D8 Modélisation hydrologique et géomorphologique

Topique

La modélisation hydrologique et géomorphologique intègre toutes les mesures de terrain décrites dans les documents précédents de cette série en représentations mathématiques de l'ensemble du système. Ceci permet de simuler le comportement passé, présent et futur du système.

Les modèles de bassin versant, qu'ils soient conceptuels ou semi-distribués, divisent le bassin versant en unités de réponse hydrologique plus petites. Au sein de chaque unité, ils simulent la répartition des précipitations entre l'évapotranspiration, les écoulements souterrains et le ruissellement, à l'aide de réservoirs se vidant de manière linéaire ou non linéaire, selon le cas.

L'étalonnage de ces modèles de bassin versant ajuste leurs paramètres internes afin de minimiser l'écart entre le débit simulé et le débit réel observé dans la rivière. La qualité de l'ajustement est résumée par des indicateurs tels que le coefficient de Nash-Sutcliffe ou le biais volumique relatif. C'est précisément l'ampleur de ce biais qui indique si le modèle tend à surestimer ou à sous-estimer systématiquement le débit réel. Les modèles hydrauliques, quant à eux, résolvent les équations de Saint-Venant, déjà décrites dans la section consacrée aux inondations, en une ou deux dimensions, afin de simuler la propagation d'une crue à travers l'ensemble du réseau hydrographique et sur les plaines inondables environnantes.

Les modèles d'érosion calculent, à l'aide d'équations de processus beaucoup plus détaillées que l'équation standard de perte de sol mentionnée précédemment, les taux d'érosion et de transport de sédiments en chaque point du bassin versant.

Enfin, les modèles de pente couplent l'équation de Richards de manière unidimensionnelle avec l'analyse de stabilité des pentes décrite précédemment dans la section sur les glissements de terrain, afin de prédire où, sur une pente, et à quel moment d'un orage, un glissement de terrain est le plus susceptible de se produire sous l'effet de la pluie. Ainsi, de l'intégration des mesures de terrain qui ouvre ce document à la probabilité de glissement de terrain qui le conclut, en passant par les modèles de bassin versant, leur calibration, les modèles hydrauliques et les modèles d'érosion, la modélisation hydrologique et géomorphologique permet de combiner, au sein d'une représentation mathématique unique capable de simuler l'ensemble du système, tous les paramètres mesurés séparément par les documents précédents de cette série : débit, humidité du sol, sédiments, glissements de terrain.

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