Non-linéarité et non stationnarité en hydrologie karstique

par David Labat

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et Environnement. Hydrologie

Sous la direction de Rachid Ababou.

Soutenue en 2000

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    Nous nous intéressons dans cette étude à l'analyse du fonctionnement de bassins fortement hétérogènes présentant un réseau souterrain important. Ces bassins dits "karstiques" possèdent de grandes réserves d'eaux de très grande qualité mais demeurent cependant dans la plupart des cas peu ou mal exploités. Cette étude vise principalement à mettre en évidence les principales difficultés de la modélisation de ces bassins hétérogènes et à proposer de nouvelles méthodes d'analyses et de simulations de pluies et de débits de sources. Ces techniques sont ensuite validées sur des données mesurées sur quatre systèmes karstiques des Pyrénées (Ariège) et douze zones situées dans les Causses du Larzac sont analysés dans cette étude. Les séries de pluies et de débits ont été enregistrées à divers pas d'échantillonnage, depuis le pas journalier (sur des périodes de trente ans) jusqu'au pas semi-horaire (sur des périodes de un an environ). Dans une première partie, ce travail a consisté à analyser et mettre en évidence les limitations des modèles de type "boîte noire" dans l'étude de la relation pluie-débits. Ainsi, un modèle linéaire et stationnaire de convolution est proposé et utilisé en identification et simulation. Il est alors mis en évidence que ce modèle statique linéaire ne permet pas de reproduire les évènements extrêmes (crues et étiages). Pour ces raisons, un modèle non linéaire de type Volterra est proposé. Dans une deuxième partie, la non-stationnarité des signaux pluies et débits est mise en évidence par l'introduction d'un nouvel outil d'analyse : l'analyse en ondelettes. Cette transformation permet d'obtenir une vision "temps-échelle" des phénomènes hydrologiques. Celle-ci se décompose en deux méthodes principales : l'analyse en ondelettes continue et l'analyse multirésolution. Une interprétation statistique de ces coefficients en ondelettes est aussi proposé avec l'introduction du spectre global en ondelettes, simple et croisé. L'introduction de ces nouvelles techniques a notamment permis de proposer des interprétations plus fines de la relation pluie-débits. Nous avons ainsi pu mettre en évidence des échelles temporelles caractéristiques dans le fonctionnement de ces systèmes. Dans une dernière partie, deux autres techniques sont introduites afin de préciser le comportement des systèmes karstiques en fonction de ces échelles caractéristiques. Ce sont l'analyse fractale et l'analyse multifractale. Tous les résultats obtenus doivent maintenant être introduits dans les modèles de simulation.


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Informations

  • Détails : 220 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-220

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : École nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 00INPT043H/1
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