Binôme 1 : Etude hydrologique du bassin versant de la Meuse

Binôme 1 : Etude hydrologique du bassin versant de la Meuse

 

                                         

                                       Bassin Versant de la Meuse (Source : Site Internet)

 

 

Pour cette étude, l'équipe est composée de:

  • Nicolas BOURGET
  • Nicolas LEROUX

 

Objectifs

A partir des données hydrologiques fournies par Génivar et provenant de nos propres investigations, l'objectif est ici de définir les débits de référence (ou de projet), notamment pour les crues décennales et centennales. Ces débits seront nécessaires, d'une part, à la définition des contraintes environnementales et réglementaires (binôme n°2) et surtout à la modélisation hydraulique des aménagements du/des ouvrages par le binôme n°3.

Pour répondre à cet objectif, plusieurs études vont être faites :

  • Définition du cadre de travail,
  • Analyse hydrologique statistique,
  • Modélisation des débits avec le logiciel HEC-HMS,
  • Confrontation des résultats.

Chaque axe d'étude est développé dans une partie du cahier des charges.

Définition du cadre de travail

Il s'agit ici de définir de façon pertinente le domaine hydrologique à modéliser et notamment :

- Délimiter le bassin-versant et les sous-bassins (utilisation du logiciel Arcgis)

- Identifier ses propriétés (infiltration, occupation des sols...)

La figure 1 présente la délimitation du bassin versant d'Harchéchamp (bv1) considéré pour notre étude, celui-ci étant lui-même intégré au bassin versant de la Meuse amont. On s'intéressera en particulier à la station de mesure de débit de "Soulosse sous-St-Elophe", dont le bassin versant (bvt) est légèrement plus important, et à partir de laquelle nous estimerons les débits de ruissellement parvenant à Harchéchamp situé 4km en amont.

                                 

                 Figure 1 : Bassin versant et sous-bassins d'Harchechamp (source : rapport hydratec 2008)

 

La figure 2 ci-dessous indique la distribution des pluviomètres locaux présents sur le secteur du bassin-versant d'Harchéchamp et pour lesquels nous disposons de certaines chroniques de mesures de précipitations.        

                            

          Figure 2 : Pluviomètres disponibles autour du bassin versant d'Harchéchamp (source : rapport hydratec 2008)

Il conviendra d'évaluer la pertinence de ces différentes stations de mesure selon les critères suivants :

- La représentativité spatiale de leur aire de captage par rapport à la surface du bassin-versant

- Enregistrement ou non des événements caractéristiques de la zone d'étude (précipitations moyennes, événements rares)

- Durée des chroniques de précipitation observées

- Fiabilité des données (étude de corrélation entre pluviomètres)

- Importance du travail de reconstitution des données manquantes (analyse statistique).

A l'issue de ce travail préliminaire, les données répondant le mieux à ces critères seront sélectionnées et feront éventuellement l'objet d'un travail de reconstitution statistique pour être utilisées dans la modélisation des débits d'Harchéchamp.

Analyse hydrologique statistique

Ce travail se divisera en deux études : l'analyse statistique des précipitations et celle des débits.

L'étude statistique des précipitations consisterait à la reconstitution des données qui pourraient manquer et à la détermination les valeurs des précipitations relatives à une certaine fréquence de retour.

L'analyse statistique des débits permettra de déterminer les crues de projet (décennales et centennales) à la station "Soulosse sous-St-Elophe", dont les débits ont été mesurés entre 1969 et 2012.

De plus, si nécessaire, les données seront transformées (changement de pas de temps par exemple) de façon a être exploitables pour les différents modèles utilisés.

Modélisation des débits de référence avec le logiciel HEC-HMS

Le choix du système de modèles retenus parmi la plate-forme HEC-HMS sera justifié en cohérence avec les hypothèses de travail considérées pour le type de bassin-versant étudié.

Il s'agira également de bien définir la méthode spatiale permettant de déterminer les débits de ruissellement à l'exutoire (méthode de Thiessen).

Ensuite, de manière conventionnelle, le calage des paramètres du modèle sera effectué sur des événements exceptionnels de crues avant l'étape de validation sur une durée suffisamment longue d'observations de précipitation.

Confrontation des résultats

Cette dernière étape consiste à s'assurer de la cohérence des résultats obtenus avec notre modèle de référence (HEC-HMS). Dans un premier temps, un ou plusieurs modèles de perte (Soil Conservation Service, Green et Ampt, ...) pourront être comparés.

Ensuite, il sera intéressant de réaliser une modélisation avec un second modèle relativement différent, en particulier GR4J (modèle journalier). Notons cependant que les paramètres de base de ce modèle et l'influence significative de la géométrie du bassin-versant sur ses calculs, nous conduirons vraisemblablement à reconsidérer nos hypothèses de travail. 

De la même manière, nous pourrons comparer nos résultats avec ceux du modèle développé par Hydratec dans le cadre de l'étude initiale fournie à l'EPAMA.

Enfin, les résultats des débits les plus cohérents seront sélectionnés en tant que débits de projet (débits de crues décennales et centennales) afin de les restituer aux binômes n°2 et n°3.

Planning previsionnel

Ci-dessous est présenté le diagramme de Gantt de notre binôme :

Ce diagramme va nous permettre de gérer notre temps durant chaque tâche et de suivre l'avancement du travail.

Deux travaux commenceront en même temps : l'analyse statistique et les calculs des débits avec les modèles. La tâche de validation et confrontation des résultats se déroulera tout au long du travail de modélisation. Elle permettra le transfert de données aux autres binômes à l'avancement de nos résultats.

Références documentaires

Sites internet

developpement-durable.gouv.fr

eau2015-rhin-meuse.fr  : Informations sur le SDAGE* Rhin-Meuse

hydro.eaufrance.fr : Banque de données hydrologiques (stations de mesures)
 
infoterre.brgm.fr  : Portail géomatique d'accès aux données géoscientifiques du BRGM
 
meteofrance.com : Données hydrologiques locales
 
 
 
Documents
 
    ABABOU R. (2011). Cours d’Hydrologie Statistique. Polycopié de Cours d’Hydraulique 3e année de l’Enseeiht, INP de Toulouse.
 
    Hydratec/Asconit Consultants (Novembre 2007).  Etude globale de la Meuse et de ses affluents sur le bassin amont de la Meuse, Mission 1 : Elaboration d’un diagnostic global du secteur d’étude.
 
    ROUX H. (2012). Hydrologie approfondie. Cours d’Hydraulique 3e année en ligne sur la plate-forme Moodle de l’Enseeiht, INP de Toulouse.
 
      US ARMY CORPS OF ENGINEERS (2000). HEC-HMS Technical Reference Manual. Hydrologic Engineering Center.