Modelisation hydrologique du bassin de la tafna

La modélisation pluie-débit est désormais un volet important des sciences hydrologiques. Elle permet d’entreprendre l’étude du comportement des bassins versants à travers l’établissement de leur bilan hydrologique. Plusieurs questions relatives à l’identification des processus dont ils sont le siège ainsi qu’aux modes de cheminement de l’eau y sont traitées. Dans cette étude, nous nous intéressons plus particulièrement à l’analyse des bilans hydrologiques établis à l’aide des modèles de simulation des écoulements dans des bassins versants dont les échelles spatiales varient de quelques dizaines à quelques milliers de kilomètres carrés et les échelles temporelles d’ordre mensuel et journalier.

Le concept de « modèle» (Clarke,1973), apparu dans les années cinquante, a permis de disposer d’un outil opérationnel grâce à une représentation de la réalité permettant de restituer au mieux le comportement des bassins . Un large éventail de modèles ont été développés depuis que leur utilité a été admise par la communauté des hydrologues : modèle physique, modèle empirique, distribué, global, … Cette diversité reflète la diversité de représentation des processus intervenant dans le cycle hydrologique de l’eau.

LA MODELISATION DANS LES BASSINS VERSANTS

Les premières applications des modèles hydrologiques de type pluie-débit portaient sur des bassins jaugés, Il s’agit de bassins disposant de chroniques de pluies et de débits suffisamment longues pour pouvoir calibrer les paramètres des modèles. Depuis ces premières applications, la question des bassins non jaugés est devenue une priorité de la décennie 2000 (McDonnell et al.,2003 ; Blöschl, 2005),…

Bassin non jaugé
Selon l’organisation mondiale de la météorologie (1984) une couverture de stations« admissible » pour un bassin semi aride est de disposer d’au moins un poste pluviométrique tous les 100 à 250 km2 . Relativement à cette norme, un bassin non jaugé est défini comme un bassin dépourvu de mesures hydrométriques voire même de relevés pluviométriques. Cette situation est souvent rencontrée dans les zones arides et semi-arides. Et, en effet, quand l’information hydrologique est absente ou rare , les modèles hydrologiques sont difficiles à calibrer. Certains auteurs ont cru pouvoir transposer les données d’un bassin jaugé vers un bassin non jaugé moyennant l’utilisation de méthodes de régionalisation qui exploitent les similarités de comportement sur la base de la proximité spatiale des bassin versants (Stedinger,1986; Juncker,1971 ; Blöschl, 2005 ; Degré et al.,2008).

Concept de régionalisation dans les bassins versants non jaugés
Les méthodes de régionalisation proposées pour l’étude des bassins non jaugés portent sur les débits d’étiage ou de crue (Blöschl, 2006), les précipitations (Hingray et al., 2009), … Cette transposition des données d’un bassin jaugé vers un bassin non jaugé est le résultat (i) d’une phase d’’identification des régions susceptibles d’être considérées comme homogènes relativement aux processus qui y prévalent et (ii) d’une phase d’application d’une méthode d’estimation appropriée à la variable transposée. Rojas-Serna (2005) donne une revue exhaustive de ces méthodes tandis que Zhang et Chiew (2009) suggèrent de recourir exclusivement à l’analyse de la proximité spatiale.

Régionalisation par homogénéisation 

L’homogénéisation est basée sur l’identification de toute ressemblance entre les bassins jaugés et non jaugés. L’extraction des similarités conduit à l’identification de zones homogènes. Il s’agit de regroupements de bassins ayant un même comportement par rapport à une caractéristique physiographique ou climatique (Rasmussen et a.l, 1994). Lorsqu’on s’intéresse aux seules caractéristiques hydrologiques, tels que les débits extrêmes, la délimitation des zones homogènes est délicate suite aux incertitudes affectant les mesures (Parajka, 2005). C’est dire que l’efficacité de la méthode d’homogénéisation dépend de sa capacité à identifier et à délimiter les zones homogènes (Sivapalan et al., 2003).

Régionalisation par régression

Le principe de la méthode consiste à établir par régression linéaire simple ou multiple les relations appropriées entre les variables d’intérêt d’un bassin connu et ses caractéristiques physiographiques et climatiques. Ces relations servent à déduire les variables des bassins non jaugés (non instrumentés). Les paramètres sont alors estimés par la méthode des moindres carrés pondérés (Stedinger et Tasker, 1986). Cette technique de régionalisation demeure difficile à interpréter et n’aboutit pas toujours à un résultat. Elle est, cependant, la seule issue pour pallier aux problèmes de mesures des bassins non jaugés. Parajka et al. (2005) ainsi que Post et Jakeman (1997) l’ont expérimentée avec succès contrairement à Seibert (1999) et Peel et al. (2000). Pour cette raison, selon Parajka et al. (2005), les méthodes géostatistiques constituent une alternative qui donnent de meilleurs résultats.

Bassin peu jaugé – bassin non jaugé
Peu jaugé, faiblement jaugé ou tout simplement bassin comportant peu de données sont les qualificatifs utilisés pour désigner des systèmes ayant des réseaux de stations de mesures hydrométriques et/ou pluviométriques peu développés. Se pose alors la question de savoir à partir de quand on peut considérer un bassin comme étant non jaugé? Hingray et al. (2009), Zhang et al. (2009) conviennent de définir une classe intermédiaire, dite classe de bassins peu jaugés, où les mesures hydrologiques sont peu informatives. D’aucuns assimilent ces bassins à des bassins non jaugés du moment que les mesures disponibles ne permettent pas d’en donner une bonne représentation.