Parcours Hydrologie-Hydrogéologie ETUDE ET …m2hh.metis.upmc.fr/wp-content/uploads/arch/memoir... · Au sein du Pôle Hydrologie-Hydraulique, je remercie toute l’équipe d’hydrométrie

Université Pierre et Marie Curie, École des Mines de Paris

& École Nationale du Génie Rural des Eaux et des Forêts

Master 2 Sciences de l’Univers, Environnement, Ecologie

Parcours Hydrologie-Hydrogéologie

ETUDE ET MODÉLISATION DES PHÉNOMÈNES

KARSTIQUES DU BASSIN VERSANT DU ROGNON

Emmanuelle BOULAY

Responsable DREAL CA : Carole Belin, Chargée d’études - Prévisionniste.

Responsables UMR 7619 Sisyphe : Ludovic Oudin et Valérie Plagnes, Maîtres de

Conférences UPMC

2010-2011

DREAL

CA/SRS/PHH/CPC

40 Bd Anatole France

BP 80 556

51022 Châlons-en-

Champagne cedex

UMR 7619 SISYPHE

Tour 56/46, Couloir 46-

56, 3ième

étage.

Boîte courrier 123

4, place Jussieu

75252 Paris Cedex 05

DREAL CHAMPAGNE -ARDENNE/SERVICE PRÉVISION DES CRUES- UMR 7619 SISYPHE

2

E M M A N U E L L E B O U L A Y - M A S T E R 2 S D U E E H Y D R O L O G I E - H Y D R O G É O L O G I E

A BST R AC T

My training courses took place in The Service de Prévision des Crues Seine amont-Marne

amont (SPC SAMA), with the collaboration of the UMR 7619 Sisyphe research laboratory.

The purpose of this course is the study of the catchment Rognon, a tributary of the Marne

River, situated in the Haute-Marne department (52) in Champagne-Ardenne. The study

allowed us to improve our knowledge of the hydrologic behaviour of the basin, in order to

help forecasters in their expertise.

My first task was to establish a bibliographical synthesis of the basin-slope. It emerges

that the basin is mainly composed of limestone, presenting numerous karstic phenomena such

as springs, losses, sinkholes and others. A previous study made on this basin (Lejeune and

Devos, 2004 and 2007) showed the presence of karstic circulation at the north easten part of

the basin (from the Ornain to the Rognon catchment) and at confluence between the Rognon

River, the Sueurre River and the Manoise River (from the upstream to the confluence area).

I did in parallel a gauging campain (from March to June), at different points of the

catchment. The results obtained were globally similar to the observations made by Lejeune &

Devos (2004), showing a hight heterogeneity of the runoff yields area. It will be interesting to

make a similar campain during the winter flooding season. This will give us a real idea of the

importance of the tributaries, as the campain was carried out during a period of low rainfall.

Last, I developed a model of the catchment and sub-catchments area with the helps of

two models existing, the lumped model GR4J (Makhlouf and Michel, 1992) and the

distributed model MERCEDES (Bouvier et al., 1994) which combines the production

function SCS (Steenhuis and al., 1995) and the tranfer function Lag and Route (Meyer, 1941

and Gill, 1994). Following a comparative analysis of the two models, we concluded that the

model GR4J was more appropriate for the study. Since it allows to highlight exchange fluxes

(gains and losses of water) between basins. These exchanges simulated by the models were in

agreements with previous knowledge of the karst circulation highlighted by the Lejeune and

Devos (2004 and 2007).


3


R E ME RC IE ME NTS

Je voudrais tout d’abord remercier mon maître de stage, Carole Belin pour m’avoir

permis de réaliser ce stage au sein du SPC SAMA de la DREAL Champagne Ardenne. Je la

remercie aussi pour sa gentillesse, ses nombreux conseils et pour son aide précieuse dans la

correction du rapport. Je remercie aussi ses enfants, pour avoir égayé nos conversations,

toutes les fois où Carole m’a emmené sur le terrain.

Je remercie Ludovic Oudin et Valérie Plagnes, chercheurs au laboratoire UMR 7619

Sisyphe, pour m’avoir guidé tout au long du stage afin de mener à bien cette étude. Je les

remercie aussi pour le temps qu’ils m’ont accordé et leur aide précieuse dans la rédaction du

rapport.

Au sein du Pôle Hydrologie-Hydraulique, je remercie toute l’équipe d’hydrométrie pour

m’avoir prêté leur matériel de jaugeage et tout particulièrement pour leur accueil et leur bonne

humeur. Je remercie en particulier David Michel et Etienne Schmitt pour m’avoir emmené sur

le terrain, et expliqué les différentes techniques de jaugeage ainsi que le choix des sections.

Un grand merci aussi à François Dahy, pour son écoute, son explication du logiciel BD Hydro

et pour la diffusion des données nécessaires à l’étude.

Je remercie également toute l’équipe de la Cellule prévision des Crues pour leur aide tout

au long de ce stage. Je remercie en particulier Christian Bournot pour son explication des

modèles utilisés en opérationnel et Johann Andrich pour son aide dans la réalisation du

modèle ATHYS.

Je remercie Christophe Bouvier, du laboratoire HydroScience Montpellier pour m’avoir

aider à l’élaboration du modèle ATHYS, et tout particulièrement pour sa patience et pour le

temps qu’il m’a accordé tout au long du stage.

Pour finir, je remercie Alain Devos, maître de conférences à l’Université de Reims en

Champagne Ardenne, pour avoir répondu à toutes mes questions et ainsi m’avoir permis

d’avancer dans l’étude.


4


PL A N

INTRODUCTION .................................................................................................................................................. 5

I. CONTEXTE HYDROLOGIQUE RÉGIONAL ............................................................................................. 6

1. CARACTÉRISATION GÉOMORPHOLOGIQUE ....................................................................................... 6

2. SYNTHÈSE SUR LES DONNÉES PLUIE-DÉBIT .................................................................................... 13

3. SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LA THÉMATIQUE DES CRUES ET DES CIRCULATIONS

INTER ET INTRA-BASSINS .............................................................................................................................. 15

II. CAMPAGNE DE JAUGEAGES SÉRIÉS ............................................................................................... 19

1. MATÉRIELS ET PROTOCOLE ................................................................................................................. 19

2. SÉLECTION DES POINTS DE JAUGEAGES ........................................................................................... 20

3. INTERPRÉTATION ET MISE EN REGARD AVEC L’ETUDE DE LEJEUNE ET DEVOS .................. 21

III. APPORT DE LA MODÉLISATION HYDROLOGIQUE ...................................................................... 23

1. ANALYSE COMPARATIVE DES DEUX MODÈLES.............................................................................. 23

2. PERFORMANCE GÉNÉRALE DES MODÈLES ET INTERPRÉTATION DES PARAMÈTRES

CALÉS………………………………………………………………………………………………………….. 27

3. INTERPRÉTATIONS DES FLUX MODÉLISÉS PAR LES MODÈLES .................................................. 33

CONCLUSION ..................................................................................................................................................... 34

LISTE DES FIGURES .......................................................................................................................................... 35

LISTE DES TABLEAUX ..................................................................................................................................... 36

BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................................................ 37

ANNEXE 1 ........................................................................................................................................................... 40

ANNEXE 2 ........................................................................................................................................................... 43


5


I NT RO D U CTIO N

Les inondations dramatiques que la France a connues ces dernières années (Gard, Aude,

Somme) ont conduit l’État à moderniser sa politique de gestion des inondations en accordant

une place plus importante à la connaissance des phénomènes, à l’anticipation des évènements

majeurs et à l’information directe des populations. Pour assurer cette mission, le ministère de

l’écologie, de l’énergie, du développement durable et de la mer a créé 22 Services de

Prévision des Crues (SPC) en 2003.

Mon stage s’est déroulé au sein du Service de Prévision des Crues Seine amont-Marne

amont, de la DREAL Champagne-Ardenne (Direction Régionale de l’Environnement, de

l’Aménagement et du Logement). Sa mission consiste à surveiller l’évolution des niveaux

d’eau, prévoir d’éventuels phénomènes de crues et informer le grand public, sur les bassins

amont de la Seine et de la Marne.

Cinq cours d’eau font ainsi l’objet d’une surveillance : la Marne, la Seine, l’Aube, la

Saulx et l’Ornain. Les prévisionnistes synthétisent leur expertise à travers une carte de

vigilance de crue pour une prévision à 24 heures et un bulletin commentant la situation en

cours et l’évolution des niveaux d’eau.

Leur expertise est réalisée à partir des données collectées en temps réel, des résultats

obtenus par les modèles de prévision et de leur connaissance des bassins. Une des

problématiques rencontrées en prévision des crues est de prévoir les apports provenant des

affluents. Mais pour cela, il faut au préalable étudier le comportement hydrologique des

bassins versants considérés.

Ainsi, il m’a été demandé de réaliser une étude du bassin versant du Rognon, affluent en

rive droite de la Marne, situé dans le département de la Haute Marne (52).

Constitué principalement de formations calcaires, ce bassin a pour particularité d’être

soumis à de nombreux phénomènes karstiques (sources, dolines, pertes, …). Dans ce type de

système, les phénomènes d’infiltration sont importants et les écoulements se font en partie en

souterrain. Le système est donc plus complexe, ce qui demande une étude approfondie du

comportement hydrologique du bassin.

Ainsi nous verrons dans un premier temps, le contexte hydrologique régional du bassin.

Puis nous traiterons de la campagne de jaugeage effectuée lors de ce stage, des résultats

obtenus et de leur interprétation. Pour finir, nous traiterons des modèles réalisés pour cette

étude afin de mieux comprendre le fonctionnement du bassin. Il s’agit ici de modèle

hydrologique de simulation, et non de prévision, du bassin versant du Rognon et de ses sous-

bassins.


6


I . C O N T E X T E H Y D R O L O G I Q U E R É G I O N A L

1 . C A R A C T É R I S A T I O N G É O M O R P H O L O G I Q U E

Le sujet d’étude est le bassin versant du Rognon dont l’exutoire est la station

hydrométrique H5062010, située à Doulaincourt-Saucourt [Saucourt].

Situation géographique :

Le bassin versant du Rognon est situé dans le département de la Haute-Marne (52), en

Champagne-Ardenne (Fig.1 et Fig.2). La délimitation du bassin a été réalisée à l’aide du SIG

Arcgis, sur le MNT disponible dans la base de données SRTM (Shuttle Radar Topography

Mission).

Sa superficie et son périmètre sont respectivement de 618 Km2

et de 137 Km. Le bassin a

une compacité de 1,55, ce qui correspond à des valeurs de bassins allongés (Tab.1).

Fig. 1 : Situation géographique du bassin versant du Rognon (cercle rouge).


7


La délimitation des sous-bassins a été ensuite réalisée à partir du même MNT (Fig.2) :

Fig. 2: Présentation des sous-bassins versants.

Les trois sous-bassins étudiés sont :

- Le bassin versant du Rognon dont l’exutoire est la station hydrométrique H5042010 à

Bourdons-sur-Rognons [Lacrête] qui a une superficie et un périmètre respectivement de

172 Km2

et 70 Km.

- Le bassin versant de la Sueurre dont l’exutoire est la station hydrométrique à

Rimaucourt qui a une superficie et un périmètre respectivement de 133 Km2

et 62 Km.

- Le bassin versant de la Manoise dont l’exutoire est la station hydrométrique H5053210 à

Humberville qui a une superficie et un périmètre respectivement de 16 Km2

et 17 Km.

La compacité des sous-bassins Lacrête, Rimaucourt et Humberville, est respectivement de

1,51, 1,52 et 1,20. Les deux premiers bassins sont donc plus allongés que le dernier

(Humberville) (Tab.2).

Bassin versant du Rognon à Lacrête

Bassin versant de la Sueurre à Rimaucourt

Bassin versant de la Manoise à Humberville

Stations hydrométriques

Cours d’eau


8


Réseau hydrographique :

Le Rognon est le principal affluent de la Marne amont et est situé en rive droite de cette

dernière. Il prend sa source sur la commune d’Is-en-Bassigny et s’étend jusqu’à l’exutoire sur

une longueur de 66 Km.

Les affluents majeurs du Rognon sont selon la classification de Strahler (Fig.3) : la

Sueurre (3) et son affluent la Manoise (4), la Joux (5), le Seuillon (5), le ruisseau du Val

d’Orsoy (5), les combes de Presle et de Benne (5).

La Sueurre prend sa source au nord du village de Longchamp à environ 400 m d’altitude,

en lisière du Bois des Bergères. Son affluent principal, la Manoise prend sa source au nord-est

du village d’Orquevaux, dans la fosse du « Cul du Cerf ».

La confluence entre la Sueurre et le Rognon se trouve à quelques centaines de mètres au

sud du village de Vignes-la-côte à 240 m d’altitude et à moins d’un kilomètre à l’est de la

confluence entre la Sueurre et la Manoise.

La longueur totale des rivières du bassin est de 235 Km, ce qui fait une densité de

drainage (Dd) et hydrographique (F) respectivement de 0,38 Km-1

et de 0,11 Km-2

(Tab.1).

Fig. 3 : Réseau hydrographique du bassin versant du Rognon et classification de Strahler

(SANDRE / Bd Carthage).


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Relief :

La courbe hypsométrique :

D’après la courbe hypsométrique du bassin (Annexe 1, Fig.1a.), l’altitude maximale,

minimale et médiane sont respectivement 499 m, 204 m et 367 m. De plus, au vu de l’allure

de la courbe hypsométrique, nous en déduisons que le bassin est un bassin jeune et étroit.

Pentes :

L’indice global de pente (relief) est de 0,27 %. Cet indice global de pente a été calculé à

partir des valeurs d’altitudes z5 et z95 obtenues sur la courbe hypsométrique (z5= 441 m et z95

= 260 m).

Le profil en long de la rivière est présenté dans l’Annexe 1, Fig.1b., la pente moyenne du

Rognon est de 0,29 % de sa source à la confluence avec la Marne.

L’occupation des sols :

A l’aide du SIG Arcgis, une carte d’occupation du sol a été créée à partir des données

Corine Land Cover (Annexe 1, Fig.2). Les proportions associées aux types de couvert végétal

sont les suivant : forêt : 50 %, terre arable : 32,7 %, prairies : 16,5 % et zone urbaine: 0,8 %.

Ainsi le bassin versant a un fort boisement et un faible taux d’urbanisation.

Géologie et aquifères sous-jacents du bassin versant :

Les aquifères sous-jacents (à 10 m de profondeur) du bassin du Rognon sont

principalement de type karstique (Annexe 1, Fig. 3).

Du sud au nord (Fig.4), le Rognon traverse successivement les formations marneuses du

lias (les marnes du toarcien : roches imperméables), puis entaillent profondément les plateaux

calcaires du jurassique moyen (le plateau du dogger) et supérieur (calcaires kimméridgien-

oxfordien).

Le plateau du dogger est constitué par les calcaires du bajocien, du bathonien et du

callovien. Quant au plateau du jurassique supérieur, il est constitué des formations calcaires

de l’oxfordien (argovo-rauracien, séquanien) et des calcaires du kimméridgien.

On note la présence d’une faille majeure dans le bassin : la faille d’Andelot-Rimaucourt

direction Est-Ouest et le fossé d’effondrement de Bettaincourt (direction Nord-Est - Sud-

Ouest) (Fig.5). De plus, quelques zones témoignent de circulations karstiques. Sur la même

carte que précédemment sont répertoriés les phénomènes karstiques : sources, pertes, cavités

karstiques, gouffres, dolines et ruisseaux souterrains (BRGM, 2009).

Nous pouvons observer qu’il y a de nombreuses sources au niveau de la faille d’Andelot,

et au niveau de la Manoise, non loin de sa source dans la ville d’Orquevaux. On note aussi la

présence de ruisseau souterrain au sud d’Ecot-La-Combe.


10


Fig. 4 : Géologie du bassin versant du Rognon, l’exutoire étant ici la confluence du Rognon

avec la Marne (Lejeune et Devos, 2004).


11


Fig. 5 : Inventaires des phénomènes karstiques (BRGM, 2009).


12


Paramètres Symboles Valeurs

(Arcmap.10) Formules

Superficie (Km2) A 618 -

Périmètre (Km) P 137 -

Indice de compacité (-) Kc 1,55

Longueur de la rivière principale (Km) Lg 66 -

Longueur de la rivière totale (Km) Lgtot 235 -

Densité de drainage (Km-1

) Dd 0,38

Nombre de Cours d'eau (-) N 71,00 -

Densité hydrographique (Km-2

) F 0,11

z5 (m) z5 441 -

z95 (m) z95 260 -

z5 - z95 (m) D 181 D = Z5 -Z95

Indice de pente global m/Km

Ig 2,74

% 0,27

Rectangle équivalent (Km)

L 184,4

l 3,35

Proportions d'occupation du sol

Corine Land Cover (-)

Forêt - 50,0 -

Prairies - 16,5 -

Terres arables - 32,7 -

Zones

urbaines - 0,8 -

Tab. 1 : Récapitulatif des caractéristiques morphologiques du bassin versant du Rognon.

Paramètres Symboles Humberville Lacrête Rimaucourt

Superficie (Km2) A 16 172 133,0

Périmètre (Km) P 17 70 62,0

Indice de compacité (-) Kc 1,20 1,51 1,52

Rectangle équivalent (Km) L 24,47 94,94 83,94

l 0,65 1,81 1,58

Tab. 2 : Récapitulatif des caractéristiques morphologiques principales du bassin versant du

Rognon.


13


2 . S Y N T H È S E S U R L E S D O N N É E S P L U I E - D É B I T

a . C L I M A T O L O G I E D U B A S S I N V E R S A N T

Le bassin versant est équipé de trois pluviomètres du Sud vers le Nord (Fig.6 et Annexe 1,

Tab.1) : à Is-en-Bassigny, à Bourdons-sur-Rognon et à Busson. A noter la présence d’un

quatrième pluviomètre, situé à Blecourt, à l’extérieur du bassin, au nord-ouest de ce dernier.

Fig. 6 : Polygones de Thiessen (Triangle vert : pluviomètres).

Régime pluviométrique :

Nous obtenons pour les pluviomètres à Busson, à Bourdons sur Rognon et à Is-en-

Bassigny, une pluie moyenne annuelle respectivement de 1108 mm/an, 952 mm/an et 881

mm/an. Ainsi nous avons en moyenne seulement 227 mm/an de pluie de plus au Nord qu’au

Sud. C’est une différence relativement faible qui s’explique par les différences d’altitude des

trois postes.

Fig. 7 : Régime pluviométrique des pluviomètres : Busson, Bourdons-sur-Rognon et Is-en-

Bassigny (Données : Météo France).

D’après les régimes pluviométriques établis pour chaque pluviomètre interne au bassin

(Fig.7), nous n’observons pas de tendance dans la courbe des régimes, on note juste un

0

20

40

60

80

100

120

Janv. fév. mars avril mai juin juil. août sept. oct. nov. dec.

Plu

ie m

oyen

ne

men

suel

le

(mm

/mo

is)

BussonBourdons-sur-RognonIs-en-BassignyPA Bourdons sur RognonPA Busson

92,36 mm/mois

79,31 mm/mois

73,44 mm/mois

Blecourt

Busson

Bourdons-sur- Rognon

Is-en-Bassigny


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minima des précipitations au mois de juin. Et nous observons que globalement la pluie

tombée sur le bassin varie très peu au cours d’une année.

Polygone de Thiessen :

Par la méthode des polygones de Thiessen (Fig.6), on estime qu’il pleut environ

999 mm/an pour le bassin versant total. Ce qui fait une différence d’un peu moins de 39 mm

en faisant la moyenne des précipitations annuelles entre le pluviomètre à Blecourt et les trois

internes au bassin (moyenne = 960 mm/an). Et en considérant que les trois pluviomètres

internes au bassin (moyenne = 980 mm/an), nous avons une différence de 19 mm.

Données radar (Météo France) :

D’après le rapport Andrich (2009), le cumul moyen des précipitations annuelles sur le

bassin versant du Rognon est de l’ordre de 900 à 1100 mm. Ces données ont été obtenues via

les données radar de Météo France.

b . A N A L Y S E H Y D R O L O G I Q U E D U B A S S I N V E R S A N T

Le bassin versant est équipé de quatre stations hydrométriques : Saucourt, Lacrête,

Rimaucourt et Humberville (Annexe 1, Tab. 2), mesurant en continu les débits au pas de

temps horaire du Rognon et de ses principaux affluents, la Sueurre et la Manoise.

D’après la Banque Hydro, le débit moyen annuel observé pour les stations

hydrométriques de Saucourt, Lacrête et Humberville sont respectivement de 9,22 m³/s, 1,92

m³/s et 0,789 m³/s. Pour Saucourt, le QIX 10 calculé (Débit instantané maximal pour une crue

décennale) est de 140 m3/s. Et les débits instantanés max relevés à Saucourt, Lacrête et

Humberville sont respectivement 147 m3/s (le 30 décembre 2001), 36,20 m

3/s (le 29 décembre

2001) et 19,80 m3/s (le 30 décembre 2001).

Ensuite, nous avons pu constater que les débits bruts à Saucourt sont nettement plus

élevés au cours d’une année par rapport aux débits mesurés à Lacrête (le Rognon) et à

Humberville (la Manoise) (Fig.8). Cette grande différence de débit s’observe tout

particulièrement en hiver : en février à Saucourt on atteint en moyenne un débit de 20 m3/s

alors qu’à Lacrête, nous obtenons un débit moyen de 4 m3/s et à Humberville un débit de 1,7

m3/s.

Fig. 8 : Régime hydrologique pour les stations : Saucourt, Lacrête, et Humberville.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

janv. févr. mars avr. mai juin juil. août sept. o.ct nov. dec.

Q m

oyen

men

suel

(m

3/s

)

Saucourt

Lacrête

Humberville

QA Saucourt

QA Lacrête

QA Humberville


15


Puis en calculant les débits spécifiques en moyenne sur une année, nous avons

respectivement pour Saucourt, Lacrête et Humberville, un débit de 15, 11 et 49 l/s/Km2. Le

débit spécifique obtenu à Humberville est très élevé, trois fois supérieur à celui obtenu à

Saucourt. De ce fait, le sous-bassin à Humberville a une forte productivité, par rapport à sa

surface.

Ensuite en calculant les débits rapportés à la pluie moyenne annuelle, nous obtenons pour

les stations de Saucourt, Lacrête, Humberville et Rimaucourt respectivement 0,47, 0,38, 1,38

et 0,16 [ad]. Nous pouvons remarquer que pour Humberville le ratio est supérieur à 1, ce qui

suggère la présence d’un apport extérieur autre que la pluie.

3 . S Y N T H È S E B I B L I O G R A P H I Q U E S U R L A T H É M A T I Q U E D E S C R U E S E T

D E S C I R C U L A T I O N S I N T E R E T I N T R A - B A S S I N S

Synthèse sur les crues historiques :

Plusieurs crues ont pu être recensées dans la vallée du Rognon (DDE, 2009), permettant

ainsi de reconstituer la chronologie des évènements hydrologiques importants (Tab.3). Cette

chronologie commence à partir de la crue de 1910, la plus anciennement connue dans la

vallée du Rognon. Toutefois nous avons des données de débits à Saucourt qu’à partir de 1968.

La plupart des informations recueillies sur ces évènements proviennent de communes

situées dans la moitié aval de la vallée. Sur ces secteurs du bassin, le risque d’inondations

suite à une forte crue est le plus important.

D’après le recensement, nous remarquons que les crues les plus importantes enregistrées

sont celles de 1983 et 2001. La crue de 2001 correspond au débit maximum mesuré à la

station hydrométrique à Saucourt (147 m3/s).

Crues Débit de pointe à Saucourt (m3/s)

20-21 janvier 1910 Pas connu

30 septembre 1965 Pas connu

25 janvier 1978 105

18 décembre 1982 114

08-10 avril 1983 144

27 mai 1983 123

11 janvier 1995 110

24-26 février 1997 114


29-30 décembre 2001 147

04 octobre 2006 87

03 mars 2007 72


Tab. 3 : Tableau de synthèse des crues recensées dans la vallée du Rognon.


16


Synthèse sur les circulations inter et intra-bassins :

A l’aide d’une étude réalisée par Lejeune et Devos (2004), nous avons obtenu des

informations supplémentaires sur le comportement hydrologique du bassin.

Une campagne de jaugeages sériés a été effectuée sur le bassin versant du Rognon (23-24

septembre 2002). Les mesures ont été réalisées en basses-eaux afin de visualiser les débits

issus uniquement de la vidange aquifère, et non influencés par les ruissellements.

L’outil de mesure utilisé est le micro-moulinet monté sur perche de jaugeage à intégration.

Afin de garantir un réseau de mesure significatif de l’hétérogénéité géographique, le bassin a

été découpé en bassins élémentaires à raison d’un point de mesure pour une dizaine de km2.

Fig. 9: Cartographie des débits spécifiques du Rognon (d’après Lejeune et Devos, 2004 :

Campagne du 23-24 septembre 2002).

Saucourt

Humberville

Rimaucourt

Lacrête

Le Dardignan

La Manoise

La Sueurre Le Rognon

La Joux

Le Nevau Le Vau

Le ruisseau des Battants


Rendements spécifiques (l/s/km2) :


17


Par la suite, cette campagne de mesures a permis de réaliser une carte des rendements

spécifiques (Fig.9). Il s’agit de représenter pour chaque bassin élémentaire l’apport ou la perte

entre deux points de mesures successifs. Pour cela, la différence des débits bruts mesurés

entre chaque point successif est calculée puis rapportées à la surface élémentaire du bassin.

Cette cartographie met alors en évidence des secteurs de rendements négatifs (pertes),

moyens et forts (recoupement piézométrique, drainage de nappe). Nous pouvons ainsi

remarquer une forte variabilité des débits des cours d’eau, de l’amont à l’aval.

On note quelques zones remarquables où le rendement est fort (Fig.9 en noir et gris

foncé) en particulier au niveau du Dardignan, des confluences Rognon-Sueurre et Seurre-

Manoise, et en amont de la Manoise et de la Joux. De plus, d’après l’atlas des zones

inondables de la vallée du Rognon (DDE, 2009), ce sont des zones fortement inondables.

D’après l’étude du BRGM (2009), ce sont les secteurs où l’on trouve majoritairement les

sources karstiques (Fig.5). Ainsi ces zones doivent probablement jouer un rôle majeur dans la

contribution des épisodes de crue.

De plus, les rendements spécifiques en amont de la Manoise sont exceptionnellement

forts (supérieurs à 10 l/s/km2 jusqu’à 38 l/s/km2). En comparaison, le rendement moyen pour

ce type de formation calcaire, dans l’Est de la France, est en moyenne de 2 à 3 l/s/km2

(Devos, 1996 ; Jaillet et Devos, 2001).

Nous pouvons aussi relever quelques zones de pertes (Fig.9 en blanc avec des petits

points). Ces zones sont principalement situées au sud au niveau du changement de faciès (de

la formation marneuse du lias au plateau calcaire du jurassique), puis en amont des stations

hydrométriques à Lacrête et à Rimaucourt.

Les auteurs suggèrent qu’il existe des circulations inter-bassins qui se feraient des zones

de pertes vers les zones de rendements forts (Fig.9 : flèche rouge et jaune).

Une campagne de jaugeage a été ensuite effectuée sur les bassins voisins. Les auteurs

montrent dans leur étude, la possibilité qu’il y ait des circulations intra-bassins, entre le bassin

versant de l’Ornain et celui du Rognon (Fig.10). Les auteurs suggèrent qu’il y ait un apport

d’eau, du sud de la Maldite vers l’amont de la Manoise (cercle jaune), et du sud de l’Orgnon

vers la source de la Joux (cercle rouge). L’Ornain est issu de la confluence entre la Maldite et

l’Orgnon. Ces circulations intra-bassins ont été vérifiées par la suite à l’aide de traceurs

géochimiques (Devos et Lejeune, 2007).


18


Fig. 10 : Cartographie des rendements spécifiques et des circulations intra et inter-bassins

de la Marne et des bassins-versants adjacents (Lejeune et Devos, 2004).


19


I I . C A M P A G N E D E J A U G E A G E S S É R I É S

1 . M A T É R I E L S E T P R O T O C O L E

Une campagne de mesures de débits a été réalisée lors de ce stage de début mars à fin

juin. Les mesures de débits ont été réalisées au micro-moulinet monté sur perche. Le principe

de cette méthode consiste à déterminer le champ de vitesse dans une section transversale du

cours d’eau, et à calculer le débit par combinaison avec la géométrie.

La vitesse d’écoulement n’étant pas uniforme sur la section, il convient d’explorer le

champ de vitesse en un certain nombre d’endroits de la section. Pour cela à chaque point, il

faut relever le profil vertical du champ de vitesse en mesurant sa largeur et en effectuant des

mesures en profondeur.

Le micro-moulinet comporte une hélice monté sur perche, dont la vitesse de rotation dans

l’eau est reliée à la vitesse d’écoulement : V = an + b, où a et b sont des constantes fonctions

de l’hélice, données par le constructeur. n est le nombre de tours d’hélice par seconde et V la

vitesse d’écoulement en m/s. Donc à chaque point de mesure, on obtient à l’aide d’un

compteur le nombre de tours n pour une durée fixe.

Pour réaliser au mieux les mesures, certaines conditions sont à respecter (Ministère de

l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement, 1998) :

- La section choisie doit être à filets parallèles sans gros tourbillons ni remous dans un

tronçon rectiligne et sans contre courants. Le matériel choisis doit être adapté aux vitesses à

mesurer. En particulier la vitesse doit être suffisante pour faire tourner les hélices dans de

bonnes conditions. Pour les hélices les plus sensibles, la vitesse doit être supérieure à 0,05

m/s.

- Pour le choix des verticales : dans la partie centrale de la section, il est préconisé

d’espacer en fonction des variations notables de profondeur et de vitesse. Plus le gradient

vertical et/ou horizontal est élevé, plus les verticales doivent être rapprochées. Pour les

verticales extrêmes, il convient de les placer le plus près possibles des bords de la section afin

de minimiser l’influence des coefficients de rive. A savoir qu’un nombre insuffisant de

verticales entraîne une sous-estimation du débit.

- Pour la mesure point par point : le nombre de points par verticale doit tenir compte à la

fois de la profondeur, des variations verticales des vitesses et du matériel de mesure. Pour

l’espacement des points, il n’y a pas de règle réellement définie. Ce qui se fait en pratique, par

exemple pour une hélice de 3 cm de rayon, la première mesure se fait 3 cm en dessous du

niveau d’eau, la deuxième 3 cm au dessus du sol, et ensuite on espace régulièrement les points

de mesures entre le premier et le deuxième point.

La durée de la mesure en un point ne doit pas être inférieure à 30 s (si la vitesse de

rotation de l’hélice est supérieure à 2t/s), à 40 s en-deçà, pour prendre correctement en compte

l’hétérogénéité de l’écoulement dans le temps. Pour la campagne de jaugeage, la durée de la

mesure était de 30 s.


20


Lors de cette campagne, les mesures de débits ont été calculées par le logiciel Bd Hydro

développé par F. Dahy, chef de la cellule hydrométrie, du Service de Prévision des Crues

Seine amont-Marne amont de la DREAL Champagne-Ardenne.

2 . S É L E C T I O N D E S P O I N T S D E J A U G E A G E S

La première étape a été de déterminer les points de jaugeage qui semblaient les plus

pertinents pour la compréhension du fonctionnement du bassin. Cette détermination s’est

basée sur les études précédentes (Lejeune et Devos, 2004 et BRGM, 2004).

Afin d’étudier le comportement du bassin, il semblait intéressant de jauger dans des

secteurs de forts rendements (Fig.9) et des secteurs où nous avions la présence de failles et de

résurgences (Fig.5). Sur la figure 11 sont présentés les points de jaugeage (points rouges).

Fig.11 : Présentation des points de jaugeage (Campagne mars-juin 2011).

Saucourt

Humberville

Rimaucourt

Le Dardignan

La Manoise

La Sueurre Le Rognon

La Joux

Le Nevau Le Vau

Le ruisseau des Battants


Lacrête

Points de jaugeage

Rendements spécifiques (l/s/km2) :


21


Ces derniers ont été choisis selon plusieurs critères : leur faisabilité à la méthode de

jaugeage (le micro-moulinet), l’accessibilité et leur intérêt au vu des études précédentes.

L’ensemble des jaugeages devait également être réalisé dans la journée, ce qui limitait le

nombre de points.

Ainsi, nous avons effectué des jaugeages du Dardignan à Andelot, du ruisseau des

Battants à Reynel, de la Joux à Roches-Bettaincourt et de la Manoise et de ses affluents ; les

ruisseaux du Vau et du Nevau, à Orquevaux.

Le point de jaugeage à la Joux est situé dans une zone de perte. Nous étions obligés de

jauger en aval car en amont nous avions deux bras (visibles sur la carte du réseau

hydrographique, Fig.3).

Il n’a pas été possible de jauger la Sueurre et le Rognon car ce n’était pas faisable au

micro-moulinet, les hauteurs d’eau étant trop grandes.

3 . I N T E R P R É T A T I O N E T M I S E E N R E G A R D A V E C L ’ E T U D E D E

L E J E U N E E T D E V O S

Au cours de la campagne, deux jaugeages ont été effectués en amont de la Manoise sur

des sections différentes et à des périodes différentes. Ne pouvant plus accéder au premier

point, il a été décidé de jauger à un autre endroit un peu plus en aval.

Pour rendre l’interprétation plus facile, le premier point de mesure correspond sur les

graphiques (Fig.11 et 12) à « La Manoise (champs) » et le deuxième à « La Manoise

(Lavoir) ».

Fig. 11 : Valeurs des débits mesurés (m3/s) lors de la campagne de jaugeage (mars-juin) et

celles mesurées à la station hydrométrique à Humberville.

Nous pouvons ainsi remarquer une nette diminution des débits bruts (Fig.11), ce qui

semble tout à fait logique car il n’a plu que faiblement durant ces quatre mois. A savoir par

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

07/03/2011 27/03/2011 16/04/2011 06/05/2011 26/05/2011 15/06/2011

Déb

its

bru

ts (

m3

/s)

La Joux

Le Ruisseau des battants

La Manoise (Champs)

La Manoise (Lavoir)

Le Ruisseau du vau

Le Ruisseau du Nevau

Le Dardignan

La Manoise (Humberville)


22


exemple que la Seurre à Rimaucourt était à sec un mois à l’avance, par rapport à la moyenne

des années.

Toutefois, nous remarquons une augmentation du débit au niveau de la Joux, fin avril.

Ceci pourrait s’expliquer soit par une erreur de mesure, soit par une précipitation ponctuelle

au niveau de la Joux car d’après les données de pluie à Busson (correspond au pluviomètre le

plus proche), il n’a pas plu ni les jours précédant le jaugeage ni le jour même.

De plus, nous observons que le débit à la Joux est supérieur à celui mesuré en amont de la

Manoise. En comparant avec les débits mesurés à la Joux et à la station hydrométrique à

Humberville, les débits sont à peu près équivalents.

Nous remarquons également (Fig.12) que les débits spécifiques mesurés à La Manoise

(Lavoir et Champs) sont nettement supérieurs aux débits mesurés sur les autres cours d’eau.

De plus le débit spécifique en amont de la Manoise est très supérieur à celui en aval de la

Manoise (à Humberville). Ceci pourrait s’expliquer par un apport d’eau issu du sud du bassin

versant de l’Ornain vers l’amont de la Manoise, démontré par Lejeune et Devos (2004 et

2007).

Concernant le Dardignan, nous avons un débit spécifique très faible, ce qui est

contradictoire avec les observations de Lejeune et Devos (2004), le Dardignan étant situé dans

une zone de fort rendement (Fig.11). Cependant aucun jaugeage n’avait été effectué sur ce

cours d’eau, le calcul de rendement s’est fait entre les points Ro6 et Ro7, situés sur le

Rognon. Au vu de nos faibles valeurs de débit spécifique, nous pourrions considérer que le

Dardignan est située dans une zone de rendement spécifique faible.

Fig. 12 : Valeurs des débits spécifiques mesurés (l/s/km2) lors de la campagne de jaugeage

(mars-juin).

Les ruisseaux du Vau et du Nevau et le ruisseau des Battants ont également des débits

spécifiques faibles. Nos résultats sont ici cohérents avec l’étude de Lejeune et Devos (2004),

les trois ruisseaux étant situés dans des zones de faible rendement.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

07/03/2011 28/03/2011 18/04/2011 09/05/2011 30/05/2011 20/06/2011

Déb

its

spéc

ifiq

ues

(l/

s/K

m2

)

La Joux

Le Ruisseau des battants

La Manoise (Champs)

La Manoise (Lavoir)

Le Ruisseau du Vau

Le Ruisseau du Nevau

Le Dardignan

La Manoise (Humberville)


23


Ainsi, nos résultats sont globalement cohérents avec ceux de Lejeune et Devos (2004 et

2007). Toutefois afin d’estimer la réelle contribution des affluents dans la formation

d’épisodes de crues, il serait utile de faire une campagne de jaugeage des mêmes affluents en

hiver car nous rappelons que les campagnes de jaugeages ont été effectuées en basses-eaux.

Les données actuelles permettent d’avoir juste un ordre d’idée sur l’importance des affluents

dans la formation d’épisodes de crues.

I I I . A P P O R T D E L A M O D É L I S A T I O N H Y D R O L O G I Q U E

1 . A N A L Y S E C O M P A R A T I V E D E S D E U X M O D È L E S

La dernière étape de ce stage a été de réaliser un modèle du bassin versant du Rognon

et de chacun de ses sous-bassins. Ceci a été réalisé en premier par un modèle global, GR4J

(Perrin et al., 2003), puis à l’aide d’un modèle distribué, MERCEDES (Bouvier et al., 1994).

i . D E S C R I P T I F S U C C I N C T D E S D E U X M O D E L E S

GR4J (Génie Rural à 4 paramètres Journaliers) :

Ce modèle est de type pluie-débit conceptuel à réservoirs (Fig.13) et fut développé par le

Cemagref pour des applications à l’échelle du bassin versant (mode global).

Fig. 13 : Schéma structurel du modèle GR4J (Perrin et al., 2003).

En entrée du modèle nous avons les précipitations et l’évapotranspiration potentielle

journalières (en mm) et en sortie les débits journaliers (en m3/s) calculés à l’exutoire du bassin

versant. Le modèle est constitué de deux réservoirs : le réservoir de production qui simule le

comportement du sol, et le réservoir de routage qui simule le transfert de l’eau à l’exutoire.

E P

interception

En

Pn-Ps Es

Pn

Ps

0.9 0.1

HU1 HU2

Q

X1

X3 F(X2)

Q1 Q9

Qd Qr

S

R

Perc

Réservoir de

production

Réservoir

de routage

2.X4 X4

Pr

F(X2)


24


Le modèle est constitué de seulement 4 paramètres :

X1 (mm) : la capacité maximale du réservoir de production.

X2 (mm) : le coefficient d’échange souterrain. Ce paramètre est positif dans le cas

d’un apport d’eau, négatif, dans le cas d’une perte, et nul quand il n’y a pas d’échange.

X3 (mm) : la capacité maximale à un jour du réservoir de routage. Ce dernier contrôle

les phases de récession.

X4 (jour) : le temps de base des hydrogrammes unitaires HU1 et HU2. Ceci permet de

répartir dans le temps les pluies efficaces et de simuler le temps de montée.

La version utilisée pour l’étude est celle disponible au format EXCEL (Perrin, 2002 et

Perrin et al., 2003), très pratique notamment pour le calcul des flux échangés entre bassins.

Pour une explication plus détaillée du modèle, se référer à l’annexe 2.

MERCEDES (Maillage Élémentaire Régulier Carré pour l’Étude Des Écoulements

Superficiels) :

Le modèle MERCEDES est disponible dans la plate-forme ATHYS (Atelier

Hydrologique Spatialisé), développée à l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD).

Dans MERCEDES sont proposés plusieurs modèles, comme par exemple : SCS (Steenhuis et

al., 1995), Top Model (Beven et Kirkby, 1979), Green & Ampt (1911), Lag & Route (Meyer,

1941 et Gill, 1994), etc.

Lors du stage, la simulation a été réalisée à l’aide de la combinaison de deux fonctions : la

fonction de production SCS et la fonction de routage Lag & Route.

Le modèle prend en entrée seulement la pluie au pas de temps horaire. Puis pour

caractériser la géométrie, il a besoin uniquement d’un MNT (avec un pas de 50 m de mailles

carrées régulières) et d’un fichier de direction de drainage. Ce dernier est constitué à l’aide

des nombreuses fonctions disponibles dans la plate-forme ATHYS.

La fonction de production SCS (Fig.14):

Le modèle SCS est basé sur la relation suivante :

Cette relation relie le coefficient de ruissellement instantané C(t) au cumul de pluie P(t) et au

paramètre S, la capacité totale du réservoir sol (en mm).

Le modèle est constitué de deux réservoirs : le réservoir pluie et le réservoir sol. Le

premier permet de calculer le cumul de pluie P(t) et donc le coefficient de ruissellement C(t).

Ce dernier permet ensuite de calculer la part de la pluie qui va s’infiltrer dans le réservoir sol

(Pi(t)) et celle qui va ruisseler en surface (Pe(t)).


25


Au réservoir sol, il est appliqué une vidange vid(t), fonction du facteur de vidange ds.

Cette vidange va ensuite soit contribuer au ruissellement en subsurface, soit s’évaporer ou

percoler en profondeur. Ceci est contrôlé par le facteur de reprise de vidange w.

Ainsi le modèle est constitué de 3 paramètres :

ds (j-1

) : le facteur de vidange. Il traduit le temps de ressuyage des sols. Le même facteur

de vidange est appliqué aux deux réservoirs, afin de minimiser le nombre de paramètre.

w (ad) : le facteur de reprise de vidange. Cette dernière permet de simuler la décrue par

une reprise partielle de la vidange de taux w (0 < w <1).

S (mm) : la capacité totale du réservoir sol.

Fig. 14 : Schéma du fonctionnement du modèle SCS.

La fonction de transfert Lag and Route :

La fonction de transfert Lag and Route achemine les volumes produits par chaque maille

m jusqu’à l’exutoire (Fig.15), selon la relation suivante :

Où p( est la pluie efficace produite par la maille m au cours du temps , Tm le temps

de transfert de la maille, to le temps initial, Km la capacité de stockage du réservoir, et A la

superficie de la maille m.

P(t)

Pb(t)

Vid’(t) = ds.P(t)

Pb(t)

Pe(t) =C(t).Pb(t) Pi(t) =Pb(t) –Pe(t) = (1-C(t)).Pb(t)

Stock (t)

vid(t) = ds.stock

(t)

Réservoir Sol

w.vid(t) (1-w).vid(t)

percolation

évaporation

Ecoulements

acheminés à

l’exutoire

Réservoir Pluie


26


Le temps de transfert de la maille m à l’exutoire est calculé selon la relation suivante :

Où lm et Vm sont respectivement la longueur et la vitesse d’écoulement des mailles

comprises entre la maille m et l’exutoire. On considère ici la vitesse constante : Vm =Vo.

Km se calcule avec la relation suivante :

Enfin pour obtenir le débit à l’exutoire, on somme les débits produits de toutes les mailles

à tous les pas de temps.

Fig. 15 : Schéma explicatif du fonctionnent de la fonction Lag and Route.

Les paramètres du modèle sont :

Vo : la vitesse de transfert (m/s)

Ko : la capacité du réservoir de routage (ad.)

i i . A N A L Y S E C O M P A R A T I V E D E S D E U X M O D E L E S

Afin de voir quel modèle était le plus adapté à l’étude, j’ai effectué une analyse

comparative des deux modèles. La comparaison s’est faite sur certains critères :

Le pas de temps :

Le modèle GR4J est un modèle continu et nécessite d’avoir en entrée des données au pas

de temps journalier. Contrairement au second modèle, qui est de type évènementiel, et qui

fonctionne au pas de temps horaire.

Lors de la collecte des données horaires, il a semblé difficile de trouver des évènements

sans lacune voire avec très peu de lacune. Dans ce dernier cas, cela nécessitait une correction

des données d’entrée. Certains évènements n’ont pas été utilisés pour le calage, car il y avait

beaucoup trop de lacunes. Et on perdait ainsi de l’information.

Pour GR4J, il s’est avéré que nous n’avions aucune lacune dans les données d’entrées. Ce

premier critère ne compare en aucun cas la performance des deux modèles, mais favorise

l’utilisation de l’un par rapport à l’autre.

Pluie efficace produite par la maille m au cours du temps : p( )

Hydrogramme élémentaire à l’exutoire


27


Le débit de base :

L’avantage dans ATHYS, est que l’on peut indiquer la valeur du débit de base, déduit des

observations, contrairement à GR4J, où le débit de base est simulé. C’est un problème pour la

bonne simulation des épisodes de crue, si dès le départ le débit de base est sous-estimé ou

surestimé.

La modélisation des échanges :

Le modèle SCS ne prend pas en compte les échanges entre bassins contrairement au

modèle GR4J. Or ceci est problématique dans le cas de cette étude car les observations

montrent qu’il existe des échanges entre bassins. De plus, GR4J a un avantage certain, c’est

d’être disponible au format EXCEL, permettant ainsi de calculer facilement les flux échangés.

Le nombre de paramètre à caler :

Pour GR4J, il y a seulement 4 paramètres à caler. De plus l’optimisation des paramètres

se fait à l’aide du SOLVEUR, en moins de 5 minutes. Pour SCS et Lag & Route, il y a 6

paramètres. L’optimisation des paramètres peut être plus longue, plus d’une journée parfois

car le modèle est distribué. Ainsi intervient la nécessité de bien choisir les paramètres à fixer

et ceux à optimiser.

Sensibilité du modèle :

Afin de déterminer les paramètres à fixer et ceux à optimiser dans le modèle SCS et Lag

& Route, j’ai effectué une analyse de sensibilité du modèle. Il s’est avéré que le modèle était

très peu sensible aux variations de S (capacité du réservoir sol). Le modèle considère que

nous sommes dans un cas où le cumul de pluie est toujours inférieur à 0,2S. Ce qui conduit à

considérer que coefficient de ruissellement est toujours nul. Ainsi la totalité de la pluie serait

infiltrée dans le réservoir sol. Le fonctionnement de ce modèle n’est donc pas très

représentatif des écoulements réels, observés dans le cas de notre étude.

En conclusion, le modèle GR4J semble être ici plus adapté au type de bassin étudié et plus

pratique pour comprendre le fonctionnement interne du bassin. C’est pourquoi dans la suite de

cette étude seuls les résultats obtenus avec GR4J seront développés.

2 . PERFORM ANCE GÉN ÉRA LE D ES M ODÈLE S ET INT ERPR ÉT AT I ON DES

PARAM ÈTRES C AL É S

Ainsi à l’aide de GR4J, j’ai calé un modèle pour le bassin versant du Rognon à Saucourt

et pour chacun des sous-bassins étudiés.

En entrée du modèle nous avons la pluie et l’ETP au pas de temps journalier. Les ETP

ont été calculées avec la formule proposée par Oudin (2005), à partir des températures

journalières brutes obtenues par Météo France pour chaque pluviomètre interne au bassin. La

pluie pour chaque bassin a été obtenue en faisant la moyenne des pluies entre les pluviomètres

considérés représentatifs pour chaque bassin. Il en est de même pour l’ETP.

Nous avons ensuite procédé à un calage-contrôle des paramètres (X1, X2, X3 et X4) :

Pour chaque modèle, la chronique a été divisée en nombre égal d’évènements majeurs. Ici,


28


cela correspondait à peu près à diviser la chronique en nombre égal d’années. Après calage,

nous obtenons un jeu de paramètres pour chaque série (X1, X2, X3 et X4). Pour valider ces

paramètres, le jeu de la série 1 est alors contrôlé par la série 2 et vice-versa.

Toutefois, cette méthode ne fut pas appliquée pour le bassin à Rimaucourt. Etant donné

que la chronique n’était pas assez longue (3 ans et 9 mois), et qu’il manquait des données de

débit (~8 mois), j’ai calé mes paramètres sur une période de 2 ans et 8 mois et validé ces

derniers sur 1 an et 1 mois (Tab.3). Il manque à peu près 8 mois de données de débit pour la

première série.

Pour les modèles à Saucourt, Lacrête et Humberville, chaque série comporte

respectivement 15, 14 et 6 évènements majeurs. Ces derniers sont les évènements significatifs

en terme de sécurité, c’est-à-dire ayant un débit de pointe respectivement de 20, 10 et 4 m³/s.

Stations hydrométriques Série 1 Série 2

Saucourt janvier 1994 à juin 2002 juillet 2002 à janvier 2011

Lacrête janvier 1994 à juin 2002 juillet 2002 à janvier 2011

Humberville novembre 1999 à avril 2006. mai 2006 à février 2010

Rimaucourt Août 2007 à décembre 2009 janvier 2010 à janvier 2011

Tab. 3 : Présentation des séries pour chaque modèle.

Pour la première série correspondant à Humberville, il manque 57 jours (~ 2 mois/ moins

de 6 ans) de données de débit, et dans la deuxième série, seulement 29 jours (~ 1 mois/ moins

de 4 ans).

Le critère d’évaluation utilisé est le critère de Nash-Sutcliffe (Nash et Sutcliffe, 1970) :

Où, QiObs

est le débit journalier observé au jour i, QiSim

, le débit journalier calculé au jour i,

Obs

, le débit moyen observé au cours de la période de simulation, et N le nombre de pas de

temps de simulation.

Nash varie entre - et 1. Si Nash est égal à 1, les débits simulés sont identiques aux

débits observés. Ce critère accorde plus d’importance aux erreurs sur les forts débits avec un

calage sur les débits Q que sur et ln (Q).

Pour la suite, l’obtention des paramètres s’est fait sur le calage des forts débits, car ce qui

nous intéresse c’est la simulation des débits pour des évènements de crue majeurs. A

l’exception du modèle à Humberville, où le calage s’est fait sur les racines de débit. En calant

sur les débits de pointe, nous n’obtenons pas de meilleurs résultats qu’en simulant sur la

racine des débits (Fig. 16, traits verts). De plus, le débit de base est mieux simulé en calant sur

les racines des débits (Fig.16, cercle jaune).


29


Fig. 16 : Hydrogrammes des débits observés et simulés à Humberville (à gauche, sur les

débits, et à droite sur les racines des débits).

Dans le tableau 4 figurent les jeux de paramètres obtenus suite au calage des différentes

séries. Globalement les résultats du calage sont plutôt bons à l’exception de Humberville.

Nous obtenons pour Saucourt, Lacrête et Rimaucourt des critères de Nash supérieur à 80 %

alors que pour Humberville, le critère de Nash est compris entre 50 et 60 %.

Modèles Séries X1 X2 X3 X4 Nash calage (%)

Q lnQ

Saucourt 1 5.16 0.65 4.18 1.01 88.9 89.9 87.3

2 5.22 0.37 4.15 1.01 85.0 89.0 89.3

Lacrête 1 5.00 -0.59 4.22 0.53 89.3 91.6 89.8

2 5.07 -0.69 4.06 0.53 87.7 89.4 85.6

Humberville 1 5,34 2.39 4.62 0.63 52,3 68,1 58,6

2 5,11 2.53 4.61 0.84 56,4 70,8 70,9

Rimaucourt 1 4.92 -2,00 3.67 1.07 84.9 78.1 59.8

2 5 -1.96 3.71 1.05 81.6 73.6 45.2

Tab. 4 : Jeux de paramètres obtenus suite au calage des différentes séries.

Ci-après (Tab.5) figurent les résultats obtenus lors de la phase de contrôle des jeux de

paramètres. Nous obtenons des résultats satisfaisants, le critère de Nash pour les séries les

plus performantes est supérieur à 80 % pour Saucourt, Lacrête et Rimaucourt. Pour

Humberville, le critère de Nash est supérieur à 50 %. De plus, nous pouvons remarquer que

les paramètres varient très peu d’une série à une autre.

Débits observés

Débits simulés

Débits (mm/j)

20,0

40,0

60,0

3- 4 mm/j


30


Modèles Séries Nash contrôle (%)

Q lnQ

Saucourt 1 84.5 87.0 86.2

2 88.5 90.9 90.0

Lacrête 1 87.4 88.3 83.3

2 89.1 91.8 91.0

Humberville 1 50,2 68,8 75,4

2 55,8 66,5 50,1

Rimaucourt 1 81.5 74.3 47.1

2 84.8 76.9 56.8

Tab. 5 : Résultats obtenus suite à la phase de validation des jeux de paramètres.

Pour le modèle à Saucourt, en ne considérant que les débits supérieurs à 2 mm/j, nous

obtenons un Nash de 61 %. Ce calcul permet uniquement de regarder si les débits de pointes

sont bien simulés par rapport aux observés. Ainsi on observe que le modèle ne simule pas

parfaitement les débits de pointe mais le résultat reste convenable.

A l’échelle du bassin global, les résultats obtenus sont bons, nous pourrions donc

considérer inutile la modélisation des sous-bassins. Cependant il s’est avéré que lors de la

précédente crue, le débit à Saucourt avait été sous estimé par la Cellule de Prévision des Crues

avec une différence de 50 m3/s. Par conséquent, une meilleure connaissance du

fonctionnement interne du bassin serait un outil essentiel à la prise de décision.

Pour chaque modèle, nous avons ensuite effectué un calage sur toute la chronique afin

d’obtenir un jeu de paramètre caractérisant au mieux le système (Tab.6). Ces paramètres

diffèrent très peu de ceux obtenus précédemment, ce qui renforce notre confiance en ces

valeurs. Les hydrogrammes obtenus pour chaque modèle sont visibles en Annexe 2, Fig.1 à 4.

Modèles X1 X2 X3 X4 Nash calage

Q lnQ

Saucourt 5.19 0.53 4.17 1.01 87.5 89.5 88.3

Lacrête 5.03 -0.64 4.15 0.53 88.7 90.5 87.4

Humberville 5,16 2,51 4,64 0,70 55,4 72,2 72,5

Rimaucourt 4.95 -1.98 3.69 1.06 83.0 75.7 51.5

Tab. 6 : Résultats du calage sur toute la chronique pour les différentes stations.

A partir de ces résultats, nous pouvons interpréter dans un premier temps la valeur du

paramètre d’échange pour chaque modèle. Pour Saucourt et Humberville, le paramètre

d’échange X2 est positif. Cela indique que le modèle simule un apport d’eau provenant des

bassins voisins. A contrario, pour Lacrête et Rimaucourt, le paramètre d’échange est négatif,

le modèle simule donc une perte d’eau.

Ces apports et pertes d’eau simulés par les modèles pourraient traduire les circulations

intra et inter-bassins observées dans l’étude de Lejeune et Devos (2004). Les apports simulés


31


par les modèles à Saucourt et à Humberville pourraient traduire les échanges issus du bassin

versant de l’Ornain vers le bassin du Rognon (Fig.7, cercle jaune). En particulier, pour

Humberville, cela traduirait l’échange allant du sud de la Maldite vers l’amont de la Manoise

(Fig.7, cercle bleu). Les pertes simulées, traduiraient les échanges allant des zones de pertes

(en amont des stations à Rimaucourt et à Humberville) vers les confluences Rognon-Sueurre

et Manoise-Sueurre (Fig.7, cercle vert).


de la Marne et des bassins-versants adjacents (Lejeune et Devos, 2004) (en rouge les zones

de fort rendement, en vert les zones de pertes, en blanc pointillé les zones à sec).

Nous avons ensuite comparé les paramètres des quatre bassins d’étude avec ceux obtenus

pour d’autres bassins karstiques (Moussu, 2011) et non karstiques (Oudin et al. 2010).

(Fig.18.a à d).

Nous pouvons remarquer que les valeurs du coefficient d’échange X2 sont très élevées

pour les deux sous bassins à Humberville et Rimaucourt (en valeur absolue). De ce fait, des

échanges intra-bassins relativement importants (apport ou perte d’eau) sont modélisés.

Lacrête

Saucourt

Rimaucourt

Humberville


32


Les paramètres X1 (capacité maximale du réservoir de production) pour les bassins

d’études sont situés dans la gamme des valeurs minimales (<10%) par rapport aux autres

bassins. Ceci est assez attendu sur les bassins karstiques où le sol est moins développé. Pour

le paramètre X3 (capacité maximale du réservoir de routage), les valeurs sont situées dans la

gamme de fréquence en dessous de 60% et pour X4 (temps de base des hydrogrammes

unitaires) dans une gamme de valeurs maximales, au dessus de 80 %.

Étant donné que les paramètres se compensent entre eux, il est difficile d’interpréter un

paramètre seul. A noter toutefois que le signe du paramètre X2 pour chaque sous bassin

s’interprète assez bien à l’aide des observations (Fig.9 et 10). Le travail reste cohérent avec

les études réalisées dans le secteur.

Fig. 18 : Courbes de fréquences cumulées en fonction des valeurs des quatre paramètres X1

(a), X2 (b), X3(c) et X4 (d).

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 2 4 6 8 10

Fré

qu

ence

s

X1 (mm)

Bassins non karstiques

Bassins kastiques

Bassins études

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

-6 -4 -2 0 2 4

Fré

qu

ence

s

X2 (mm)


Bassins karstiques

Bassins études

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 2 4 6 8 10

Fré

qu

ence

s

X3 (mm)


Bassins étude

Bassins karstiques

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

-3 -2 -1 0 1 2 3

Fré

qu

ence

s

X4 (j)


Bassins Karstiques

Bassins étude

a. b.

c. d.

Rimaucourt Lacrête

Humberville Saucourt Rimaucourt

Lacrête

Saucourt

Humberville

Rimaucourt

Lacrête

Saucourt

Humberville

Lacrête

Humberville

Saucourt

Rimaucourt


33


3 . I N T E R P R É T A T I O N S D E S F L U X M O D É L I S É S P A R L E S M O D È L E S

Nous avons ensuite procédé au calcul des flux modélisés, car la valeur de X2 ne

permettait pas directement de les quantifier. Dans le tableau 7 est présentée la valeur moyenne

de lame d’eau échangée par an (ECHmoy) et le débit moyen échangé (QECHmoy), calculés pour

chaque bassin. Afin de rendre compte la contribution des échanges, nous avons aussi calculé

le ratio QECHmoy / Qsim (en %).

Stations Saucourt Lacrête Rimaucourt Humberville

ECHmoy (mm/an) 54,8 -51,1 -178,9 719,1

QECHmoy (m3/s) 1,07 -0,28 -0,75 0,36

QECHmoy/Qsimmoy (%) 10.5 -13.43 -84.4 56,33

Tab. 7 : Valeurs de la lame d’eau moyenne échangée par an (ECHmoy), le débit moyen

échangé (QECHmoy), et la contribution des échanges (en %), calculées pour chaque bassin.

Les hydrogrammes représentant les échanges sont visibles en Annexe 2, Fig.1 à 4. Au vu

des résultats (Tab.7), nous remarquons en particulier que plus de 55 % du débit à Humberville

est dû à l’apport extérieur. La lame d’eau échangée pour le bassin à Humberville est très

élevée, cela correspond à 65 % de la pluie moyenne annuelle calculée à Busson (1108

mm/an). Toutefois, nous observons que seul 10 % du débit à Saucourt est dû aux apports

extérieurs, ce qui est relativement faible.

De plus, nous observons qu’à Rimaucourt, plus de 80 % du débit est échangé vers

l’extérieur du bassin de la Sueurre. Ainsi le débit observé à Rimaucourt n’est pas représentatif

de ce qui est apporté par la Sueurre, ce qui peut-être problématique en prévision des crues. Il

en est de même pour la station hydrométrique à Lacrête mais de moindre importance : plus

de 10 % est échangé vers l’extérieur.


34


C O NC LU SIO N

Dans un premier temps, nous avons vu que le bassin était constitué principalement de

formations calcaires, et que certains secteurs témoignaient d’une circulation karstique, par la

présence de pertes, sources, et autres phénomènes karstiques. Les sources sont principalement

situées sur la moitié aval du bassin, en particulier au niveau de la faille d’Andelot-

Rimaucourt, et en amont de la Manoise et de ces affluents. Nous avons observé que ces

secteurs étaient par ailleurs sujets à de fortes inondations suite à une forte crue.

De l’étude de Lejeune et Devos (2004 et 2007), nous avons retenu que nous avions une

forte variabilité des débits de l’amont à l’aval des cours d’eau, sur l’ensemble du bassin

versant. Des secteurs de rendements spécifiques élevés ont été identifiés dans les mêmes

secteurs cités que précédemment ainsi qu’au niveau des confluences Rognon-Sueurre et

Manoise-Sueurre. Nous en avons déduit que ces secteurs jouaient probablement un rôle non

négligeable dans la contribution des épisodes de crues.

En parallèle, une campagne de jaugeage a été réalisée à certains points du bassin qui

semblaient être pertinents pour une meilleure compréhension du bassin. Les résultats obtenus

sont globalement cohérents avec les observations réalisées par Lejeune et Devos. Nous en

avons toutefois conclu qu’il serait intéressant de réaliser cette même campagne en hiver pour

connaître l’influence des affluents dans la contribution des épisodes de crue.

Pour finir, un modèle a été réalisé pour le bassin global étudié et un pour chacun des

sous-bassins à l’aide du modèle global GR4J. Il a été mis en évidence les échanges (apports et

pertes d’eau) entre bassins. Nous avons alors suggéré que ces apports et pertes traduiraient les

circulations karstiques observées (au nord est du bassin et au niveau des confluences Rognon-

Sueurre et Manoise-Sueurre) dans l’étude de Lejeune et Devos (2004 et 2007). En calculant

les flux échangés, nous en avons déduit que les débits observés aux stations à Lacrête et à

Rimaucourt ne sont pas représentatifs des apports provenant du Rognon amont et de la

Sueurre. Ceci est problématique à l’opérationnel pour la prévision des crues.

Pour remédier à ce problème, une solution serait de modéliser le bassin versant global à

l’aide d’un modèle de prévision tel que GRP (Berthet, 2010). Ce dernier est un modèle de

type pluie-débit, très semblable à GR4J mais adapté à la prévision. Il permettrait de prendre

en compte les caractéristiques spécifiques du bassin versant du Rognon tels que les échanges,

et faciliterait ainsi le travail des prévisionnistes à l’opérationnel.


35


L ISTE D ES FI GUR ES

Fig. 1 : Situation géographique du bassin versant du Rognon (cercle rouge). ......................... 6

Fig. 2: Présentation des sous-bassins versants. ......................................................................... 7

Fig. 3 : Réseau hydrographique du bassin versant du Rognon et classification de Strahler

(SANDRE / Bd Carthage). .......................................................................................................... 8

Fig. 4 : Géologie du bassin versant du Rognon, l’exutoire étant ici la confluence du Rognon

avec la Marne (Lejeune O, Devos A, 2004). ............................................................................ 10

Fig. 5 : Inventaires des phénomènes karstiques (BRGM, 2009). ............................................. 11

Fig. 6 : Polygones de Thiessen (Triangle vert : pluviomètres). ............................................... 13

Fig. 7 : Régime pluviométrique des pluviomètres : Busson, Bourdons-sur-Rognon et Is-en-

Bassigny (Données : Météo France). ....................................................................................... 13

Fig. 8 : Régime hydrologique pour les stations : Saucourt, Lacrête, et Humberville. ............. 14

Fig. 9: Cartographie des débits spécifiques du Rognon (Lejeune et Devos, 2004 : Campagne

du 23-24 septembre 2002). ....................................................................................................... 16


de la Marne et des bassins-versants adjacents (Lejeune et Devos, 2004). .............................. 18

Fig. 11 : Valeurs des débits mesurés (m3/s) lors de la campagne de jaugeage (mars-juin) et

celles mesurées à la station hydrométrique à Humberville. .................................................... 21

Fig. 12 : Valeurs des débits spécifiques mesurés (l/s/km2) lors de la campagne de jaugeage

(mars-juin). ............................................................................................................................... 22

Fig. 13 : Schéma structurel du modèle GR4J (Perrin et al., 2003).......................................... 23

Fig. 14 : Schéma du fonctionnement du modèle SCS. .............................................................. 25

Fig. 15 : Schéma explicatif du fonctionnent de la fonction Lag and Route. ............................ 26

Fig. 16 : Hydrogrammes des débits observés et simulés à Humberville (à gauche, sur les

débits, et à droite sur les racines des débits). .......................................................................... 29


de la Marne et des bassins-versants adjacents (Lejeune et Devos, 2004) (en rouge les zones

de fort rendement, en vert les zones de pertes, en blanc pointillé les zones à sec). ................. 31

Fig. 18 : Courbes de fréquences cumulées en fonction des valeurs des quatre paramètres X1

(a), X2 (b), X3(c) et X4 (d). ...................................................................................................... 32

A N N E X E S

Fig. 1 : Hydrogramme de la station hydrométrique à Saucourt. …………………………… 45

Fig. 2 : Hydrogramme de la station hydrométrique à Lacrête. …………………………….. 46


36


Fig. 3 : Hydrogramme de la station hydrométrique à Humberville. ………………….……. 48

Fig. 4 : Hydrogramme de la station hydrométrique à Rimaucourt. ………………….…….. 49

L ISTE D ES T AB LE A UX

Tab. 1 : Récapitulatif des caractéristiques morphologiques du bassin versant du Rognon. .... 12

Tab. 2 : Récapitulatif des caractéristiques morphologiques principales du bassin versant du

Rognon. .................................................................................................................................... 12

Tab. 3 : Présentation des séries pour chaque modèle. ............................................................. 28

Tab. 4 : Jeux paramètres obtenus suite au calage des différentes séries. ................................ 29

Tab. 5 : Résultats obtenus suite à la phase de validation des jeux de paramètres. .................. 30

Tab. 6 : Résultats du calage sur toute la chronique pour les différentes stations. ................... 30

Tab. 7 : Valeurs de la lame d’eau moyenne échangée par an (ECHmoy), le débit moyen

échangé (QECHmoy), et la contribution des échanges (en %), calculés pour chaque bassin. ... 33


37


B IBLI O GRA PH IE

Articles :

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40


A N NE XE 1

Fig. 1 : Courbe hypsométrique du bassin versant du Rognon (a) et Profil en long du Rognon

(Schiefelbein, 1982) (b).

Stations

pluviométriques Code

x y z Données

Pluie moyenne annuelle

(mm/an) Lambert II étendue m

Is-en-Bassigny 52248002 832537 2340615 402

1994 -2011

881

Bourdons-sur-

Rognon 52061002 824087 2356553 306 952

Busson 52084002 824220 2374050 385 1108

Blecourt 52055001 802196 2379551 346 2004-2008 897

Tab. 1 : Données des stations pluviométriques: Busson, Bourdons-sur-Rognon, Is-en-

Bassigny et Blecourt (Météo France).

Stations hydrométriques Code x y z

Données Débit moyen mensuel

(m3/s) Lambert II étendue m

Saucourt H5062010 809691 2375429 204 1968-2010 9,22

Lacrête H5042010 821450 2360920 270 1987-2010 1,92

Humberville H5053210 825745 2369596 275 1999-2010 0,789

Rimaucourt - 825143.9 2365247.1 2007-2010 Peu de données

Tab. 2 : Données de la station hydrométrique de Saucourt, Lacrête, Humberville, et

Rimaucourt (Banque hydro).

200

250

300

350

400

450

500

550

0 20 40 60 80 100 120

Alt

itu

de

(m)

Surface Cumulée (%)

a. b.


41


Fig. 4 : Carte d’occupation des sols du bassin versant du Rognon (Corine Land Cover).


42


Fig. 5 : Aquifères sous-jacents du bassin versant du Rognon (SANDRE / Masse d’eau

souterraine).


43


A N NE XE 2

Principe du fonctionnement du modèle GR4J :

Lorsque la pluie nette (Pn) est non nulle,

une partie de la pluie va s’infiltrer dans le sol

(Ps) et l’autre va contribuer au ruissellement

(Pn-Ps). Et lorsque l’évapotranspiration nette

(En) est non nulle, une partie de cette

évapotranspiration Es va alimenter le

réservoir sol (le réservoir de production S).

Le modèle prend aussi en compte le fait

qu’une partie de la pluie infiltrée dans le sol

peut percoler (Perc) et ainsi alimenter le

réservoir de routage (participe au débit à

l’exutoire.

Ps, Es et Perc sont calculés à partir des formulations suivantes :

Où X1 est l’un des quatre paramètres à déterminer : X1 (mm), est la capacité maximale du

réservoir de production.

Ainsi le niveau de réservoir de production S et la pluie (Pr) contribuant au ruissellement se

calculent suivant ces relations : .

L’eau de pluie réelle (Pr) va alimenter le réservoir de routage. Ce dernier est caractérisé par

le paramètre X3 (mm) : la capacité maximale à un jour du réservoir de routage, c'est-à-

dire le niveau d’eau que peut contenir le réservoir de routage sur une journée.

La pluie réelle (Pr) est divisée en deux parties :

- 10 % de la pluie est transférée directement à l’exutoire. Ceci traduit le ruissellement

superficiel des eaux de pluie.

- 90% de cette pluie réelle va dans le réservoir eau gravitaire (de routage). Ceci traduit

l’écoulement de l’eau de pluie réelle en subsurface vers l’exutoire.

Le premier hydrogramme HU1 correspondant aux 90 % de la pluie, est formulé de la manière

suivante :

E P

interception

En

Pn-Ps Es

Pn

Ps

0.9 0.1

HU1 HU2

Q

X1

X3 F(X2)

Q1 Q9

Qd Qr

S

R

Perc

Réservoir de

production

Réservoir

de routage

2.X4 X4

Pr

F(X2)


44


Où X4 est l’un des quatre paramètres à déterminer : X4 (jour), est le temps de base de

l’hydrogramme unitaire HU1. Ceci permet de répartir dans le temps les pluies efficaces et

de simuler le temps de montée.

Le débit entrant (Q9) dans le réservoir de routage se calcule par la relation :

Où j est le jour, et X4 le temps de concentration.

Le deuxième hydrogramme unitaire HU2, correspondant aux 10 % de la pluie réelle se

calcule:

Le même temps de remontée est pris en compte pour les deux hydrogrammes (HU1 et HU2).

Le débit (Q1) correspondant aux 10% des eaux de pluie et transféré à l’exutoire, se calcule à

l’aide des relations suivantes :

Où j est le jour, et X4 le temps de concentration.

De plus, dans le modèle GR4J, il est pris en compte les échanges souterrains à l’intérieur du

bassin, pour cela il existe un dernier paramètre X2 (mm) : le coefficient d’échange

souterrain. Ce paramètre est positif, dans le cas d’un apport d’eau, négatif dans le cas d’une

perte, et nulle quant il n’y a aucun échange.

Les échanges sont traduits par la relation suivante :

Où R est le niveau d’eau dans le réservoir de routage :

S’il n’y a pas de pluie réelle le niveau dans le réservoir de routage est nul, sinon c’est la

somme du niveau d’eau déjà présent dans le réservoir, plus les apports de la pluie Q9 et les

échanges internes.

Ainsi le réservoir de routage donne un débit (Qr) :

Le débit Qd correspondant aux eaux de pluie ruisselées en surface plus les échanges est égal à

:

Le débit à l’exutoire est la somme des deux débits précédents :


45


Fig. 1 : Hydrogramme pour la station hydrométrique à Saucourt.


46


Fig. 2 : Hydrogramme pour la station hydrométrique à Lacrête.


47


Fig. 3 : Hydrogramme pour la station hydrométrique à Humberville.


48


Fig. 4 : Hydrogramme pour la station hydrométrique à Rimaucourt.

RÉSUMÉ

Mon stage s’est déroulé au sein du Service de Prévision des Crues Seine amont-Marne

amont (SPC SAMA), en collaboration avec le laboratoire de recherche UMR 7619 Sisyphe.

L’objet de ce stage est l’étude du bassin versant du Rognon, affluent la Marne, situé dans le

département de la Haute-Marne (52) en Champagne-Ardenne. L’étude doit permettre

d’acquérir une meilleure connaissance du comportement hydrologique du bassin, afin d’aider

au mieux les prévisionnistes dans leur expertise.

Mon premier travail a été de réaliser une synthèse bibliographique du bassin. Il en ressort

principalement que le bassin est majoritairement constitué de formations calcaires, en

présence de nombreux phénomènes karstiques tels que les sources, dolines, pertes et autres.

Une précédente étude réalisée sur ce bassin (Lejeune et Devos, 2004 et 2007), a montré la

présence de circulations karstiques, au nord-est du bassin (du bassin versant de l’Ornain vers

le bassin versant du Rognon) ainsi qu’au niveau confluences Rognon-Sueurre et Manoise-

Sueurre (de l’amont vers la zone de confluence).

J’ai effectué en parallèle une campagne de jaugeages sériés (mars-juin) au micro-

moulinet, en divers points du bassin. Les résultats obtenus sont globalement cohérents avec

les observations réalisées par Lejeune et Devos (2004). Il serait intéressant de réaliser une

campagne de jaugeages de ces mêmes affluents en hiver afin de voir leur réelle contribution

dans la formation des épisodes de crue. Les données actuelles donnent seulement un ordre

d’idée sur l’importance des affluents, car la campagne a été réalisée pendant une période de

faible pluviométrie.

Pour finir, mon travail consistait à modéliser le bassin versant et ces-sous bassins à l’aide

de deux modèles : un modèle global GR4J (Makhlouf et Michel, 1992) et un modèle distribué

MERCEDES (Bouvier et al., 1994), combinant la fonction de production SCS (Steenhuis et

al., 1995) et la fonction de transfert Lag & Route (Meyer, 1941 et Gill, 1994). Suite à une

analyse comparative des deux modèles, nous en avons déduit que le modèle GR4J était le plus

approprié dans ce cas d’étude. La modélisation des bassins a permis de mettre en évidence des

échanges (apports ou pertes d’eau) entre bassins. Ces échanges simulés par le modèle

pourraient traduire les circulations karstiques mises en évidence dans l’étude de Lejeune et

Devos (2004 et 2007).

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Parcours Hydrologie-Hydrogéologie ETUDE ET …m2hh.metis.upmc.fr/wp-content/uploads/arch/memoir... · Au sein du Pôle Hydrologie-Hydraulique, je remercie toute l’équipe d’hydrométrie