Modélisation avec le sous-modèle d'infiltration "Green & Ampt"

a) Essais de calage du système Green & Ampt / Snyder / Exponential Recession

    Ce premier système de modélisation contient le modèle d'infiltration Green & Ampt, le modéle de ruissellement Snyder UH et le modèle d'écoulement souterrain Exponential Recession.

    En ajustant les paramètres à la fois par un calage manuel et automatique (ce dernier est fait par la plateforme HEC-HMS en optimisant le nombre de Nash), un premier calage du débit modélisé sur le débit observé est obtenu. La figure 1.24 montre le résultat obtenu.

 

Figure 1.24 : résultats après calage avec les modèles Green & Ampt / Snyder / Exponential Recession

   

     Après calage, l'écoulement modélisé reconstitue bien celui observé. La modélisation des petites "oscillation" de débit avant le pic de crue principal est assez médiocre mais le modèle donne de bons résultats sur le pic de crue principal.

    Les résultats de l’optimisation et du calage effectués sur l’événement pluvieux de décembre 2011 sont présentés dans le tableau 1.7 récapitulatif ci-dessous.   

 

Tableau 1.7 : Bilan des résultats de calage et sensibilité des paramètres, système Green & Ampt / Snyder / Recession

   

     Les paramètres trouvés après calage sont dans l'ensemble proches de ceux estimés précédemment. Le paramètre "impervious" correspond au pourcentage de bassin versant dont le sol est imperméable a permis une meilleur modélisation des basses variations de débit avant la crue principale.

 

b) Analyse de sensibilité

    Les paramètres "moisture deficit", "Succion" et "conductivity" influent fortement sur la modélisation des débits de crue observés. En effet, ces paramètres régissent la quantité d'eau et la vitesse de pluie s'infiltrant dans le sol. Plus ces paramètres sont élevés, moins de pluie ruisselle et donc plus petit sera l'hydrogramme de crue modélisé.

 

c) Essai de validation sur l'événement de décembre 2001

    Après reconstitution des précipitations à la station de Belmont-sur-Vair, partant des précipitations connues à Neufchâteau, une simulation de la crue a pu être menée. Cette simulation a été comparée aux débits observés lors de cet événement. La figure 1.25 présente les résultats obtenus.

 

Figure 1.25 : résultats de la simulation de l'événement Green & Ampt / Snyder / Exponential Recession

   

    Cette simulation montre clairement que notre modèle ne fonctionne pas. Le modèle n'arrive pas à reproduire l'hydrogramme de crue observé.

    Ceci peut s'expliquer de plusieurs façons : la reconstitution des données de précipitation à Belmont-sur-Vair n'est pas très précise, les données utilisées pour le calage sont erronées ou le modèle n'est pas adapté pour un autre événement que celui de décembre 2011.

    De plus, nous pouvons remarquer que la majorité des précipitations sont infiltrées dans le sol (la pluie nette, en bleue sur le hyétogramme, est presque nulle). Cette observation peut signifier deux choses : soit l'eau impliquant la crue provient d'une autre source que celle des précipitations (fonte exceptionnelle de neige en décembre) mais d'après les bulletins météo de l'hiver 2001 (site météo france), cette hypothèse peut être écartée. La seconde hypothèse serait que les données pluviométriques qui ont servi au calage ou celles pour la vérification sur l'événement de 2001 sont erronées.

    Pour comprendre quel paramètre est mal calibré dans le modèle précédemment développé, un nouveau calibrage va être fait sur l'événement de décembre 2001. Le tableau 1.8 récapitule les nouvelles valeurs des paramètres de calibrage et la figure 1.26 représente le résultat de ce nouveau calibrage.

 

Tableau 1.8 : Bilan des résultats de calage pour l'événement de décembre 2001, système Green & Ampt / Snyder / Recession

   

    Au vu des valeurs des paramètres présentés dans le tableau 1.7, les paramètres influant le plus sur le modèle sont la conductivité hydraulique, la charge de la tension de succion dans le sol et  le coefficient $C_p$ du modèle de Snyder.

 

Figure 1.26 : résultats du calibrage sur l'événement de 2001 Green & Ampt / Snyder / Exponential Recession