Etude du modèle GR3 à pas de temps fin

Aucun modèle ne s’adapte parfaitement à la réalité. Un modèle hydrologique est quasiment un produit expérimental. Le modèle GR3 (Edijatno et Michel, 1989) l’est aussi et est établi et validé au niveau journalier. Pour commencer, une tâche à résoudre est donc l’adaptation de la version 1989 du modèle GR3 à un pas de temps de l’ordre de l’heure qui est généralement nécessaire en matière de prévision de crue. Il ne sera pas possible d’établir une version horaire ayant les mêmes garanties que sa version journalière car cela représenterait un travail préliminaire considérable. On se contentera de vérifier si le modèle est acceptable, et dans le cas d’une inadaptation flagrante on proposera une solution provisoire, dans le seul but d’avoir un modèle acceptable sur lequel on puisse conduire une réflexion sur les problèmes spécifiques à son utilisation en prévision de crue. Cela est le but principal de travail présenté dans ce chapitre. Il est noté qu’un modèle proche du modèle GR3, le modèle GR2 (Loumagne et al., 1988) a déjà été utilisé au pas de temps d’un dixième de jour pour tester l’intérêt de mesures ponctuelles d’humidité des sols. GR2 a fait également l’objet d’une adaptation pour en faire un modèle continu, afin d’obtenir un modèle affranchi de tout pas de temps (Leviandier, 1988). Un test de ce modèle continu a été réalisée en marge de la comparaison inter-modèles entreprise par l’O.M.M. (Askew, 1989). Ces deux tentatives laissent à penser que le modèle GR3 présente probablement une structure assez générale pour supporter le changement drastique de pas de temps qui consiste à passer de 24 à 1 heure.

Costanza (1989) a indiqué que l’essentiel de la validation d’un modèle hydrologique consiste à savoir à quel point le modèle marche bien (ou mal) selon un certain nombre de conditions et de critères. En pratique, il n’existe pas une procédure universellement agréée pour mesurer le niveau d’adaptation d’un modèle de simulation à la réalité. Thomman (1982) a suggéré trois sortes de validations d’un modèle de qualité des eaux: 1) validation technique, pour savoir si le modèle est solide scientifiquement; 2) validation opérationnelle, pour savoir si le modèle peut donner des calculs corrects et 3) validation dynamique, pour savoir si le modèle peut être transféré aux régions autres que celle où le modèle a été développé. En ce qui concerne les modèles hydrologiques, Klemes (1986) a suggéré de valider un modèle hydrologique pour un but opérationnel, sur différentes régions et avec la technique du double échantillon (calage-contrôle). Le travail d’étude du modèle GR3 au pas de temps horaire a conduit à l’analyse de la structure du modèle pour reconnaître la robustesse théorique des hypothèses de base de ce modèle. On analyse aussi la méthode d’optimisation propre au modèle GR3. C’est le premier temps de ce travail de validation. Dans un deuxième temps, on examine le fonctionnement du modèle en simulation, sans adaptation. On fait la simulation d’une série continue de 4 années au pas de temps horaire. Puis on valide ce modèle sur un échantillon de contrôle, comportant un certain nombre de crues issues du Real Collobrier. Cette validation a pour objectif de valider le modèle GR3 par crues et tester ainsi les problèmes propres au fonctionnement « par épisode » très fréquent en matière de prévision de crue. Selon les études antérieures (Loumagne, 1988; Edijatno, 1991), on peut penser que, sur les trois opérateurs principaux de modèle GR3, l’opérateur fondé sur le réservoir d’humidité du sol est le moins susceptible d’être modifié. C’est essentiellement la fonction de transfert qui pourrait se révéler défaillante et tout particulièrement la loi de vidange du réservoir de routage. Une étude de simulation doit nous permettre de décider d’une forme acceptable pour la vidange de ce réservoir au niveau horaire. Une étude autour du réservoir eau-gravitaire du modèle GR3 sera présentée à la fin de ce chapitre comme troisième temps de ce travail de validation.