Hydrologie statistique: Introduction à l’étude des processus hydrométéorologiques application à la prédétermination des débits de crues et d’étiage

Sommaire: Hydrologie statistique

Introduction
Première partie : introduction aux processus stochastiques hydrométéorologiques
1. définitions et propriétés des processus
2. utilité de l’étude des processus stochastiques en hydrométéorologie
3. les modèles d’interpolation et de reconstitution
4. les modèles de simulation stochastique
5. les modèles de prévision
6. les modèles de prédétermination
Deuxième partie : la prédétermination des crues
1. quelle variable faut-il étudier ?
2. quelle méthode employer ?
3. la méthode des Maxima Annuels
4. la méthode du Renouvellement
5. la méthode du Gradex
6. conclusions sur la prédétermination des crues
Troisième partie : évaluation des risques de crue de la Garonne à Mas d’Agenais
1. l’analyse hydrométéorologique
2. les données et leur critique
3. l’étude par la méthode des Maxima Annuels
4. l’étude par la méthode du Renouvellement
Quatrième partie : la prédétermination des étiages
1. L’approche globale Débit- Durée
2. Les principaux indicateurs d’étiages
3. Analyse statistique des indicateurs d’étiage.
4. Les courbes « Débit-Durée-Fréquence »
5. Conclusion sur la prédétermination des étiages
Annexe 1: ajustement de quelques lois usuelles en hydrologie
Annexe 2: estimation des paramètres de la méthode du Renouvellement et de leurs incertitudes
Annexe 3: tables statistiques et papiers Gauss et Gumbel
Références bibliograhiques

Extrait du cours statistique

INTRODUCTION
Ce cours est organisé en quatre parties:
Ÿ la première partie, «introduction aux processus stochastiques hydrométéorologiques», est destinée à poser quelques bases générales auxquelles tous les travaux d’hydrologie statistiques se rattachent plus ou moins. Toute étude hydrologique a pour finalité de comprendre et connaître davantage un ou plusieurs processus stochastiques hydrométéorologiques, et/ou d’utiliser leurs propriétés statistiques pour aider certains décideurs à mieux dimensionner et mieux gérer en continu des ouvrages ou des dispositifs soumis aux aléas hydrométéorologiques.
Ÿ la deuxième partie, «la prédétermination des crues», applique les notions vues en première partie en traitant un processus hydrométéorologique particulier: elle présente les différentes approches théoriques les plus fréquemment utilisées pour répondre à la question de l’évaluation du risque de crue en un point d’un cours d’eau.
Ÿ la troisième partie, «évaluation des risques de crue de la Garonne à Mas d’Agenais», est une illustration sur un cas réel réel d’une classe de méthodes de prédétermination mentionnées en deuxième partie: les méthodes d’analyse des séries chronologiques de débits observés.
Ÿ La quatrième partie, « la prédétermination des étiages » est l’adaptation des méthodes des deux premières parties pour évaluer le risque, cette fois, de pénurie d’eau.
En allant du général au particulier, ce cours a pour ambition à la fois d’apporter une vision d’ensemble, permettant de situer les méthodes usuelles, pouvant également expliquer l’intérêt actuel des chercheurs pour des thèmes comme l’analyse régionale, ou l’identification des dérives et ruptures hydrologiques avec leurs conséquences décisionnelles, mais aussi de se frotter bien concrètement à une question hydrologique essentielle avec un premier aperçu des outils existants, tout en sachant bien que la pratique et la critique des données construisent la vraie compétence.
Ce cours doit beaucoup au professeur Jacques BERNIER qui a introduit en France l’essentiel de ces méthodes. La première partie s’inspire en particulier directement des exposés qu’il faisait à l’ENPC.
PREMIERE PARTIE : INTRODUCTION AUX PROCESSUS STOCHASTIQUES HYDROMETEOROLOGIQUES
1. Définitions et propriétés des processus
On suppose connues les bases du calcul des probabilités et les principes de l’analyse statistique, en particulier la notion de variables aléatoires, de leurs propriétés et des concepts probailistes habituels (si un rafraîchissement est nécessaire, les ouvrages de [2] et [5] sont recommandés).
Les définitions suivantes permettent de décrire un processus stochastique hydrométéorologique:
– Processus stochastique: un processus stochastique est «une chronologie de variables ou d’événements inscrit dans le temps qui induit un ordre dans leurs occurences» [1]. Il est donc caractérisé par une ou plusieurs variables aléatoires multidimensionelles: Z(x1,x2,….xn).
– Processus stochastique hydrométéorologique : c’est un processus stochastique, en général à deux dimensions, l’espace et le temps, caractérisé par une variable aléatoire hydrométéorologique, c’est à dire descriptive d’un phénomène hydrométéorologique:
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