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Etude régionale des crues éclair de l'arc méditerranéen français. Elaboration de méthodologies de transfert à des bassins versants non jaugés

Garambois, Pierre-André (2012) Etude régionale des crues éclair de l'arc méditerranéen français. Elaboration de méthodologies de transfert à des bassins versants non jaugés. (Flash floods in the french mediterranean region ; toward transfer methodologies for ungauged catchments.)

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Prix Léopold Escande 2013 (en savoir plus)

Résumé

D’un point de vue climatique la région méditerranéenne est propice aux évènements pluvio-orageux intenses, particulièrement en automne. Ces pluies s’abattent sur des bassins versants escarpés. La promptitude des crues ne laisse qu’un temps très court pour la prévision. L’amplitude de ces crues dépend de la grande variabilité des pluies et des caractéristiques des bassins versants. Les réseaux d'observations ne sont habituellement pas adaptés à ces petites échelles spatiales et l'intensité des événements affecte souvent la fiabilité des données quand elles existent d’où l’existence de bassin non jaugés. La régionalisation en hydrologie s’attache à la détermination de variables hydrologiques aux endroits où ces données manquent. L’objectif de cette thèse est de contribuer à poser les bases d’une méthodologie adaptée à la transposition des paramètres d'un modèle hydrologique distribué dédié aux crues rapides de bassins versants bien instrumentés à des bassins versants non jaugés, et ce sur une large zone d’étude. L’outil utilisé est le modèle hydrologique distribué MARINE [Roux et al., 2011] dont l’une des originalités est de disposer d’un modèle adjoint permettant de mener à bien des calibrations et des analyses de sensibilité spatio-temporelles qui servent à améliorer la compréhension des mécanismes de crue et à l’assimilation de données en temps réel pour la prévision. L’étude des sensibilités du modèle MARINE aborde la compréhension des processus physiques. Une large gamme de comportements hydrologiques est explorée. On met en avant quelques types de comportements des bassins versants pour la région d’étude [Garambois et al., 2012a]. Une sélection des évènements de calibration et une technique de calibration multi évènements aident à l’extraction d’un jeu de paramètres par bassin versant. Ces paramétrisations sont testées sur des évènements de validation. Une méthode de décomposition de la variance des résultats conduit aux sensibilités temporelles du modèle à ses paramètres. Cela permet de mieux appréhender la dynamique des processus physiques rapides en jeu lors de ces crues [Garambois et al., 2012c]. Les paramétrisations retenues sont transférées à l’aide de similarités hydrologiques sur des bassins versants non jaugés, à des fins de prévision opérationnelle. ABSTRACT : Climate and orography in the Mediterranean region tend to promote intense rainfalls, particularly in autumn. Storms often hit steep catchments. Flood quickness only let a very short time lapse for forecasts. Peak flow intensity depends on the great variability of rainfalls and catchment characteristics. As a matter of facts, observation networks are not adapted to these small space-time scales and event severity often affects data fiability when they exist thus the notion of ungauged catchment emerges. Regionalization in hydrology seeks to determine hydrological variables at locations where these data lack. This work contributes to pose the bases of a methodology adapted to transpose parameterizations of a flash flood dedicated distributed hydrologic model from gauged catchments to ungauged ones, and for a large study area. The MARINE distributed hydrologic model is used [Roux et al., 2011], its originality lies in the automatically differentiated adjoint model able to perform calibrations and spatial-temporal sensitivity analysis, in order to improve understanding in flash flood generating mechanisms and real time data assimilation for hydrometeorological forecasts. MARINE sensitivity analysis addresses the question of physical process understanding. A large panel of hydrologic behaviours is explored. General catchment behaviours are highlighted for the study area [Garambois et al., 2012a]. Selected flood events and a multiple events calibration technique help to extract catchment parameter sets. Those parameterizations are tested on validation events. A variance decomposition method leads to parameter temporal sensitivity analysis. It enables better understanding in catching dynamics of physical processes involved in flash floods formation [Garambois et al., 2012c]. Parameterizations are then transfered from gauged catchments with hydrologic similarity to ungauged ones with a view to develop real time flood forecasting

Département ou laboratoire:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Dartus, Denis et Roux, Hélène
Mots-clés:Crues éclair - Modèle distribué à base physique - Analyse de sensibilité – Calibration - Régionalisation. KEYWORDS : Flash floods - Physically based distributed model - Sensitivity analysis – Calibration - Regionalization
Sujets:Atmosphère - Océan > Hydrologie
Atmosphère - Océan > Modélisation
Mathématiques appliquées
Hydraulique > Sciences de la Terre et environnement
Déposé le:12 Février 2013

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