Génération des HRUs

Les bases de données étant établies, reste à les exploiter. Pour ce faire, c’est le bassin versant de l’Ardèche qui a été retenu comme bassin test. Ce bassin versant correspond à celui de la rivière du même nom. Depuis sa source au col de la Chavade jusqu’à la confluence avec le Rhône à Pont-Saint-Esprit, ce cours d’eau s’écoule sur 120 km et draine un BV de près de 2500 km², en comptant évidemment de nombreux affluents : Le Chassezac, la Beaume ou la Volane, pour n’en citer que quelques-uns des plus importants.13

Pourquoi ce choix de l’Ardèche ?

L’Ardèche, ou plus exactement son bassin versant, a été choisie comme zone d’étude particulière pour plusieurs raisons : la première est de travailler sur une zone réduite dans un premier temps, plus facilement compréhensible, afin d’avoir une meilleur lisibilité quant aux résultats obtenus.

Mais ce n’est pas la seule raison. En effet, le fait d’étudier le BV de l’Ardèche permet de ne pas être en terrain totalement inconnu, puisque d’autres projets ont déjà été menés sur cette zone. Par exemple, le projet Floodscale14 (Braud et al., 2014), tourné vers l’étude des crues éclairs, étudiait lui aussi les processus hydrologiques de ce BV au moyen de simulations. A cela s’ajoute que l’Ardèche est particulièrement intéressante pour un des principaux partenaires du projet MDR, la Compagnie Nationale du Rhône. En effet, si la CNR n’est pas elle-même gestionnaire des barrages situés sur ce BV, elle possède en revanche un certain nombre d’ouvrages hydro-électriques à l’aval de Pont-Saint-Esprit, zone de confluence entre l’Ardèche et le Rhône, qui se retrouvent donc influencés par le BV Ardéchois. Pour finir, le bassin versant de l’Ardèche, ponctué de plaines, plateaux et montagnes, possède une topographie diversifiée qui n’est pas sans intérêt pour cette étude.

1. Génération des HRUs

Avant de pouvoir effectuer la simulation à proprement parler sur le bassin versant de l’Ardèche, il est nécessaire de générer les HRUs de cette zone. En partie I.5, il avait été vu que ces dernières sont en fait un ensemble de zones, présentant chacune une réponse homogène sur le plan hydrologique, qui correspond au maillage du modèle. Cette étape à une importance toute particulière, puisque c’est grâce à elle que nous obtiendrons certains fichiers indispensables au

13 http://www.ardeche-eau.fr/presentation-du-territoire-et-du-reseau-hydrographique.html 14 Observation et modélisation multi-échelles pour la compréhension et la simulation des crues éclair https://floodscale.irstea.fr/front-page-en

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Mémoire de fin d’études – Nicolas Bahl – Juin 2016

modèle J2000. Par ailleurs, les choix effectués pour obtenir ces fichiers influeront évidemment les jeux de paramètres obtenus.

Ainsi, ces entités sont générées en prenant en compte un certain nombre de paramètres. Tout d’abord, un MNT du bassin versant, à partir duquel seront extraites à la fois des

informations topographiques telles que l’altitude (divisée en classes, tableau 2), les valeurs des pentes et leurs orientations, mais aussi des informations relatives aux flux orientés, comme les directions de drainage par exemple. La création des HRUs fait aussi appel à trois rasters relatifs à la géologie, l’occupation des sols, et les sols (le paramètre représenté pour cette dernière catégorie étant l’épaisseur des sols). Finalement, une couche SIG de vecteurs représentant les stations de jaugeage est nécessaire. Leur inclusion dans l’obtention du maillage permet d’identifier les HRUs et sous-bassins drainés pour chaque station.

Le découpage en HRU a été effectué grâce à un utilitaire HRU-delin développé dans le cadre du projet MDR (Tilmant et al., 2015) et adapté d’un logiciel GRASS-HRU15 développé à l’Université de Jena.

Tableau 2 : Classes d'altitudes utilisées dans HRU-Delin

Classe Intervalle d’altitude (m)

1 0 - 500

2 500 - 1000

3 1000 - 1500

4 1500 - 2000

5 2000 - 2500

6 2500 - 3000

7 3000 - 3500

8 3500 - 4000

9 4000 - 4500

10 4500 - 5000

Bien entendu, le raster lié aux sols du BV de l’Ardèche est remplacé par une nouvelle version issue des bases de données précédemment créées. Ce raster discrétise les sols du BV en quatre catégories (tableau 3) :

Tableau 3 : Classes de sol

Classe de sol Intervalle d’épaisseur (cm)

1 > 110

2 80 - 110

3 50 - 80

4 0 - 50

Ces classes ont été choisies dans l’optique de pouvoir réaliser des comparaisons avec les précédentes études. Dans ces dernières, ces quatre mêmes classes avaient aussi été choisies (figures 11 et 12).

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La visualisation des deux versions de ce raster permet de se faire une première idée du gain de précision obtenu.

Figure 11 : Ancien raster sol utilisé dans HRU-Delin (4 classes issues de la European Soil Database)

Figure 12 : Nouveau raster sol utilisé dans HRU-Delin (4 classes issues de la BD Sol au 1/250 000ème)

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Le détail de l’obtention de cette nouvelle couche raster est explicité en annexe 8.

L’ensemble de ces données est ensuite traité par un utilitaire nommé HRU-delin (abréviation de HRU-delineation) qui fonctionne sous Linux. A partir des informations énumérées ci-dessus, HRU-delin délimite les HRUs, en quatre étapes :

1) Préparation des couches pour les étapes suivantes, dérivation des flux et des sous-bassins

 Obtention du shapefile des cours d’eau du bassin

2) Relocalisation des stations de jaugeage utilisées pour l’évaluation du modèle sur les cours d’eau dérivés du MNT par calcul. Découpage des cours d’eau aux stations, dérivation des bassins aux stations

 Cette relocalisation des stations est nécessaire du fait du décalage avec la réalité qui peut être généré par HRU-Delin lorsqu’il réalise le tracé des cours d’eau. Les stations doivent donc être repositionnées sur ce dernier (figure 13)

Figure 13 : Comparaison entre le tracé de l'Ardèche et le shape HRU-Delin

3) Délimitation des HRUs. La figure 13 montre la carte des HRUs et du réseau

hydrographique obtenus avec la carte de la BD Rhône-Alpes (1/250 000ème). On obtient 296 HRUs.

 Obtention du shape des HRUs

/Simulation avec J2000-Rhône

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Figure 14 : Les vecteurs cours d'eau et HRUs obtenus avec HRU-Delin

Dans le document Dérivation de paramètres caractéristiques du sol pour la modélisation hydrologique sur la région Rhône-Alpes - Analyse de sensibilité de la modélisation à la description du sol sur le bassin de l’Ardèche (Page 37-41)