Logiciels utilisés

Logiciels utilisés

 

HEC HMS:

Le logiciel Hydrologic Modelling System a été développé par l'US Army Corps of Engineers.

Il a été conçu dans le but de simuler des processus de précipitation-ruissellement simples.

Après avoir défini un bassin versant et les sous bassins versants, ainsi que leurs surfaces, ce logiciel offre plusieurs choix:

Méthodes d'infiltration:

  • Green et Ampt avec l'infiltration initiale, la succion, la conductivité hydraulique, la teneur en eau à saturation,
  • Initial et constant: une valeur d'infiltration qui n'évolue pas au cours du temps,
  • SCS Curve Number avec la quantité d'eau de pluie pour arriver à saturation et le curve number, 
  • Gridded SCS Curve Number avec une maille définissant le CN,
  • Deficit/Constant avec une infiltration initiale, un taux d'infiltration, et un déficit maximal,
  • SMA (Soil Moisture Accounting) est un modèle à 5 couches, prenant en compte l'évapotranspiration. Les cinq couches sont le stockage dans la canopée, le stockage en surface, le profil des horizons du sol, les eaux souterraines peu profondes et les eaux souterraines profondes (par percolation). Il est nécéssaire de définir la capacité de stockage de chacune des couches,
  • Gridded SMA, même méthode que précédemment définir sur la base d'un maillage.

Modélisation du ruissellement:

Cela permet de convertir l'excès de précipitation en ruissellement. Il y a plusieurs types de transformation:

  • Unit Hydrograph Method telles que Clark, Snyder, SCS, S-graph et User-Specified. Il suffit alors d'informer un temps de concentration. La dernière méthode est a utiliser si beaucoup de données de débit sont à disposition,
  • Kinematic Wave est à utiliser en cas de simulations urbaines,
  • ModClark distributed représente le sous bassin comme un maillage, pour éventuellement simuler en 2D.

Réservoirs/écoulement souterrains:

  • Bounded recession, linear reservoir, monthly constant, nonlinear Boussineq, Recession, très peu utilisé.

Après avoir attribué un pas de temps, il est nécessaire de rentrer les données des stations de pluviométrie (avec leurs poids) et limnimétriques.

​Nous pouvons aussi rajouter un modèle de font des neiges et d'évapotranspiration.

Nous nous sommes basé sur le travail suivant afin de simuler la fonte des neiges, expliquant l'importance et l'utilité de chaque paramètre à renseigner.

Pour l'évapotranspiration, nous pouvons la renseigner en utilisant des valeurs moyennes mensuelles. Il existe aussi une seconde méthode, celle de Priestley-Taylor, utilisant les coefficients culturaux.

 

GR4J

Le deuxième modèle utilisé est un modèle de type réservoir, celui de GR4J développé par l'IRSTEA, anciennement CEMAGREF. Ce modèle se présente sous la forme d'une feuille Excel et permet de faire des simulations pluie-débit au pas de temps journalier. Pour un calage optimal, des données sur 4 à 5 ans sont nécessaires.

Il suffit, après avoir rentré la date, la valeur de débit, la valeur de pluie, celle d'évapotranspiration et la valeur de la surface du sous bassin versant, de caler 4 paramètres:

  • La capacité du réservoir de production (mm) X1,
  • Le coefficient d'échanges souterrains (mm) X2,
  • La capacité à un jour du réservoir de routage (mm) X3,
  • Le temps de base de l'hydrogramme unitaire (j) X4.

Après simulations, voici un intervalle de confiance pour ces valeurs:

                     

Source: Cours de M. Denis Dartus

Sortir de cette intervalle, signifie que nous sommes en train d'effectuer un forçage sur le modèle.