Description de l’échantillon test de 181 bassins versants

Sur la base des 598 bassins évoqués ci-dessus, nous avons manuellement constitué un échantillon de 181 bassins versants en évitant les bassins montagneux et en tentant d’obtenir le même nombre de bassin par région tout en essayant de conserver les mêmes proportions de grands et petits bas- sins (Figure 12).

Parmi cet échantillon, 45 bassins versants contiennent en leur sein des stations de jaugeage inter- médiaires : ce sous-échantillon sera utilisé pour vérifier la cohérence des simulations de débit à l’intérieur du bassin versant lors de la validation du modèle semi-distribué (Figure 12). La Figure 13 présente les distributions des caractéristiques climatiques et morphologiques de notre échantillon de bassins versants et la Figure 14 leur répartition géographique.

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Figure 10 : Bassins versants non influencés par les barrages-réservoirs (gauche) ; Bassins versants non influencés par les barrages-réservoirs avec un minimum de 8 ans de données disponibles et moins de 10% de lacunes par an sur la période 1997-2006 (droite).

Figure 11 : Réseau opérationnel sur la période 1997-2006 avec l’année d’installation de chaque radar (gauche) ; Base de données de bassins versants non influencés par les barrages-réservoirs avec un minimum de 8 ans de données disponibles et moins de 10% de lacunes par an sur la période 1997-2006 inclus dans le réseau radar sélectionné dans le cadre de notre étude (droite).

Chapitre 3 : Présentation de la base de données des bassins versants

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Chapitre 3 : Présentation de la base de données des bassins versants

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Les 181 bassins sélectionnés sont bien répartis géographiquement sur l’ensemble du territoire fran- çais métropolitain, ce qui permet d'obtenir une grande diversité des caractéristiques physio- morphologiques et une bonne variété en termes de conditions climatiques :

• Leur superficie varie entre 16 et 6835 km², avec une valeur médiane de 264 km² pour l’échantillon (Figure 13), 20% sont des grands bassins versants (surface > 1000 km²) et 20% sont des petits bassins versants (surface < 100 km²). Les longueurs hydrauliques moyennes varient entre 5 et 138 km.

• Afin de négliger l’influence de la neige et des glaciers, les bassins de montagne n'ont pas été retenus : la majorité des bassins versants présente une altitude moyenne inférieure à 1000 m (Figure 13). Seuls 12 bassins situés dans le Massif Central ont une altitude moyenne supérieure à 1000 m.

• Ce sont les bassins d’altitude qui ont les plus fortes pentes et les plus faibles indices topo- graphiques (Figure 14). Notons que tous les bassins de l’échantillon ont une pente moyenne supérieure à 0,01, l’approximation de l’onde cinématique est donc envisageable pour router les eaux de surface sur ces bassins versants (Henderson 1966; Morris and Woolhiser 1980).

• Les bassins versants dont l’écoulement a une forte composante souterraine sont essentiel- lement localisés au nord de la France, où BFI et surfaces des zones sources sont les plus im- portants (Figure 14). La densité de drainage est un bon indicateur des écoulements dominés par les nappes puisqu’il est assez bien corrélé avec le BFI (Figure 14) : une surface des zones sources signifie que l’eau a tendance à s’infiltrer pour alimenter les aquifères souterrains au lieu de s’écouler en surface.

• Les cumuls interannuels de précipitation les plus importants sont observés en Bretagne et autour des zones montagneuses qui forment une barrière naturelle aux flux océaniques d’ouest et méditerranéens, ce qui entraîne de fortes précipitations en Dordogne, au Nord des Vosges et dans les Cévennes. Les ETP (calculées par la formule d’Oudin) sont liées aux températures qui sont plus élevées sur la côte méditerranéenne et dans le Sud-Ouest de La France.

• Il est intéressant de remarquer que les intensités pluvieuses extrêmes sont localisées sur les bassins cévenols où l’autocorrélation des débits est faible : il s’agit de bassins « rapides » sur lesquels les fortes intensités de précipitations entraînent des crues soudaines communé- ment appelées « crue éclair ».

Nous regrettons d'avoir peu de bassins méditerranéens, mais il est difficile d'obtenir des bassins avec suffisamment de données horaires entre 1997 et 2006. De plus, le radar de Collobrières qui couvre une grande partie de l'arc méditerranéen n'a été installé qu'en 2002, avec seulement quatre ans de données de lames d'eau radar disponibles sur notre période d'étude, ce qui explique que

Chapitre 3 : Présentation de la base de données des bassins versants

87 nous ne l'ayons pas retenu (Figure 3). Par contre, la région des Cévennes (radars de Nîmes, Bollène et Sembadel) est bien représentée : de nombreux bassins versants cévenols, présentant de forts cumuls et une grande variabilité de leurs précipitations, ont été sélectionnés, notamment les Gar- dons, la Cèze, l'Ardèche et l'Allier.

La Figure 15 présente le bilan hydrologique des 181 bassins versants de notre échantillon sur le graphe adimensionnel Q/P=f(P/ETP). Les limites du réalisme physique sont également représentées en trait pointillé (Figure 15). En effet, pour les bassins sans contribution souterraine vers ou en pro- venance de ses voisins, le débit ne devrait jamais excéder les précipitations (asymptote horizontale Q/P = 1). D'autre part, puisque l'évaporation potentielle est la borne supérieure de l'évaporation réelle, le débit devrait être toujours supérieur à la différence (P-ETP) (asymptote d'équation y=1- 1/x).

Figure 15 : Représentation adimensionnelle du bilan hydrologique des 181 bassins versants de notre échantillon (points rouges) et des 1948 bassins de la base de données horaires (gris clair) pour lesquels suffisamment de données hydro-climatiques sont disponibles.

Le sous-ensemble de 181 bassins est représentatif de la diversité des bassins versants du territoire métropolitain français pour lesquels une variété de bilan hydrologique est mise en évidence (Figure 9). La majorité des bassins se situent bien entre les deux limites du réalisme physique du bilan hy- drologique sauf quelques-uns dont les débits sont supérieurs aux pluies (probablement des bassins présentant des apports hydrogéologiques), et un certain nombre d’autres dont les pertes sont su- périeures à l’ETP, traduisant une tendance à « fuir ». Nous vérifierons s’ils sont bien modélisés dans le chapitre suivant.

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