Vers une amélioration d'un modèle global pluie-débit - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2000

Towards an improved version of a lumped rainfall-runoff model through a comparative approach

Vers une amélioration d'un modèle global pluie-débit

Abstract

There is today a large number of existing lumped conceptual or empirical hydrological models for simulating the rainfall-runoff transformation at catchment scale. The study examined and evaluated 38 model structures on 429 catchments located in France, the United-States, Australia, the Ivory Coast and Brazil. All structures were evaluated in the same testing framework and fed with the same amount of data. Their parameters were calibrated using a local optimisation search procedure which proved able to locate satisfactory sets of optimum parameters. The performances in terms of quality of observed streamflow simulation was assessed with several quantitative criteria, including new formulations. Tests results indicate that a low number of free parameters (3 to 5) is sufficient to achieve model simulations as satisfactory as those obtained with models with a larger number of parameters and that an increasing number of degrees of freedom limits model robustness. Furthermore model structure plays a key role in the quality of simulations. Some mathematical tools used in different structures appear complementary and their association in a single model may improve streamflow simulations. The structure of the simple GR3J model was thus modified into a more satisfactory four-parameter structure, with improved low flow simulations.
Il existe actuellement un grand nombre de modèles hydrologiques conceptuels ou empiriques globaux permettant de simuler la transformation de la pluie en débit à l'échelle du bassin versant. Notre étude comparative a permis de tester 38 structures de modèles sur un large échantillon de 429 bassins versants situés en France, aux Etats-Unis, en Australie, en Côte d'Ivoire et au Brésil. Les structures ont toutes été évaluées dans le même cadre de test, avec les mêmes données d'entrée. Leurs paramètres ont été calés par une méthode d'optimisation locale qui a prouvé de bonnes capacités à identifier un optimum satisfaisant. Les performances en terme de qualité des simulations des débits observés ont été évaluées grâce à un ensemble de critères quantitatifs, dont certains correspondent à des formulations nouvelles. Les tests réalisés indiquent qu'un faible nombre de paramètres libres (3 à 5) est suffisant pour obtenir des résultats aussi satisfaisants que des structures avec un plus grand nombre de degrés de liberté, l'augmentation de leur nombre limitant la robustesse du modèle. Par ailleurs, la structure du modèle joue un rôle prépondérant sur la qualité des simulations. Certains outils mathématiques contenus dans différentes structures apparaissent complémentaires et leur association au sein d'un même modèle permet d'améliorer les simulations de débit. La structure du modèle simple GR3J a ainsi pu être modifiée pour obtenir une structure à quatre paramètres plus satisfaisante, avec notamment une meilleure simulation des étiages.
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Dates and versions

tel-00006216 , version 1 (10-06-2004)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00006216 , version 1

Cite

Charles Perrin. Vers une amélioration d'un modèle global pluie-débit. Hydrologie. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00006216⟩
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