la pluie efficace calcul e cette pluie efficace comprend le ruissellement et l infiltration ce fichier peut tre utilis comme entr e pour un mod le hydrodynamique par exemple sur option dition supr fichier s par des d bits ou niveaux calcul s sur option ce fichier peut tre utilis pour une analyse statistique d taill e ou pour simuler le fonctionnement d une micro centrale ou d un barrage dition sur fichier s par des valeurs finales des param tres du mod le pour un compl ment de calage ou pour une extension de donn es dition sur fichier s par d un tableau r capitulatif des param tres hydro logiques et ventuellement de fonte des neiges de tous les bassins tu di s simultan ment pour une tude comparative fichier TABLEAU LST ta bleau 1 FICHIER RECSPLIULATIF TABLEAU LST PARAMETRES DU MODELE SIMULATI UN DU CEBIT HAUCONMCOURT DIFFERENTES HYPOTHESES R COR PLU RES SUP COR ETP RUI PER T1 2 MON 1 2 TA1 T1 gt 2 T1 2 TA2 NUMERO Q Ci 2 n m pd p SURFACE Hr GOOE JOCE C 3 JQO0E C3 1 0O2O0E 173 0 GGOE1O3 DEB Exfa R POND it M3 o 0 09 O 7856 C 9171 O 8073 O 9114 0 025 2 79
90. ter le mod le il faut disposer des donn es suivantes une s rie de pr cipitations pluies continue une s rie d vapotranspiration potentielle ETP continue qui peut amp tre calcul e partir d une s rie continue d insolation et de temp rature de l air et ventuellement d humidit relative une s rie continue de temp rature de l air uniquement pour prendre en com pte la fonte de la neige une s rie pas forc ment continue de d bits l exutoire du bassin ou de niveaux en un pi zom tre Ces trois ou quatre s ries doivent tre disponibles sur la m me p riode d observations et il est bon de disposer de pr cipitations et d vapotrans pirations potentielles ETP pendant au moins un an avant les mesures de d bit pour facilite l initialisation du mod le 29 4 LES DONNEES D ENTREE DU MODELE Le bassin versant est consid r comme une entit caract ris e pour chaque pas de temps par des donn es globales suivantes une lame d eau en mm une vapotranspiration potentielle en mm une temp rature de l air uniquement pour la fonte des neiges en C 4 1 LA LAME D EAU La lame d eau sur le pas de temps est une moyenne pond r e des pr ci pitations des diff rents postes pluviom triques relatifs au bassin versant Il est n cessaire d effectuer au pr alable une critique des donn es permet tant la reconstitution des donn es brutes manquantes s il y en
91. tr s rapides que l on ne souhaite pas retenir ou au contraire pour recher cher dans une approche pas de temps plus fin une meilleure repr senta tion des m canismes l issue de ce travail l utilisateur fait r aliser au mod le de nouvelles simulations qui viendront confirmer ou infirmer son analyse 5 2 QUELQUES ERREURS EVITER Dans cette d marche un certain nombre d erreurs peuvent tre vit es si l on garde l esprit ce qu on peut attendre d un mod le Les pr cautions qui suivent sont absolument essentielles 3 2 1 Longueur de l historique disponible et temps de m moire du systeme On ne peut pas identifier sur quelques mois de donn es des fluctua tions inter annuelles longue p riode de retour Pour identifier le fonc tionnement d un systeme il faut en avoir observ plusieurs cycles Si cing ou Six ans sont amplement suffisants pour un petit bassin fort ruisselle ment il faut dix 4 quinze ann es de mesures pour identifier des fluctuations pi zom triques de longues p riodes 15 Cela ne signifie malheureusement pas que lorsqu on ne dispose que de cing ans de donn es le syst me hydrologique n a pas de longs temps de m moi re C est simplement qu il est illusoire de chercher les identifier a l aide d un mod le aussi labor soit il Si l on est conduit r ali ser des extensions de donn es sur un tel bassin il convient donc d tre extr mement prudent quant au
92. tteint sa valeur minimale que quand Y et AX B sont gaux et non plus affines La m thode d optimisation est it rative Pour d terminer rapidement le jeu optimal de param tres il est conseill d attribuer chaque param tre une valeur initiale aussi r aliste que pos sible de fixer un nombre d it rations MAXIT suffisant environ 70 100 Assez rapidement la valeur du crit re d optimisation F ne diminue pratiquement plus La solution optimale est atteinte lorsque chaque param tre a atteint une valeu stable Il serait possible d optimiser tous les param tres la fois mais ce n est pas forc ment souhaitable En effet il est prudent que l utilisa teur contr le le r alisme et la validit des param tres obtenus La conver est d autant plus lente qu il y a plus param tres optimiser cela conduit donc des temps de calcul tr s longs alors qu une optimisation fixant temporairement une partie des param tres des valeurs r alistes per met d am liorer rapidement la qualit des ajustements Les param tres qui taient fix s peuvent alors tre lib r s pour terminer le calage En pratique le nombre de param tres optimiser simultan ment ne de vrait pas trop d passer une dizaine mais le mod le permet d en optimiser jusqu 20 L optimisation des param tres est r alis e par le sous programme de calcul ROSACE qui est une version am lior e de la m thod
93. ttra les donn es bassin par bassin Pluie 1 Temp rature 1 ETP 1 Observations 1 Pluie 2 Temp rature 2 ETP 2 Observations 2 etc 11 2 QUESTIONS PRELIMINAIRES POSEES PAR LE PROGRAMME D s le d but plusieurs questions sont pos es l utilisateur sur la console Question 1 D sire t on refaire un passage identique au pr c dent Si on a d j fait un passage toutes les r ponses aux questions po s es apr s celle ci pr sence de neige noms des fichiers lire ont t en registr es sur un fichier de nom GARCOMAND DAT On peut alors r aliser un passage identique avec par exemple d autres fichiers de donn es ou bien r a liser un compl ment de calage Il suffit pour cela de changer ces noms de fi chiers l diteur de texte dans le fichier GARCOMAND DAT Il n est alors plus n cessaire de r pondre aux questions suivantes car la r ponse sera lue automatiquement On supprimera ainsi le temps pass r pondre aux questions et on limitera les erreurs dues de mauvaises r ponses Question 2 D sire t on prendre en compte la fonte de la neige Si on r pond NON toutes les donn es de pr cipitations seront consi d r es comme de 1 pluie Question 3 Dispose t on d un fichier de param tres stil a un fichier de param tres le programme demandera le nom de ce fichier et lira les valeurs des options et des param tres hydrologiques S il n y a pas de fichier de pa
94. utile d un mod le global il ne s agit en aucune facon de la r serve utile telle qu elle est d finie par les p dologues ou les agronomes sur une par celle particuli re Il s agit d une r serve globale l chelle du bassin d un volume d eau maximal disponible pour la reprise par vaporation Trou ver une r serve de 300 mm n est pas une aberration en soi m me si l on a de bonnes raisons d valuer la r serve agronomique 80 mm En revanche trouver une surface de bassin versant de 50 km pour un bassin dont on estime la surface 35 km n est pas acceptable si l on con sid re que l on connait bien la surface du bassin versant ce qui est tr s souvent le cas il n y a aucune raison laisser param tre libre m me si l on obtient en le faisant une simulation plus satisfaisante sauf dans quelques cas particuliers d extension de donn es 16 Le nombre des param tres qu on laisse libre doit tre le plus faible possible pour des simulations quivalentes divers jeux de param tres sont possibles pour des questions dimensionnelles si l on multiplie les pluies les ETP les seuils par un m me facteur on obtiendra une simulation identi que pour une surface divis e par ce m me facteur il est donc aberrant de modifier ces param tres simultan ment d autant plus qu il est extr mement rare qu ils soient tous galement incertains La proc dure adopter pour le calage est en g n ral 1 suivante f
95. x valeurs obtenues Ce temps de m moire n cessite par ailleurs que toute simulation d an n es de calage soit pr c d e d un nombre suffisant d ann es de d marrage il s agit de monter progressivement en r gime un syst me qui comporte des stocks importants A la date du d but des observations il faut lui remplir ces r servoirs Des proc dures ont t mises au point pour limiter ces ann es de d marrage un nombre raisonnable dans le mod le GARDENIA On part alors d un tat qui correspond au r gime permanent stationnaire du syst me un peu comme on initialise un mod le transitoire par un mod le en permanent N anmoins quelques ann es de d marrage r el restent n cessaires apr s la mise en r gime permanent Gem CLA CELA a NP abe Gum ue GE Oh pp GNU UND QU ue on Gee GOD ED SS sma QUUD Ga VD QD CE xum GN ob e sm Gum NEED Ue UP QUE Qn AR GENES GERA Ae Sup quum 3 2 2 Interpr tation des param tres et choix des param tres initiaux Malgr les performances des m thodes de recherche utilis es par le mod le le choix des param tres initiaux est essentiel Pour chaque mod le nous fournissons un guide des valeurs les plus commun ment rencontr es Une difficult tout fait classique est l association des noms de param tres des mod les avec d autres concepts Lorsqu on parle de r serve

simulation globale de bassins hydrologiques 84 - Infoterre

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