Choix des pas de temps et d'espace pour des modélisations parcimonieuses en hydrologie des crues

Optimal space and time scales for parsimonious rainfall-runoff models

¹ Grenoble-INP/ENS de l'Energie, de l'Eau et de l'Environnement (ENSE3), LTHE, BP 53, 38 041 Grenoble Cdx 09 ; Tél : +33 (4) 76 82 50 53 ; Fax : +33 (4) 76 82 50 14
² Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LTHE, BP 53, 38 041 Grenoble Cdx 09 ; Tél : +33 (4) 76 82 50 54 ; Fax : +33 (4) 76 82 50 14

Auteurs de correspondance : charles.obled@hmg.inpg.fr isabella.zin@hmg.inpg.fr benoit.hingray@hmg.inpg.fr

Résumé

Cet article propose un cadre semi-empirique permettant d'estimer le pas de temps et le degré de discrétisation spatiale à retenir pour modéliser au mieux et de façon parcimonieuse la réponse hydrologique en crue d'un bassin donné. La méthodologie conduit d'abord à identifier le pas de temps " maximum admissible ", i.e. le pas de temps qui permettra de respecter la dynamique temporelle de la réponse en débit, tout en bénéficiant d'une précision maximale sur l'entrée pluie. Ce pas de temps peut être estimé sur la base d'un temps caractéristique de la réponse du bassin. Il est utilisé ensuite pour estimer la résolution spatiale " maximale admissible " pour représenter le bassin, i.e. la discrétisation spatiale qui permet de considérer les précipitations comme relativement homogènes, sur chacune des unités de cette discrétisation. En d'autres termes, ce pas de temps permet d'estimer si le bassin peut être représenté globalement ou sinon, en combien de sous-bassins il doit être découpé. Cette estimation utilise les caractéristiques géostatistiques des précipitations jugées les plus critiques pour la génération des crues.

Abstract

The proposed methodology allows for the identification of time and space scales to be satisfied for the development of a parsimonious rainfall-runoff model. The maximum acceptable time step (MATS) is first determined so that the dynamical hydrological response of the basin can be properly represented. A characteristic time of the basin hydrological response is used therefore. The MATS allows next to estimate the maximum acceptable space scale with respect to the geostatistical properties of the precipitation cumulated over the MATS. As a result, it is possible to define if the basin can be represented for the MATS by a lumped hydrological model or, if not, the minimum number of sub-basins needed for a reasonable representation of the precipitation spatial variability.