GR (modèles) (HU) : Différence entre versions

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Dernière mise à jour : 07/06/2024

Famille de modèles hydrologiques créés par les ingénieurs du Génie Rural (à l'origine au sein du Cemagref, devenu IRSTEA, puis INRAE) et adaptés aux bassins versants ruraux ou naturels.

[modifier] Éléments d'historique

Les premiers modèles de la famille $ GR $ ont commencé à être développés au début des années 1980 pour faire le lien entre la lame d'eau précipitée sur un bassin versant et son débit à l'exutoire (Michel, 1983). Il s'agissait de construire des modèles globaux, ayant une finalité opérationnelle, et fonctionnant avec le minimum de paramètres pour faciliter leur calage. Ces développements ont été à l'origine de recherches importantes sur la transformation pluie-débit qui ont en particulier mis en évidence l'importance du pas de temps d'analyse sur les phénomènes dominants, donc sur les paramètres à prendre en compte.

La famille comprend donc différentes sous-familles qui ont été développés progressivement en fonction du pas de temps de calcul utilisé (figure 1) :

• $ GRnA $ : pas de temps annuel ;
• $ GRnM $ : pas de temps mensuel ;
• $ GRnJ $ : pas de temps journalier ;
• $ GRnH $ : pas de temps horaire ;
• $ GRnD $ : pas de temps horaire ou infra-horaire.

Pour tous les modèles, $ n $ correspond au nombre de paramètres. Le modèle $ GR4J $ est donc un modèle à 4 paramètres fonctionnant au pas de temps journalier.

Figure 1 : Historique du développement des modèles $ GR $ en fonction du pas de temps ; Source : https://webgr.inrae.fr/outils/modeles-hydrologiques/bref-historique.

Les dernières évolutions de ces modèles ont consisté à les adapter pour la prévision des crues en temps réel, avec le modèle $ GRP $ et a étudier l'apport d'une modélisation semi-distribuée.

Le lecteur intéressé trouvera sur le site de l'INRAE une présentation plus détaillé de cet historique.

[modifier] Structure générale des modèles GR

Les modèles de la famille $ GR $ sont tous des modèles à réservoirs représentant à la fois la production et le transfert. La figure 2 représente de façon schématique les assemblages de réservoirs utilisés pour les modèles journaliers en fonction du nombre de paramètres. Ils peuvent fonctionner de façon événementielle ou de façon continue.

Figure 2 : Évolution des modèles $ GRnJ $ ; Source : https://webgr.inrae.fr/outils/modeles-hydrologiques/bref-historique.

Les modèles de la famille $ GR $ font l'objet d'un développement continu et sont systématiquement testés sur un échantillon de plusieurs centaines de bassins versants, en utilisant des procédures de calage-validation systématiques.

Le modèle GRD ainsi que le modèle GRP, fonctionnant à des pas de temps courts font l'objet d'articles spécifiques.

Ces modèles peuvent être couplés. Par exemple la plate forme AIGA utilise le modèle $ GR4J $ pour la simulation en continue de l'état de remplissage des réservoirs et le modèle $ GRD $ (pas de temps horaire ou infra-horaire) pour la simulation des périodes de crue qui nécessite la connaissance de l'état initial de remplissage des réservoirs.

Pour en savoir plus :

• Perrin, C., Michel, C., Andréassian, V. (2007) : Modèles hydrologiques du Génie Rural (GR) ; 16pp. ; disponible sur https://webgr.irstea.fr/wp-content/uploads/2012/08/Modeles_GR_Resume.pdf

Bibliographie :

• Edijatno (1991) : Mise au point d’un modèle élémentaire pluie-debit au pas de temps journalier ;Thèse Louis Pasteur University (Strasbourg) / Cemagref (Antony) ; 625 p.
• Ficchi, A. (2007) : Un modèle hydrologique adaptatif à différents pas de temps : diagnostic et améliorations basés sur la cohérence des flux ; thèse Paris 6 ; disponible sur https://theses.fr/2017PA066097.
• Le Moine, N. (2008) : Le bassin versant de surface vu par le souterrain : une voie d’amélioration des performances et du réalisme des modèles pluie-débit ? Thèse Université Pierre et Marie Curie ; 348p. ; disponible sur https://webgr.irstea.fr/wp-content/uploads/2012/07/2008-LE_MOINE-THESE.pdf.
• Mathevet, T. (2005) : Quels modèles pluie-débit globaux au pas de temps horaire ? Développements empiriques et comparaison de modèles sur un large échantillon de bassins versants ; thèse ENGREF ; 463p. ; disponible sur https://webgr.irstea.fr/wp-content/uploads/2012/07/2005-MATHEVET-THESE.pdf
• Michel, C. (1983) : Que peut-on faire en hydrologie avec un modèle conceptuel à un seul paramètre ? La Houille Blanche(1), pp 39-44
• Nascimento, N.O. (1995) : Appréciation à l’aide d’un modèle empirique des effets d’actions anthropiques sur la relation pluie-débit à l’échelle du bassin versant ; Thèse de Doctorat ; CERGRENE, ENPC ; 550 p.
• Perrin, C. (2000) : Vers une amélioration d’un modèle global pluie-débit au travers d’une approche comparative ; INPG (Grenoble), Cemagref (Antony) ; 530 p.
• Perrin, C., Michel, C., Andréassian, V. (2007) : Modèles hydrologiques du Génie Rural (GR) ; document Cemagref, 16p. ; disponible sur https://webgr.irstea.fr/wp-content/uploads/2012/08/Modeles_GR_Resume.pdf
• Pushpalatha, R. (2013) : Simulation et prévision des étiages sur des bassins versants français : approche fondée sur la modélisation hydrologique ; Thèse de Doctorat, Irstea (Antony), AgroParisTech (Paris) ; 230 pp.

Pour en savoir plus :

• https://webgr.inrae.fr/outils/modeles-hydrologiques