Simulation d'un bassin versant anthropisé à l'aide d'un modèle hydrologique semi-distribué : le bassin de la Seine et ses réservoirs

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2021.vol32

Résumé

Anticiper les risques hydrologiques et gérer les ressources en eau sont des actions qui nécessitent la mise en place d’outils de modélisation, notamment les modèles hydrologiques. Ces derniers nécessitent des données hydro-climatiques actuelles et/ou passées du bassin versant considéré afin de simuler son comportement hydrologique. Pour cela, les modèles pluie-débit tentent de reconstituer fidèlement les composantes influençant l'hydrologie du bassin : le débit résulte en effet des précipitations, de l'évapotranspiration, des échanges avec la nappe et d'un temps de transfert, mais aussi, lorsque l'on prend en compte les usages, des prélèvements (eau potable, industrie, agriculture) et de la régulation effectuée par les barrages et réservoirs. Cette étude porte sur la prise en compte des retenues en eau au sein du bassin de la Seine. Réalisé dans le cadre d’un stage, elle a permis la mise en place d'une modélisation semidistribuée afin de simuler le comportement hydrologique de ce bassin en intégrant l'influence des quatre principaux lacs-réservoirs du bassin de la Seine. La modélisation semi-distribuée s'appuyant sur un maillage spatial basé sur des sous-bassins, il a tout d'abord été nécessaire de procéder à un découpage du bassin de la Seine. Un modèle hydrologique semi-distribué a ensuite été appliqué à cet ensemble de sous-bassins afin de simuler les débits naturels. Ensuite, les différentes influences humaines présentes sur le bassin ont pu être prises en compte dans le modèle. Enfin, une régularisation des paramètres obtenus lors du calage du modèle a été appliquée. Elle a consisté à déterminer, pour un bassin versant considéré, le bassin en amont le plus contributif en terme de débit et d'optimiser son jeu de paramètres afin de l'appliquer en entrée du modèle du bassin aval. Les principaux résultats montrent que la régularisation des paramètres, dont le but est de ne pas favoriser la performance aux dépens du réalisme des paramètres, n'apporte pas d'amélioration homogène de nos résultats, seuls les paramètres des bassins à l'aval semblent améliorés. La modélisation semi-distribuée sans régularisation donne quant à elle de meilleurs résultats, notamment concernant les valeurs de critère de performance, comparés à ceux obtenus avec une modélisation globale (i.e. non semi-distribuée). Des études plus approfondies mériteraient d'être menées afin de tester la robustesse du modèle semi-distribué utilisé dans cette étude, les résultats obtenus étant issus du calage des paramètres.

Points-clefs

✓ Une sélection étendue de stations hydrologiques représentatives a été établie sur la Seine en amont de Vernon

✓ Une modélisation hydrologique semi-distribuée a été mise en place avec succès

✓ L’inclusion dans le modèle des volumes d’eau prélevés et relâchés par les grands lacs de Seine ont permis de représenter au mieux les débits mesurés