Estimation variationnelle des paramètres d'un modèle hydrologique distribué
Auteur / Autrice : | Maxime Jay-Allemand |
Direction : | Patrick Arnaud, Igor Gejadze, Pierre Javelle |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Géosciences de l'environnement |
Date : | Soutenance le 10/12/2020 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Risques, écosystèmes, vulnérabilité, environnement, résilience (Aix-en-Provence) - UMR G-eau (Gestion de l'eau, acteurs et usages, Montpellier) |
Jury : | Président / Présidente : Anne-Catherine Favre Pugin |
Examinateurs / Examinatrices : Arthur Vidard, Roger Moussa, François-Xavier Le Dimet | |
Rapporteur / Rapporteuse : Hélène Roux |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Le but de ces travaux est d'expérimenter une méthode d'estimation variationnelle pour calibrer les paramètres d'un modèle hydrologique distribué et conceptuel conçu pour la modélisation des crues éclairs. Cette étape est difficile. Des incertitudes quant à la modélisation des processus hydrologiques existent, le nombre de paramètres à déterminer est très grand et les méthodes de calage classiques ne sont pas adaptées. Le modèle est défini sur une grille rectangulaire de résolution 1km2 sur laquelle trois paramètres sont associés à chaque cellule. 23 bassins-versants ''aval'' contenant 118 sous-bassins emboîtés ''amont'' ont été étudiés. Pour chaque bassin-versant, des données de débits au niveau des stations de jaugeage, des observations de pluies issues des radars météorologiques et l'estimation de l'évapotranspiration sont disponibles au pas de temps horaire. Le calage variationnel minimise une fonction objectif qui pénalise l'écart entre les variables observées et simulées. Les bénéfices d'un calage distribué par rapport à un calage uniforme des paramètres sont évalués en terme de performances prédictives en validation temporelle et spatiale. Le calage distribué des paramètres sur les bassins ''aval'' permet d'améliorer les prédictions des débits aux exutoires ''amont'' utilisés pour la validation. La variabilité spatiale des paramètres optimisés semble représenter certaines caractéristiques hydrologiques des bassins-versants étudiés. Les résultats sont positifs et les perspectives sont encourageantes pour développer des approches permettant de régionaliser les valeurs des paramètres ou bien d'assimiler des observations en temps réel pour faire de la prévision