Naturalisation des débits

Streamflow Naturalisation

• Auteur / Autrice : Morgane Terrier
• Direction : Vazken Andréassian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrologie
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Paris, AgroParisTech
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hydrosystèmes continentaux anthropisés - ressources, risques, restauration (Antony, Haut-de-Seine ; 2018-....) - AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Ribstein
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Ribstein, Nicolas Massei, Roger Moussa, Charles Perrin, Alban De Lavenne, Claire Lang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Massei, Roger Moussa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Barrages

Hydrologie des versants

Gestion des ressouces en eau -- Environnement

Modèles hydrologiques

Mots clés libres

Hydrologie

Naturalisation

Bassin influencé

Barrage

Hydrology

Naturalization

Influenced catchment

Dams

Résumé

Les séries de débits observés au fil du temps comportent à la fois la trace des variations climatiques naturelles et des altérations hydrologiques dues aux activités humaines. Or, l'accès aux débits naturels s'avère souvent nécessaire afin d'optimiser la gestion de la ressource en eau ou encore pour le contrôle réglementaire des usages. Ainsi, depuis plus d'une vingtaine d'années, plusieurs méthodes de naturalisation, permettant de passer d'un débit influencé à un débit naturalisé, sont appliquées en conditions opérationnelles. Nous avons cependant constaté que, dans les études, une seule méthode de naturalisation était appliquée, bien souvent sans justification de son choix, et que les débits naturalisés obtenus était abusivement considérés comme des valeurs exactes de débit naturel.L'objectif principal de cette thèse est de mettre au point une méthode permettant d'évaluer la fiabilité des méthodes de naturalisation. La principale difficulté est que, sur la période influencée, il n'est pas possible de comparer directement les débits naturalisés au débit naturel réel puisque ce dernier n'est pas observable. La démarche adoptée se base sur la mise en place d'une base de données d'environ 130 bassins versants situés en Australie, aux États-Unis et en France. Ces bassins-versants sont principalement influencés par des grands barrages-réservoirs. La taille et la diversité de la base de données en terme de conditions climatiques et niveau d'influence nous a permis d'identifier des résultats généraux selon les caractéristiques des bassins et des ouvrages.Les résultats montrent que les débits obtenus avec les différentes méthodes de naturalisation présentent des disparités, parfois très importantes. Ces dernières s'expliquent par le fait que les méthodes de naturalisation reposent sur des hypothèses et des données d'entrées différentes. La méthodologie proposée pour évaluer la fiabilité des méthodes se décompose en deux parties. La première partie consiste à évaluer les hypothèses de chacune des méthodes de naturalisation et d'écarter les méthodes dont les hypothèses ne sont pas respectées. La deuxième partie consiste à évaluer les méthodes de naturalisation par rapport à une référence externe similaire et d'attribuer un niveau de confiance à chacune des méthodes. Puis, une approche combinatoire est appliquée pour produire des débits naturalisés.

The observed flow series include natural climatic variations and hydrological alterations due to human activities. Access to natural flows is necessary to optimise water resource management or for the regulatory control of uses. Naturalization methods enable to reconstitute ''natural'' flows from influenced measurements. In the studies, generally only a single naturalization method is applied, without justification of its choice, and that the naturalized flows are considered as an exact estimate of natural flow.The main objective of this thesis was to develop a method to assess the reliability of naturalization methods. The main difficulty is that, over the influenced period, it is not possible to directly compare the naturalized flows with the natural flow which cannot be observed. The approach adopted is based on a database of approximately 130 catchments in Australia, the United States and France. These catchments are mainly influenced by large dams. The size and diversity of the database in terms of climatic conditions and level of influence allowed us to obtain quite general results according to the characteristics of the basins.Results show that there are significant disparities in the flows obtained with the different naturalization methods. These differences can be explained by the fact that the naturalization methods are based on different assumptions and input data. The methodology proposed to assess the reliability of the methods in divided in two parts. The first part consists in assessing the assumptions of each of the naturalization methods and discarding those methods that do not validate the assumptions. The second part consists in evaluating the naturalization methods against a similar benchmark and assigning a confidence level to each of the methods. A combinatorial approach is then applied to produce naturalized flows.