Dissertations / Theses: 'Modélisation des pluies'

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Lepioufle, Jean-Marie. "Modélisation spatio-temporelle d'un champ de pluie : application aux pluies journalières du bassin versant de la Loire." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0109.

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Abstract:

Les précipitations au sol, bien que représentées par des informations clairsemées, peuvent être modélisées par un processus spatio-temporel intermittent : superposition d'un champ de variabilité en soi et d'un champ d'indicatrice de pluie, ensemble soumis à une advection. La géostatistique permet d'établir les liens entre la structure spatio-temporelle et l'évolution des caractéristiques statistiques avec le support de mesure temporel (cumul pluviométrique). Ce travail pose les bases d'une modélisation spatio-temporelle effective des champs pluvieux, basée sur l'identification d'un processus à partir des caractéristiques statistiques les plus importantes pour l'hydrologie : l'espérance mathématique et la variance des pluies pour différentes durées. Une application est faite à partir des pluies journalières du bassin versant de la Loire pour fournir des événements pluvieux réalistes allant de un à dix jours
In spite of the sparse measurement informations, rainfall fields can be modelled as a space-time intermittent process : superimposition of inner variability field and rainfall indicator field, both influenced by advection. Geostatistics permits to link the space-time structure and the evolution of statistical characteristics with temporal support size. This work proposes a space-time modelisation of an effective rainfall field based on significant statistical characteristics in the point of view of hydrology : mathematical expectation and variance of rainfall for different duration. An implementation is done from daily rainfall over the Loire basin in order to provide realistic rainfall events with a duratioin of one day to 10 days

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Amokrane, Hossine. "Étude expérimentale et modélisation de l'absorption de dioxyde de soufre en milieu dispersé liquide." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT085H.

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Abstract:

Dans le cadre de recherches menees sur le phenomene de pluies acides, nous presentons une etude experimentale sur l'absorption de gaz par des gouttes d'eau en vue de valider les modeles mis au point. Les etudes de modelisation du transfert de masse entre le dioxyde de soufre et une goutte d'eau ont porte sur deux situations: i) la goutte est de faible diametre, dans ce cas elle est de forme spherique et la modelisation s'appuie sur la resolution numerique de l'equation de diffusion-convection a l'interieur et a l'exterieur de la goutte; ii) la goutte est de fort diametre, dans ce cas, des phenomenes tels que les oscillations de forme et l'agitation interfaciale vont dominer et affecter de facon totalement differente les transferts interfaciaux. Dans ce cas, on utilise une approche de type parametree; elle s'appuie sur la mise en evidence d'echelles locales de vitesse et de longueur caracteristiques. La partie experimentale constitue la part importante de notre contribution. Elle porte sur la conception et la realisation d'une installation experimentale de laboratoire dite colonne a precipitations destinee a la simulation du transfert de masse. Les resultats experimentaux confirment la validite des modeles mis au point. Dans le cas des petites gouttes, le transfert de masse a l'interieur de la goutte est regi par la convection et la diffusion moleculaire. Dans le cas des grosses gouttes, les resultats experimentaux confirment tout l'interet d'un modele de type fortescue & pearson s'appuyant sur la vitesse de frottement interfacial comme echelle de vitesse

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Sicard, Emeline. "Choix de composantes optimales pour l'analyse spatiale et la modélisation : application aux pluies mensuelles du Nordeste brésilien." Montpellier 1, 2004. http://www.theses.fr/2004MON13509.

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Abstract:

Ce travail rentre dans la problématique d'analyse de données spatiales multivariées, par le biais de composantes optimales. Une synthèse bibliographique des différentes méthodes existantes est réalisée. Elles sont basées sur le calcul de composantes qui optimisent un certain critère spatial. Nous introduisons de nouveaux critères, qui permettent de définir de nouvelles méthodes. Il s'agit de l'analyse sur composantes spatialisées à paramètres constants ou variables, et de ses variantes. Elles permettent d'obtenir des composantes dont le variogramme expérimental s'ajuste au mieux à un certain variogramme théorique. Nous avons testé les méthodes sur des données de pluie du Nordeste brésilien, mesurées sur 65 stations de janvier 1937 à décembre 1984. La deuxième partie de ce travail est de nature un peu différente. Il s'agit en effet de tester des méthodes de régression non paramétrique utilisant comme variables explicatives des composantes calculées par régression pls. Ces méthodes de régression utilisent des outils d'analyse spatiale, par le biais du krigeage et de la distance euclidienne. Nous les avons appliquées sur les données de pluie en utilisant comme variables explicatives des variables de température superficielle de la mer et l'indice d'oscillation australe (SOI).

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Michon, Timothée. "Extension du potentiel de la modélisation hydrologique. : inversions heuristiques de modèles pluie-débit pour l'identification des paramètres simultanément aux pluies ou à la courbe de tarage." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAA005/document.

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Abstract:

Bien que les modèles hydrologiques soient aujourd'hui utilisés pour la prévision des crues, leur mise en place sur un territoire particulier peut encore poser question. Classiquement, elle nécessite des chronologies observées de pluies et de débits. Cependant, ces données peuvent s'avérer incertaines, insuffisantes voire indisponibles. Cela impact alors l'identification des modèles ainsi que leurs prévisions en les rendant elles-mêmes incertaines et potentiellement inopérantes.Dans cette thèse, nous avons cherché à revisiter ces problématiques liées à la mise en place des modèles, en proposant des approches innovantes étalonnant les modèles sans certaines données pouvant s'avérer trop incertaines ou indisponibles. Ces dernières, habituellement exigées pour l'identification des modèles, sont de plus estimées au cours de l'étalonnage. Deux méthodes applicables quelque-soit la nature du modèle considéré sont proposées. La première est une méthode d'inversion des pluies et des paramètres. Elle permet d'étalonner un modèle hydrologique à partir de chronologies observées de débits et de cumuls de pluies seulement. Cette méthode identifie de plus simultanément les chronologies des pluies au pas de temps horaire. Une application particulière de cette méthode à des modèles déjà établis généralise par ailleurs à des modèles non-analytiques l'approche d'inversion des pluies proposée par Kirchner (2009). La seconde est une méthode de calibration pluie-hauteur d'eau. À partir de chronologies observées de pluies et de hauteurs d'eau seulement, elle permet de mettre en place un modèle hydrologique et d'identifier une courbe de tarage. Outre les analyses originales pouvant être menées sur les chronologies de pluies ou les courbes de tarage estimées par ces méthodes, ces dernières étendent à des contextes plus restreints en données, la possibilité d'identification de modèles pluie-débits et offrent des applications en opérationnel.En parallèle du développement de ces méthodes, cette thèse nous a aussi amené à construire une représentation conceptuelle appelée espace des connaissances. Celle-ci permet d'appréhender de manière commune les questions nouvelles ayant été étudiées ainsi que des approches plus classiques comme la calibration ou la simulation
Rainfall-runoff models are used for flood forecasting by warning authorities. However their implementation on a particular territory is still a challenge. Indeed, they generally need to be calibrated by using observed rainfall and discharge time series. These data may be subject to errors and uncertainties. They are not always available. Then, the model calibration relevancy may be affected and the forecasts may also be subject to significant uncertainties. This research would like to address such issues related to the rainfall-runoff models calibration, by proposing original methods which may set up a model by using less data than the ``classical'' calibration. The unused data might be either subject to uncertainties or not available. Moreover, these unused data may be estimated by the methods. Two model independant approach were suggested. Both are an heuristic inversion algorithm of rainfall-runoff models. The first method estimates simultaneously hourly rainfall time series and models parameters, by using only observed hourly discharge time series and total areal rainfall of flood events. A specific application of this method to set up models (with fixed parameters), generalises to models which are not invertible analyticaly, the ``hydrology backward'' approach proposed by Kirchner (2009).The second method estimates simultaneously models parameters and a rating-curve, by using only observed hourly rainfall and stage time series. Original analysis may be performed on the rainfall time series and the rating-curve estimated by the methods. Also, they extend the applicability rainfall-runoff models to hydrological context with restricted available data and offer promising operational applications. Yet, this research lead us to build a conceptual framework, denoted knowledge space. This framework unifies not only the original approaches which were proposed, but also some more ``classical'' approaches to hydrology as the calibration and the simulation

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Kirstetter, Pierre-Emanuel. "Estimation quantitative des précipitations par radar météorologique : inférence de la structure verticale des pluies, modélisation des erreurs radar-pluviomètres." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10121.

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Abstract:

L'amélioration des techniques d'observation des précipitations à l'échelle régionale est l'un des enjeux forts de l'observatoire hydrométéorologique méditerranéen cévennes-vivarais. Suite à une première expérimentation réalisée à bollène à l'automne 2002, les données recueillies par le radar météorologique opérationnel de bollène du réseau aramis ont servi de support à une chaîne d'algorithmes mise au point pour l'estimation quantitative des précipitations au sol. Notre contribution à ces traitements concerne particulièrement une source d'erreur pour la mesure des précipitations par radar météorologique : l'hétérogénéité verticale des précipitations. Nous nous plaÇons dans la continuité de la méthode à base statistique d'identification du profil vertical de réflectivité par inversion proposée par andrieu et creutin (1995). Nous avons étendu cette méthode au cas de supports géographiques évolutifs dans le temps afin de considérer le type de précipitations (convectif, stratiforme). L'évaluation des traitements, par la caractérisation de l'incertitude de l'estimation de pluie par radar, est un aspect important du travail. Nous avons développé une technique basée sur la géostatistique pour établir une pluie de référence à partir de données pluviométriques. Nous avons également développé un modèle pour caractériser la structure statistique des erreurs ainsi que leur structure spatio-temporelle. Nous avons enfin développé une approche d'identification du pvr à base physique. En diminuant le nombre de paramètre par rapport à la méthode initiale et en introduisant des contraintes plus physiques, cette approche vise à améliorer la robustesse d'identification du pvr
The cévennes-vivarais mediterranean hydrometeorological observatory is a research initiative aimed at improving the rainfall observation. A number of innovative quantitative precipitation estimation (qpe) algorithms aimed at a space-time adaptive radar data processing were developed using the dataset of the bollène 2002 experiment. The last involved the operational weather radar of bollène, which is part of the aramis network. Our contribution in the present thesis deals with the vertical heterogeneity of rainfall. We consider the vertical profile of reflectivity inversion method proposed by andrieu et creutin (1995). It is adapted to the case of time-varying geographical supports designed with preliminary rain typing. Characterizing the error structure of radar quantitative precipitation estimates is recognized as a major issue. We assess the radar qpe with respect to reference rain estimates derived from rain gauge networks. A geostatistical framework is proposed for the establishment of such reference estimates. Assuming the residual between radar and reference value to be a random variable, we describe radar error by mean of probability distributions. The model consists in an additive random error, described by a random distribution. Some elements of space-time error structure are given. A new approach to determine the vertical profile of reflectivity (vpr) is proposed. It is based on a simplified microphysics in synergy with radar observations to simulate the vpr. A vpr is described with a reduced number of physical parameters. The new identified vprs are thus less refined but more valid and robust than the initial method

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Traoré, Abdoul Khadre. "Etude et modélisation de l'influence des processus couplés surface-atmosphère sur la variabilité des pluies et du climat Ouest Africain." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066112.

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Abstract:

Les pluies au Sahel connaissent une très forte variabilité spatio-temporelles. A l’échelle décennale, cette variabilité peut aboutir parfois à des situations désastreuses comme la sécheresse des années 1970. Par ailleurs, les modèles de circulation générale atmosphériques, forcés ou couplés à un modèle océanique, ont du mal à simuler correctement le phénomène de la mousson africaine. Cette difficulté à bien modéliser la mousson, combinée à une insuffisance d'observations au siècle dernier, fait qu’aujourd’hui les chercheurs ont du mal à répondre aux questions liées aux tendances des changements climatiques sur l’Afrique de l’Ouest mais aussi aux questions relatives aux impacts de ces changements sur le système atmosphérique global. Pour comprendre et bien simuler la variabilité décennale du système de mousson en Afrique de l’Ouest, nous avons mis en place, dans un premier temps, un protocole basé sur le forçage, pour deux décennies contrastées par leur pluviosité, des modèles atmosphériques par des SSTs climatiques mensuelles et moyennes sur 11 ans, correspondant à ces décennies. On élimine ainsi les modes de variabilité d’échelles inférieures et on sépare en même temps la variabilité interne de l’atmosphère de la variabilité due aux SSTs. Dans un deuxième temps, pour répondre à la question du rôle de la rétroaction de surface sur la variabilité décennale, nous avons mis en place un schéma idéalisé basé sur le rapport évaporation réelle à l’évaporation d’une surface d’eau libre dite potentielle. Ce schéma idéalisé nous permet de découpler les interactions sol-atmosphère et d’étudier séparément la part de chacune de ces deux composantes dans la variabilité.

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Lobligeois, Florent. "Mieux connaître la distribution spatiale des pluies améliore-t-il la modélisation des crues ? Diagnostic sur 181 bassins versants français." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2014. http://www.theses.fr/2014AGPT0013/document.

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Abstract:

Les modèles hydrologiques sont des outils indispensables pour calculer les débits a l’exutoire des bassins versants, la gestion des aménagements hydrauliques ou encore la prévision et la prévention des inondations. Les précipitations représentent la variable climatique principale à l’origine des débits des cours d’eau qui s’écoulent au sein d’un bassin versant. De ce fait, la réponse hydrologique du bassin est fortement dépendante de la représentativité des données d’entrée de précipitation.Les radars météorologiques, qui permettent aujourd’hui d’accéder a des mesures a haute résolution spatiale et temporelle des champs de précipitation, sont de plus en plus utilises dans le domaine de la prévision, pour le suivi des situations hydrométéorologiques. Cependant, la mesure des précipitations par radar est entachée d’erreurs qui peuvent affecter gravement la qualité des simulations de débit. De ce fait, l’utilisation des données de précipitations a haute résolution spatiale pour la modélisation hydrologique est souvent limitée par rapport a l’utilisation des données pluviométriques.Récemment, Météo-France a développe une réanalyse des lames d’eau au pas de temps horaire, sur une durée de 10 ans, en combinant l’ensemble des données de précipitation radar et pluviométriques : les mesures radars ont été corrigées et étalonnées avec le réseau de mesure au sol horaire et journalier. Dans cette thèse, nous proposons d’étudier l’intérêt de cette nouvelle base de données à haute résolution spatiale pour la modélisation pluie-débit.Dans un premier temps, nous avons développe et valide un modèle hydrologique semi-distribue qui a la capacité de fonctionner pour différentes résolutions spatiales, de la représentation globale jusqu’a une discrétisation spatiale très fine des bassins. Dans un deuxième temps, l’impact de la résolution spatiale des données d’entrée de précipitation sur la simulation des débits a été analysé. L’apport de l’information radar pour l’estimation des précipitations a été évalue par rapport a une utilisation exclusive des pluviomètres, par le biais de la modélisation pluie-débit en termes de précision des débits a l’exutoire des bassins. Enfin, le modèle semi-distribue TGR a été comparé avec le modèle global GRP actuellement opérationnel dans les Services de Prévision des Crues. L’originalité de notre travail réside sur l’utilisation de données d’observation sur un large échantillon de 181 bassins versants français représentant une grande diversité de tailles et conditions climatiques, ce qui nous permet d’apporter un diagnostic robuste et des éléments de réponse sur les problématiques scientifiques traitées
Hydrologic models are essential tools to compute the catchment rainfall-runoff response required for river management and flood forecast purposes. Precipitation dominates the high frequency hydrological response, and its simulation is thus dependent on the way rainfall is represented. In this context, the sensitivity of runoff hydrographs to the spatial variability of forcing data is a major concern of researchers. However, results from the abundant literature are contrasted and it is still difficult to reach a clear consensus.Weather radar is considered to be helpful for hydrological forecasting since it provides rainfall estimates with high temporal and spatial resolution. However, it has long been shown that quantitative errors inherent to the radar rainfall estimates greatly affect rainfall-runoff simulations. As a result, the benefit from improved spatial resolution of rainfall estimates is often limited for hydrological applications compared to the use of traditional ground networks.Recently, Météo-France developed a rainfall reanalysis over France at the hourly time step over a 10-year period combining radar data and raingauge measurements: weather radar data were corrected and adjusted with both hourly and daily raingauge data. Here we propose a framework to evaluate the improvement in streamflow simulation gained by using this new high resolution product.First, a model able to cope with different spatial resolutions, from lumped to semi-distributed, was developed and validated. Second, the impact of spatial rainfall resolution input on streamflow simulation was investigated. Then, the usefulness of spatial radar data measurements for rainfall estimates was compared with an exclusive use of ground raingauge measurements and evaluated through hydrological modelling in terms of streamflow simulation improvements. Finally, semi-distributed modelling with the TGR model was performed for flood forecasting and compared with the lumped forecasting GRP model currently in use in the French flood forecast services. The originality of our work is that it is based on actual measurements from a large set of 181 French catchments representing a variety of size and climate conditions, which allows to draw reliable conclusions

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Wendling, Jacques. "Modélisation pluie-débit en zone méditerranéenne : comparaison d'approches globaels/distribuées, conceptuelles/physico-déterministes : essai de prise en compte de la variabilité spatiale des pluies (application au bassin versant du Réal Collobrier)." Grenoble INPG, 1992. http://www.theses.fr/1992INPG0012.

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Abstract:

Ce memoire essaye d'evaluer les ameliorations pouvant etre obtenues par l'utilisation d'un modele a base physique semi-distribue (topmodel), plutot qu'un modele global conceptuel (hydrogramme unitaire identifie par la methode d. P. F. T. ,. . . ). Pour cela nous avons d'abord cree des resultats de reference en appliquant la methode d. P. F. T. Couplee a differentes fonctions de production conceptuelles, ainsi qu'un modele de stockage (gr3h) a un jeu de 41 evenements divise en deux echantillons de calibration et de validation. Ensuite, nous avons applique une version semi-distribuee de topmodel sur le meme bassin versant divise en 20 sous-unites geographiques. Nous avons inclus quelques modifications pour adapter ce modele au climat mediterraneen (interception). Puis, nous avons developpe des versions globales de topmodel tournees vers un but operationnel et graduellement plus simplistes. L'utilisation d'une fonction de transfert de type hydrogramme unitaire s'est montree bien plus avantageuse qu'une approche physique. Finalement, nous avons etudie l'influence de la variabilite spatiale de la pluie, aussi bien a travers des indices globaux de non-uniformite pour les modeles globaux, qu'a travers des pluies reellement variees dans une version semi-distribuee de topmodel. Quel que soit le cas de figure, aucune amelioration significative n'est apparue

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Assaba, Mohammed. "La connaissance des pluies mensuelles au service de la modélisation hydrologique des apports mensuels en eau de surface : application à l'Algérie du Nord, au Sud de la France et à la Corse : thèse." Nice, 2004. http://www.theses.fr/2004NICE2015.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est double, il s'intéresse à la cartographie automatique des précipitations mensuelles, et à la modélisation hydrologique des apports mensuels en eau de surface. La démarche proposée pour la cartographie évènementielle des précipitations mensuelles consiste à valoriser l'information pluviométrique d'un mois donné par la connaissance régionale des paramètres statistiques des distributions mensuelles des précipitations. Les applications faites montrent la construction des cartes des pluies mensuelles médianes. Nous détaillons également la façon de construire les cartes événementielles. Nous montrons ensuite l'intérêt du modèle hydrologique GR2M. Ce modèle permet de rendre compte correctement des apports mensuels de bassins versants. Une analyse de la sensibilité montre que les paramètres de ce modèle sont accessibles avec une dizaine d'années d'observation des débits. Par contre les résultats deviennent décevants en climat semi-aride. Nous montrons également que ce modèle se prête bien à une utilisation distribuée
The objective of this work is double, it interested to the automatic mapping of monthly rainfall, and to the hydrological modeling of monthly discharges of surface water. The methodology suggested for the event cartography of monthly rainfall consists to valorise rainfall of one-month given information by the regional knowledge of statistical parameters of the monthly distributions of rainfall. The applications realised shows the establishment of the maps of the monthly median rains on the three areas. We also detailed the way of construction of the event. We show then the interest of hydrological model GR2M. This model makes it possible to know correctly of monthly discharges of basins. An analysis of the sensitivity shows that the parameters of this model are accessible with ten years of measured discharges. On the other hand the results become disappointing in semi-arid climate. We also show that this model is best adapted to a distributed use

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Sempere, Torres Daniel. "Calcul de la lame ruisselée dans la modélisation pluie-débit : limitations des approches globales et introduction simplifiée de la topographie et de la variabilité spatiale des pluies : applications aux bassins versants du Gardon d'Anduze et du Réal Collobrier." Phd thesis, Grenoble INPG, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00694027.

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Abstract:

Ce mémoire étudie les processus de production de la Pluie Efficace dans les modélisations globales (qui considèrent le bassin versant comme une seule entité) de la relation pluie débit à l'aide de la méthode DPFT. S'appuyant sur un ensemble de crues, celle méthode permet d'identifier une Fonction de Transfert moyenne pour le bassin et un jeu de Pluies Efficaces propres à chaque crue. Celles-ci sont ensuite utilisées afin d'optimiser la Fonction de Production. Dans une première étape, nous avons utilisé trois modèles représentant les grandes familles de modèles globaux de Fonction de Production, et nous avons mesuré leurs performances et limitations sur les données de deux bassins versants : le Gardon d'Anduze et le Réal Collobrier. Les résultats obtenus ont montré la nécessité d'introduire des informations complémentaires à celles données par la lame moyenne de Pluie Brute. Dans une deuxième étape, nous avons introduit de façon simplifiée la topographie du bassin et la variabilité spatiale de la pluie à l'aide de la fonction de répartition d'un indice topographique et d'un indice de concentration de la pluie tombée, et sous l'hypothèse que ces deux aspects jouent un rôle de second ordre par rapport à la description fournie par un modèle global. Les résultats obtenus ont permis de proposer des améliorations des modèles pluie-débit globaux, susceptibles d'être utilisés dans un contexte de prévision de crues.

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Cyr, Linda. "Apport des indices de végétation pour l'évaluation de la couverture du sol en vue d'une modélisation spatiale de l'érosion." Mémoire, Université de Sherbrooke, 1993. http://hdl.handle.net/11143/11136.

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Abstract:

Résumé : Au Québec méridional, la principale source de dégradation du sol est l'érosion causée par la pluie. L'augmentation de la monoculture en rangs dans les secteurs à topographie accidentée, tel que l'Estrie, accroît les risques d'érosion hydrique. En effet, ce type de culture laisse les champs à découvert, sans protection, au cours des mois de l'année les plus propices à l'érosion hydrique. On peut alors affirmer que les risques d'érosion varient en fonction de plusieurs facteurs, en particulier le degré de protection offert par le couvert végétal en place. Ainsi, pour l'amélioration du calcul des pertes de sol causée par l'érosion hydrique, il devient important de pouvoir calculer le plus précisément possible le pourcentage de couverture au sol de différentes cultures pour une saison végétative, en plus de l'érosivité des pluies dont l'agressivité varie dans le temps et dont l'effet est intimement relié au couvert en place. Des mesures radiométriques (CIMEL) et photographiques furent prises sur le terrain à intervalle d'environ dix jours pour six cultures dominantes. Les mesures radiométriques nous permettent de calculer les indices de végétation tandis que les photographies servent à estimer le taux de couverture végétale pour une saison végétative. L'utilisation d'images SPOT multidates va permettre de déterminer les relations entre les indices de végétation mesurés sur le terrain et ceux calculés avec l'imagerie satellitaire. Par la suite, la relation entre le taux de couverture et les indices de végétation pour chaque culture est établie. Les résultats démontrent différents comportements en terme de couvert, qui correspondent aux périodes de forts et faibles risques d'érosion hydrique pour une saison végétative. Il est également intéressant de constater que l'indice de végétation, en général, surestime le taux de couverture en début de saison et le sous-estime en fin de saison végétative. De plus, la sénescence pose un problème au calcul du taux de couverture à l'aide des indices de végétation, ces cerniers ayant été conçu pour l'estimation de la végétation verte vivante.|| Abstract : In southern Quebec, the main source of soil degradation is erosion induced by rain fall. The growing use of in-row crop planting practices in areas of rough terrain, such as The Eastern Townships, increases the risk of water erosion. These agricultural practices leave the bare soil with no protection during the months of high erosion risk. Erosion risks are related to several factors however, the main factor is the level of protection offered by the vegetation cover. To achieve more accurate results from the Universal Soil Loss Equation, the percentage of ground cover for different crop types should be calculated as precisely as possible, for an entire growing season. It is equally important to measure the strength and quantity of rainfall over the affected area. Field radiometric and photographic data were taken on an interval of approximately ten days for six main crop types. The radiometric measurements allow us to calculate the vegetation indices and the photographic measurements are used to calculate the amount of vegetal cover throughout a growing season. The use of multitemporal SPOT imagery assisted in establishing the relationship between the vegetation indices calculated from the field data, and the ones calculated from the satellite imagery. The relationship between the amount of vegetation ground cover and the vegetation indices for each crop type was then calculated. The results show different behaviours in terms of cover, which are related to the periods of high and low water erosion over a growing season. We can also observe that as a general rule the vegetation indices over-estimate the amount of vegetation ground cover at the beginning of the growing season and under-estimate it at the end. Senescent vegetation creates a problem when calculating the amount of ground cover with the indices since the indices were created to estimate living vegetation.

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Gibon, François. "Etude de la dynamique spatio-temporelle de l'humidité du sol : Applications du satellite SMOS au suivi de rendement agricole en Afrique de l'Ouest et à la correction des produits satellitaires de pluies." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAU013/document.

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Abstract:

L’humidité du sol à été déclarée Essential Climate Variable (ECV) en 2010 par l’European Space Agency (ESA) en support du travail du Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Évolution du Climat (GIEC). Dans des zones vulnérables comme l’Afrique de l’Ouest (agriculture faiblement irriguée et de subsistance, températures extrêmes et forte variabilité des précipitations), la valeur ajoutée d’informations concernant l’humidité du sol est importante, surtout dans un contexte de changement climatique. La première partie de ces travaux de thèse concerne la représentation de l'humidité en profondeur à grande échelle en utilisant le triptyque mesures in-situ/télédétection/modélisation. Ces 3 méthodes présentent chacune des limites: (i) la faible densité des réseaux in-situ (3 sites de mesures sur toute l'Afrique de l'Ouest), (ii) les estimations de SMOS uniquement en surface (0-5 cm) et (iii) les incertitudes des forçages de précipitation temps-réel utilisés dans les modèles de surface. Afin de réduire ces limitations, une méthode d'assimilation (filtre particulaire) des données SMOS à été implémentée dans un modèle de surface empirique (API) et comparées aux mesures in-situ AMMA-CATCH. Les résultats montrent une amélioration des humidités modélisée après assimilation. La seconde partie concerne l'impact des variations d'humidité du sol sur les rendements de mil. Une relation statistique a tout d'abord été déterminée à partir de données de rendements mesurés sur 10 villages autour de Niamey. Les résultats montrent que les anomalies d'humidité du sol sur 20 jours début Juillet et fin Août - mi Septembre (période reproductive et période de remplissage du grain), à une profondeur d'environ 30 cm, expliquent les variations de rendement mesuré à R2=0.77 sur l'ensemble de 9 villages. Cette relation à ensuite été appliquée à l'échelle du Niger à partir de données de rendement issues de la FAO et de cartes d'humidité en profondeur développées dans la première partie de la thèse. Les résultats montrent une corrélation à R2=0.62 sur les années 1998-2014. Puis la méthode a été appliquée à 3 autres pays du Sahel, montrant une corrélation de 0.77. La dernière partie de ces travaux concerne l'exploitation des résidus du schéma d'assimilation afin de réduire les incertitudes sur les précipitations. Les produits de précipitations satellites CMORPH, TRMM et PERSIANN, dans leur version temps-réel ont été comparées à des pluviomètres avant et après assimilation. Le résultat de cette étude montre une nette amélioration des intensités estimées. La méthode a ensuite été appliquée à un produit de précipitation utilisé au centre régional AGRHYMET pour le suivi agricole, le produit TAMSAT.Ces travaux de thèse ont permis d'approfondir les recherches concernant le potentiel des données d'humidité par satellite pour des applications agronomiques. Les perspectives de ces travaux portent principalement sur : (i) l'utilisation d'autres capteurs (SMAP, ASCAT, AMSR) pour augmenter la fréquence des observations d'humidité dans l'assimilation, (ii) sur des méthodes de désagrégation des coefficients pour la correction des précipitations à plus haute résolution spatiale et (iii) sur l'utilisation de données multispectrales (indices de végétation, température du sol, ...) pour un meilleur suivi des rendements
Soil moisture was declared Essential Climate Variable (ECV) in 2010 by the European Space Agency (ESA) in support of the work of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). In vulnerable areas such as West Africa (poorly irrigated and subsistence agriculture, extreme temperatures and high variability of rainfall), the added value of informations on soil moisture is important, especially in a changing climate. The first part of this thesis concerns the representation of root-zone soil moisture on a large scale using the triptych in-situ measurements / remote sensing / modeling. These 3 methods each have limitations: (i) the low density of in-situ networks (3 measurement sites throughout West Africa), (ii) SMOS estimates only at the surface (0-5 cm) and (iii) the uncertainties of the real-time precipitation forcing used in surface models. In order to reduce these limitations, an assimilation method (particle filter) of SMOS data has been implemented in an empirical surface model (API) and compared to AMMA-CATCH in-situ measurements. The results show an improvement of the humidities modeled after assimilation. The second part concerns the impact of soil moisture variations on millet yields. A statistical relationship was first determined from yield data measured in 10 villages around Niamey. The results show that the 20-day soil moisture anomalies at the beginning of July and the end of August - mid September (reproductive period and grain filling period), at a depth of about 30 cm, explain the variations in yield measured at R2=0.77. This relationship was then applied to the Nigerien scale from FAO yield data and in-depth moisture maps developed in the first part of the thesis. The results show a correlation at R2=0.62 over the years 1998-2015. Then, the method was apply to 3 other sahelian countries, showing a agreement of 0.77. The last part of this work concerns the exploitation of the residuals of the assimilation scheme in order to reduce the uncertainties on the precipitations. The satellite precipitation products CMORPH, TRMM and PERSIANN, in their real-time version, were compared to rain gauges before and after assimilation. The result of this study shows a marked improvement in the estimated precipitations intensities. The method was then applied to a precipitation product used at the AGRHYMET regional center for agricultural monitoring, the TAMSAT product.This thesis work has led to further research into the potential of satellite moisture data for agronomic applications. The perspectives of this work mainly concern: (i) the use of other sensors (SMAP, ASCAT, AMSR) to increase the frequency of the observations of humidity in the assimilation, (ii) on methods of disaggregation of the coefficients for the correction of precipitation at higher spatial resolution and (iii) the use of multispectral data (vegetation indices, soil temperature, ...) for a better monitoring of yields

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Voignier, Pierre. "Influence de la structure spatiale des pluies et du bassin versant sur les écoulements en réseau : approche à l'aide du logiciel EAUSER : Application à Saint-Etienne." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838436.

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Abstract:

La thèse est structurée en trois chapitres. Dans le premier, on rappelle brièvement le contexte historique et législatif de l'évolution de l'assainissement en Europe. Le deuxième chapitre s'intéresse à l'étude diagnostic du réseau d'assainissement de la ville de Saint-Etienne, tant sur les plans quantitatif que qualitatif. Pour cela, nous développons un logiciel de simulation dont l'originalité réside dans sa structure informatique. Nous effectuons une étude de la pluviométrie locale, nous localisons les points de dysfonctionnement par la simulation et nous analysons l'impact des rejets stéphanois en phosphore sur la qualité des eaux de la Loire. Le troisième chapitre essaie par des développements méthodologiques de répondre aux questions soulevées précédemment, tout d'abord par une étude visant à caractériser les structures spatiales des pluies en utilisant des techniques issues de l'analyse de données, ensuite par une étude de sensibilité du modèle d'écoulement à la distribution spatiale de la pluie, au coefficient de ruissellement et au temps de réponse de bassins versants élémentaires, enfin par une dernière étude visant à déterminer la localisation optimale du réseau de pluviographes, en utilisant la technique du krigeage, en y intégrant la structure spatiale de la pluie et les coefficients de ruissellement des bassins versants

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Leviandier, Thierry. "Modélisation Pluie-débit Durée Fréquence." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00360116.

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Abstract:

Le coe ur du mémoire concerne l'enchaînement intégré de la modélisation stochastique des pluies et de la modélisation des débits et autres flux associés.
Une première partie traite de l'aspect spatial des transferts, visant à exprimer sous une forme très synthétique la structure arborescente du réseau hydrographique. Elle suffit à transcrire des effets d'échelle et les grands contrastes internes au bassin versant concernant la fonction de production, ce qui asseoit une méthode de régionalisation efficace. Une variante plus réaliste dans la représentation de l'hydraulique permet de représenter l'atténuation hydraulique au sein d'un bassin versant.
La modélisation stochastique de la pluie (CECP) procède par désagrégation de la pluie totale d'un épisode en sous épisodes. Cette décomposition \textit{quantité} x \textit{forme} permet d'utiliser des fonctions monotones à forme donnée, et donc d'inverser le modèle ou de calculer facilement des probabilités conditionnelles, opérations généralement impossibles avec d'autres modèles. Le modèle n'est donc pas restreint à une utilisation en simulation, mais permet un calcul explicite (numérique) des fréquences rares.
Les probabilités conditionnelles se révèlent par ailleurs une représentation conjointe des aspects dynamiques et probabilistes que l'on propose d'appeler modèle pluie-débit-durée-fréquence, et qui manifeste l'existence de durées critiques dépendantes de la fréquence. On propose par ailleurs une formulation approchée, sous forme de loi dérivée, c'est à dire une distribution de probabilité dont les paramètres sont les paramètres de la transformation pluie-debit.
Pour estimer ce modèle dans des conditions variées de disponibilité de l'information, on propose d'utiliser l'information de Kullback-Leibler, avec une adaptation pour les valeurs extrêmes.

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Cassé, Claire. "Impact du forçage pluviométrique sur les inondations du fleuve Niger à Niamey : Etude à partir de données satellitaires et in-situ." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30236/document.

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Abstract:

Depuis le développement des mesures satellites de nombreuses missions spatiales sont dédiées au suivi de l'atmosphère et de la surface terrestre. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre de la mission Megha-Tropiques dédiée au cycle de l'eau et de l'énergie en zone tropicale. L'objectif est d'évaluer le potentiel des estimations de précipitation par satellite pour des applications hydrologiques en zone tropicale. Les Tropiques réunissent les plus grands fleuves du globe, mais ne bénéficient pas de réseaux d'observation in-situ denses et continus permettant une gestion intégrée efficace de la ressource et des systèmes d'alertes. Les estimations des précipitations issues des systèmes d'observation satellite offrent une alternative pour ces bassins peu ou pas instrumentés et souvent exposés aux extrêmes climatiques. C'est le cas du fleuve Niger, qui a subi une grande variabilité climatique depuis les années 1950, mais aussi d'importants changements environnementaux et hydrologiques. Depuis les années 2000, le Niger moyen connaît une recrudescence des inondations pendant la période de crue Rouge (engendrée par ses affluents sahéliens pendant la mousson). A Niamey, des niveaux record de hauteur d'eau et de période d'inondation ont été enregistrés en 2003, 2010, 2012 et 2013, engendrant de nombreuses pertes humaines et matérielles. Ces travaux analysent l'influence du forçage pluviométrique sur les inondations liées à la crue Rouge à Niamey. Une gamme de produits pluviométriques (in situ et satellite) et la modélisation hydrologique (ISBA-TRIP) sont combinés pour étudier : (i) l'apport des produits satellite pour diagnostiquer la crue Rouge récente, (ii) l'impact des caractéristiques des produits et de leurs incertitudes sur les simulations et enfin (iii) l'évaluation du rôle des précipitations, face aux changements de conditions de surface, dans l'évolution de la crue Rouge à Niamey depuis les années 1950. L'étude a mis en évidence l'impact des caractéristiques des estimations des précipitations (cumul, intensité et distribution spatio-temporelle) sur la modélisation hydrologique et le potentiel des produits satellites pour le suivi des inondations. Les caractéristiques des précipitations se propageant dans la modélisation, la détection des inondations est plus efficace avec une approche relative à chaque produit plutôt qu'avec un seuil absolu. Ainsi des produits présentant des biais peuvent être envisagés pour la simulation hydrologique et la détection des inondations. Le nouveau produit TAPEER de la mission MT présente un fort potentiel hydrologique, en 2012 et pour la zone d'étude. D'autre part, l'étude de la propagation de l'erreur associée à ces précipitations a mis en évidence, la nécessité de déterminer la structure du champ d'erreur pour l'utilisation d'une telle information en hydrologie. Enfin la modélisation a été utilisée comme levier pour décomposer les sensibilités de la crue Rouge aux variations des précipitations et des conditions de surface. Pour simuler les changements hydrologiques entre les périodes 1953-1982 et 1983-2012, les changements d'occupation du sol et d'aire de drainage doivent être pris en compte. Puis les variations des précipitations peuvent expliquer les changements majeurs décennaux et annuels entre les années 1983 et 2012
Since the development of satellite based remote sensing in the 1970s, many missions have been dedicated to monitoring the terrestrial atmosphere and surfaces. Some of these satellites are dedicated to the Tropics with specific orbits. Megha-Tropiques (MT) is devoted to the water and energy cycle in the tropical atmosphere and provides an enhanced sampling for rainfall estimation in the tropical region. This PhD work was initiated within MT hydro-meteorological activities, with the objective of assessing the hydrological potential of satellite rainfall products in the Tropics. The world most important rivers lay in tropical areas where the in situ observation networks are deficient. Alternative information is therefore needed for water resource management and alert systems. The present work focuses on the Niger River a basin which has undergone drastic climatic variations leading to disasters such as droughts and floods. Since 1950, the Niger has been through 3 main climatic periods: a wet period (1950-1960), a long and intense drought period (1970-1980) and since 1990 a partial recovery of the rainfall. These climatic variations and the anthropic pressure, have modified the hydrological behaviour of the basin. Since 2000, the middle Niger River has been hit by an increase of floods hazards during the so-called Red flood period. In Niamey city, the highest river levels and the longest flooded period were recorded in 2003, 2010, 2012 and 2013, leading to heavy casualties and property damage. This study combines hydrological modelling and a variety of rainfall estimation products (satellite and in-situ) to meet several objectives: (i) the simulation of the Niamey Red flood and the detection of floods (during the recent period 2000-2013) (ii) the study of the propagation of satellite rainfall errors in hydrological modelling (iii) the evaluation of the role of rainfall variability, and surface conditions, in the changes of the Red flood in Niamey since the 50s. The global model ISBA-TRIP, is run with a resolution of 0.5° and 3h, and several rainfall products were used as forcing. Products derived from gauges (KRIG, CPC), pure satellite products (TAPEER, 3B42RT, CMORPH, PERSIANN) and mixed satellite products adjusted by rain gauges (3B42v7, RFE2, PERSIANN-CDR). This work confirms the hydrological potential of satellite rainfall products and proposes an original approach to overcome their biases. It highlights the need for documenting the errors associated with the rainfall products and the error structure. Finally, the hydrological modelling results since the 1950s have given a new understanding of the relative role of rainfall and surface conditions in the drastic increase of flood risk in Niamey

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HREICHE, ANTOINE. "Modélisation conceptuelle de la transformation pluie-débit dans le contexte méditerranéen." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004188.

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Abstract:

Le modèle conceptuel pluie-débit journalier MEDOR a été développé pour le milieu méditerranéen. L'analyse de sensibilité des processus hydrologiques aux caractéristiques du milieu et du climat lui confère une conception spécifique. Ce modèle à quatre paramètres a été élaboré à partir des données de six bassins méditerranéens, français et libanais. Son calage au moyen du critère de Nash pose des problèmes d'equifinalité. Le balayage exhaustif de l'espace critère montre l'existence de relations entre paramètres de production d'une part et ceux de transfert d'autre part. Un critère à échéance variable détermine la relation d'equifinalité de production, à partir des seuls cumuls annuels de pluie et de débit et de la structure stochastique journalière de la pluie.
Couplé à un modèle stochastique adimensionnel de pluie, MEDOR génère une surface représentative des coefficients d'écoulement des bassins dans l'espace des paramètres. Cinq zones ont été définies sur le pourtour méditerranéen avec leurs surfaces de référence. MEDOR possède des propriétés d'agglomération spatiale et temporelle. Les paramètres du modèle pour un bassin formé de l'union de plusieurs sous bassins sont déterminés par des lois d'agglomération utilisant les paramètres de chacun d'eux. Un des paramètres de la fonction de production est lié à la profondeur utile du sol, ce qui permet de transformer le modèle global en un modèle semi-distribué. L'extension à un nombre plus important de bassins permettrai de préciser la signification des paramètres, et donc d'envisager une application à des bassins non jaugés.

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Hreiche, Antoine. "Modélisation conceptuelle de la transformation pluie-débit dans le contexte méditerranéen." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20081.

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Salahshour, Dehchali Jamshid. "La modélisation de la transformation pluie - débit sur les bassins versants périurbains." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0059.

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Abstract:

Actuellement, à la périphérie des agglomérations, se développe une forme urbaine particulière, constituée d'un mélange d'habitat individuel plus ou moins diffus de zones d'activité et de commerce, etc…, occupant peu à peu des zones cultivées ou naturelles. Les bassins versants possédant ce type d'occupation des sols, que nous qualifierons de périurbains, ont un fonctionnement hydrologique spécifique. Ce fonctionnement est caractérisé par la coexistence de deux types de surfaces aux comportements très différents et de deux systèmes d’écoulement en interaction (le réseau hydrographique naturel et le réseau d'assainissement pluvial). L'objet de cette étude est la mise au point d'un modèle permettant la représentation du comportement hydrologique des bassins versants périurbains, en particulier vis-à-vis des phénomènes de ruissellement. Le modèle devra être capable de représenter de façon continue l’évolution du comportement du bassin versant au fur et à mesure de son urbanisation. Le modèle proposé se compose de trois modules : un module urbain, un module rural et un module déversoir d'orage. Le module urbain représente le fonctionnement de la partie urbaine du bassin versant périurbain, le module rural celui de la partie rurale et le module déversoir d'orage permet d'estimer la quantité d'eau du réseau urbain qui se déverse dans le milieu rural. L'étude de sensibilité du modèle, effectuée pour différents types de pluies (faible, moyenne et forte) a permis de réduire à 12 le nombre de paramètres de calage. Le modèle a ensuite été calé et validé en utilisant les données hydrologiques de quatre sites expérimentaux (deux Sites urbains, un site rural et un site péri urbain). Les résultats obtenus montrent que le module urbain simule très bien la transformation de la pluie en écoulement pour les pluies faibles et moyennes. Le module rural simule de façon satisfaisante la réponse hydrologique de la partie rurale. Enfin, l'ensemble du modèle donne des résultats également satisfaisants pour les pluies faibles et moyennes sur le bassin périurbain testé. En raison de la non disponibilité de données observées sur des pluies fortes, aucune validation du modèle n'a été faite pour ce type de pluie
Currently, at the periphery of agglomerations, a particular urban form is developing, constituted of an individual more or less diffuse habitat mix of activities and trade zones, etc. , gradually occupying natural or cultivated zones. The catchment areas possessing this type of land use, which we will qualify as periurban, have a specific hydrological mechanism. This mechanism is characterized by the coexistence of two types of surfaces with very different behaviors and two systems of flow in interaction (the natural hydrographic network and the storm sewer system). The abject of this study is the development of a model allowing the representation of the hydrological behavior of the periurban watersheds, especially vis a vis the runoff phenomena. The model must be able to represent in a continuous manner the evolution of the watershed behavior along with its urbanization. The proposed model is composed of three modules: an urban module, a rural module and an overflow device module. The urban module represents the functioning of the urbanized part of the peri urban watershed, the rural module that of the rural part, and the storm overflow module allows the estimation of the quantity of water to be rejected from the urban sewer system to natural (rural) milieu. The study of the model's sensitivity, undertaken for different types of rainfall (low, average and high) has allowed to reduce to 12 the number of calibration parameters. The model was then calibrated and validated by using hydrological data from four experimental sites (two urban sites, one rural site and one periurban site). The results obtained show that the urban module simulates very well the transformation of the rainfall to discharge for average and low rainfall. The rural module simulates the hydrological responses of the rural part satisfactorily. Finally, the totality of the model gives satisfactory results for average and low rainfall for tested periurban catchment. Because of the non-availability of data observed on high rainfall, no validation of the model has been do ne for this type of rain

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Liu, Zhongxun. "Modélisation des signatures radar des tourbillons de sillage par temps de pluie." Thesis, Toulouse, ISAE, 2013. http://www.theses.fr/2013ESAE0015/document.

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Abstract:

La surveillance des turbulences de sillage par radar en temps de pluie présente un intérêt à la fois pratique et scientifique. Cette thématique a été traitée à travers trois étapes successives.Tout d’abord, le mouvement et la distribution des gouttes d’eau dans les vortex ont été modélisés et simulés. A partir de l’équation de la dynamique appliquée sur une goutte d’eau, une méthode de calcul de la trajectoire des gouttes d’eau et de leur concentration dans les turbulences de sillage a été proposée. Ensuite, deux simulateurs de réponse radar des gouttes d’eau dans et autour des vortex ont été proposés. Ces deux simulateurs ont été utilisés pour reproduire des configurations expérimentales, et une comparaison préliminaire avec les mesures a montré une concordance intéressante entre mesures et simulations en bande X et W. Enfin, l’interprétation de la signature radar des gouttes de pluie dans les vortex a été présentée. La dépendance de la signature envers différents paramètres, à savoir l’intensité de précipitation, la circulation des vortex et les paramètres radar, a été étudiée pour des turbulences de sillage générées par différents types d’avions. Une méthode de détection des turbulences de sillage basée sur la largeur du spectre Doppler des gouttes de pluie et un algorithme permettant d’estimer les caractéristiques des turbulences de sillage ont été proposées. La signature radar des turbulences de sillage par temps de pluie a été modélisée et analysée dans cette thèse. Les résultats de simulations ont démontré les capacités du radar pour la détection de ces turbulences. Les méthodes développées dans cette thèse pourront être utilisées pour le dimensionnement de systèmes radar dédiés à la surveillance des turbulences de sillage par temps de pluie
Nvestigation on radar monitoring of wake vortices in rainy weather is of both scientific and practical interests. This topic hasbeen tackled through three successive steps during this thesis.Firstly, the motion of raindrops in wake vortices has been modeled and simulated. The equation of the motion has been derived and the methodology to compute the raindrops' trajectory and distribution in the flow induced by the wakevortices has been proposed. Secondly, two simulators have been developed for evaluating the radar signatures of raindropsin wake vortices. Those simulators have been used to reproduce experimental configurations and the comparison betweenmeasured and simulated signature has shown an interesting agreement at X and W band. Lastly, the interpretation of radarsignatures of raindrops in wake vortices has been presented. The dependence of radar signatures on rain rate, vortexcirculation and radar parameters has been studied. A wake vortex detection method based on the analysis of Dopplerspectrum width of raindrops and a methodology to estimate the wake vortex characteristics have been proposed.The radar signatures of wake vortices in rainy weather have been modeled and analyzed in this thesis. The simulationresults have demonstrated the capability of radar to detect wake vortex in rainy weather. The methodologies developed inthis thesis can be further exploited for designing new wake vortex radar systems

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Emmanuel, Isabelle. "Evaluation de l'apport de la mesure de pluie par radar météorologique pour la modélisation pluie-débit de petits bassins versants." Phd thesis, Ecole centrale de Nantes, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00709754.

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Abstract:

Le lien entre la variabilité spatiale de la pluie et la réponse hydrologique des bassins versants devient un sujet important au moment où l'usage des images radar météorologique se développe. Ce développement soulève la question suivante : quel niveau de détails faut-il prendre en compte pour la distribution spatiale des précipitations en modélisation pluie-débit ? Cette question a été abordée par de nombreuses études mais aucune conclusion claire n'a encore été établie. L'objectif de cette thèse est d'évaluer dans quel contexte une connaissance détaillée des précipitations est pertinente pour la modélisation des débits à l'exutoire de bassins versants de quelques dizaines à quelques centaines de km² et, ceci, en procédant par simulation. Afin de limiter les erreurs de modélisation et de mesure de pluie, de contrôler la variabilité spatiale des précipitations ainsi que les caractéristiques et le fonctionnement hydrologique des bassins versants, une chaîne de simulation, comprenant un simulateur de pluie, un simulateur de bassins versants et un modèle pluie-débit distribué, a été utilisée. Deux niveaux de connaissance des champs pluvieux ont été considérés : une connaissance détaillée et une moyennée. Les résultats des tests réalisés indiquent que la prise en compte de la variabilité spatiale des champs pluvieux peut représenter une plus-value pour estimer les débits, plus-value qui est cependant dépendante des caractéristiques des champs pluvieux et des bassins versants. Une étude de cas, effectuée sur un vrai bassin versant et en utilisant des champs pluvieux mesurés par radar, nous a permis d'aborder la vérification de la pertinence des résultats obtenus par simulation.

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Kabouya, Messaouda. "Modélisation pluie-débit aux pas de temps mensuel et annuel en Algérie septentrionale." Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA112376.

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Abstract:

La presente recherche a consiste en l'elaboration d'un modele pluie-debit pour l'estimation des ressources en eau superficielles de l'algerie septentrionale. Deux approches de modelisation ont ete utilisees: la modelisation lineaire et la modelisation conceptuelle. Dans les deux approches nous nous sommes efforces de rechercher un modele pluie-debit satisfaisant aux objectifs suivants: commodite de calage d'ou la necessite d'un modele parcimonieux; generalite d'emploi impliquant un modele robuste; clarte de fonctionnement exigeant un modele tres simple; simplicite dans l'acquisition des donnees ce qui suppose un modele global et enfin possibilite d'application du modele a des bassins non jauges ce qui interdit un nombre de parametres trop important. Un premier modele lineaire visant la determination du debit annuel a partir d'une pluie annuelle et de sa repartition entre les mois a ete mis au point. Cependant les resultats obtenus par cette approche etant assez pauvres, nous avons choisi une analyse un peu plus conceptuelle et avec la prise en compte systematique des donnees au pas de temps mensuel. Dans cette demarche, nous avons construit, par une recherche systematique, un modele mensuel rustique a trois parametres dont l'elaboration a ete justifiee point par point par une meilleure efficacite des resultats fournis sur une soixantaine de bassins versants. La comparaison des resultats des deux approches a montre la nette superiorite du modele conceptuel

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Rakem, Yasmina. "Analyse critique et reformulation mathématique d'un modèle pluie-débit (GR4)." Marne-la-vallée, ENPC, 1999. http://www.theses.fr/1999ENPC9937.

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Abstract:

GR4J est un modèle pluie-débit, empirique, global développé au CEMAGREF et au CEREVE. Il fonctionne au pas de temps journalier et possède quatre paramètres. Il permet, à partir de séries de pluies journalières et d'évaporations décadaires moyennes, de générer des débits journaliers à l'exutoire d'un bassin versant. Le but principal de ce travail consistait en l'extension du modèle en temps continue. Ce dernier tel qu'il est formulé ne se prêtait pas à un tel exercice. Le principal résultat original de cette thèse est la détermination d'une nouvelle version du modèle en substituant les expressions mathématiques de la version originale par des expressions continues et différentiables où certains paramètres (paramètres non liés au temps) sont stables par rapport aux pas de temps de discrétisation du modèle. La nouvelle version simple ainsi mise au point a été appliquée sur un échantillon de 60 bassins versants. Les résultats ont été comparés à ceux de la version originale et montrent une performance comparable de cette version à la version originale et présente une amélioration sensible des critères de qualité. Elle offre aussi de nouvelles perspectives quand à la régionalisation du modèle et donc son extension aux bassins non jaugés. En effet, dans cette version il semblerait possible de distinguer les paramètres dépendant du temps de ceux qui peuvent être reliés aux caractéristiques physiques des bassins. Certes, nos validations ont été faites sur des pas de temps supérieurs à la journée, mais une étude complémentaire à ce travail peut être menée sur des pas de temps plus fins. Autre particularité de cette version est son extension à différents pas de temps pour des applications en hydrologie qui nécessitent parfois des échelles de temps diverses.

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Bassette, Céline. "Modélisation 3-D de l'interception de la pluie par le bananier:effets des caractéristiques physiques du couvert sur les flux d'eau et d'énergie cinétique transmis au sol." Antilles-Guyane, 2005. http://www.theses.fr/2004AGUY0123.

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Abstract:

La culture bananière d'exportation ,dans les conditions de forte pluviométrie ,a un caractère intensif avec des épandages importants de fertilisants N,P,K (ntrates,phosphates et potassium) et de produits phytosanitaires contre les nématodes,les insectes et la cercosporiose. Ces intrants déposés en granulés au pied des bananiers ou pulvérises aux-dessus des bananeraies sous forme d'aérosols peuvent être entrainés par lessivage et transportés par ruissellement et infiltration vers les cours d'eau et dans les sols,constituant ainsi un risque pour l'environnement et la santé humaine. L(archirecture du bananier redistribue fortement les pluies et forme des flux localisés en écoulement le long du pseudo-tronc (stemflow) et sous le feuillage (throughfall). Afin de limiter le lessivage d'intrants et de proposer des techniques de culture plus respectueuses de l'environnement,il etait important d'identifier les zones de flux maximaux sous bananier. Nous avons utilisé DROP,un modèle combinant un modèle architectural de plante (alimenté par digitalisation) et un modèle de distribution de pluie prenant en compte les proprétés physiques des feuilles et de la pluie qui fournit les cartographies 2-D des distributions d'eau au sol sous les plantes
Industrial banana cropping in high rainfall conditions used high input rates for fertilisation and pest control(nematodes,insects and fungi). These granule spread to the soil near plant collars or liquid sprayed on the leaves can be leached and carried to surface or ground waters by run-off and infiltration ,threatening and human health. As banana architecture provide important rainfall redistribution as stemflow and throughfall ,it became a major issue to locate and quantify fluxes below the plants to limit input leaching and help in the design of environnmental-friendly practices. We used the DROP model that combined plant architecture from digitising and rainfall ditribution simulation according to the plant physical propertise. This model provided 2-D maps of water distribution below plants

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Moussu, François. "prise en compte du fonctionnement hydrodynamique dans la modélisation pluie débit des systèmes karstiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00735153.

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Abstract:

Les systèmes karstiques ont longtemps été étudiés par des analyses statistiques issues du traitement du signal. Plus récemment, des tentatives de modélisation hydrologique ont été réalisées sur ces systèmes, avec des succès mitigés. Cette thèse allie deux domaines de recherche, l'hydrologie et l'hydrogéologie karstique. Dans ce mémoire, nous utilisons les analyses du signal dans le but d'améliorer les performances et le réalisme des modèles pluie-débit calés sur ces systèmes karstiques. Pour cela nous nous appuyons sur un échantillon de quatorze systèmes karstiques et un ensemble de quatre modèles hydrologiques à réservoirs. La première étape nous a permis de dresser un bilan de l'état de la modélisation pluie-débit appliquée aux systèmes karstiques dans un contexte d'évaluation des performances classiques s'appuyant sur le schéma standard des moindres carrés des erreurs. Globalement les quatre modèles pluie-débit parviennent à modéliser correctement la majorité des systèmes karstiques étudiés. Dans une deuxième étape, nous avons développé une méthodologie originale prenant en compte les caractéristiques hydrodynamiques de ces systèmes déduites d'analyses statistiques classique en hydrogéologie karstique. En effet, notre objectif n'est pas seulement d'avoir de bonnes performances sur le schéma standard des moindres carrés des erreurs, mais aussi de respecter les caractéristiques hydrodynamiques particulières de ces systèmes. Pour cela, nous avons développé des outils afin de prendre en compte les caractéristiques spécifiques à ces systèmes selon deux axes : * Contraindre la structure des modèles à partir d'informations issues de l'analyse du fonctionnement du système. Pour cela, nous avons utilisé le coefficient de tarissement issu de l'analyse des récessions. Le résultat est un schéma d'optimisation semi automatique des paramètres dans lequel un des paramètres est prescrit par l'analyse préliminaire et les autres sont calés automatiquement. Cette démarche confère au modèle résultant une représentation du fonctionnement hydrodynamique des systèmes karstiques plus en accord avec la connaissance a priori que l'on a de ces systèmes. * Contraindre les paramètres des modèles et leur capacité à représenter le fonctionnement des systèmes karstiques. Pour cela, nous avons développé une méthodologie de calage multi-objectif afin d'évaluer les performances des modèles à reproduire d'une part le débit observé mais aussi les propriétés hydrodynamiques. La démarche de comparaison de différentes stratégies de calage a ainsi permis d'améliorer la qualité de l'ajustement entre les fonctions d'autocorrélation des débits simulés et observés, tout en conservant des valeurs raisonnables selon le schéma standard des moindres carrés des erreurs Cette approche permet en outre de réduire les incertitudes sur les paramètres par rapport aux stratégies de calage mono-objectif. Enfin, nous avons tenté de rendre compte de la diversité de structure et de comportement des systèmes sur la base des paramètres issus du calage des modèles pluie-débit. Ces paramètres ont été comparés d'une part à ceux couramment employés en hydrogéologie karstique (Classification de Mangin) et d'autre part aux paramètres des modèles représentatifs de bassins non karstiques.

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Guillot, Gilles. "Modélisation statistique des champs de pluie sahéliens : application à leur désagrégation spatiale et temporelle." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10226.

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Abstract:

La resolution couramment atteinte par les donnees pluviometriques derivees des mesures satellitales ou des sorties de modeles de circulation generale atmospherique (m. C. G. A) sur la zone sahelienne, est de l'ordre de 1 1, sur des pas de temps correspondant a la duree de vie des systemes convectifs. Ces echelles sont incompatibles avec les echelles de la modelisation hydrologique, particulierement dans cette region, ou les pluies principalement d'origine convective, presentent une forte variabilite spatiale et temporelle. Le travail presente a consiste a developper et valider un modele des champs de pluie saheliens, permettant d'utiliser l'information de grande echelle fournie par un satellite ou un m. C. G. A, pour simuler de champs de pluie a une plus haute resolution. Les bases de ce modele proviennent de l'analyse du jeu de donnees de l'experience epsat-niger. Il s'appuie sur trois composantes : (i) une representation geostatistique des champs spatiaux au pas de temps de l'evenement, (ii) un modele de la cinematique des systemes convectifs, (iii) un modele statistique a quatre parametres des hyetogrammes. Ce modele est developpe dans un cadre mathematique qui maintient une coherence entre les proprietes observees a differentes echelles. De ce fait, il peut etre utilise pour realiser des simulations conditionnees par des valeurs pluviometriques de grande echelle.

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Archambault, Fabien. "Vers une modélisation plus réaliste des systèmes biologiques." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10037/document.

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Abstract:

La plupart des fonctions énergie potentielle utilisées pour simuler les systèmes biologiques complexes ne traitent qu'implicitement la polarisation électronique et ce, de façon très incomplète. Bien qu'efficaces pour un large éventail d'applications, ces champs de force atteignent rapidement leurs limites dès lors que les effets de polarisation électronique sont importants. Tel est le cas par exemple au site actif des métalloprotéines où l'ion métallique polarise fortement son environnement. Dans cette thèse, j'ai développé une approche basée sur la mécanique quantique pour obtenir des paramètres d'un champ de force polarisable ayant pour composantes des charges, des polarisabilités distribuées d'ordre zéro et un (isotrope) et un potentiel de van der Waals décrit par une fonction de Buckingham. L'énergie d'induction peut être atténuée par une fonction de Tang et Toennies pour décrire l'énergie d'échange-induction. Cette approche a été effectuée avec succès pour l'interaction d'ions avec l'eau et le benzène mais aussi dans le cas d'un dimère d'eau. Une première étude des résultats en dynamique moléculaire montre que les paramètres obtenus en phase gazeuse peuvent se transférer pour les simulations en phase condensée
Most of the energy potential functional used in biological systems only treat electronic polarization implicitely and this, in an incomplete way. Even very effective for many applications, those force fields reach there limits when the polarization effects are important. This is the case, for example, at the active site of metalloproteins where the metallic ion heavily polarizes its environment. We will present a strategy to take into account the polarization through polarizability distributed on atoms obtained by quantum chemical calculations. The interaction energies have been compared with a reference SAPT (\textit{Symmetry Adapted Perturbation Theory}) calculation which permits to expand the interaction in electrostatics, induction and van der Waals contributions. I will present the interaction of ions with water, benzene and also water dimer interactions. Preliminary results in molecular dynamics seems to confirm that gas phase parameters can be transfered to condensed phase

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Loumagne, Cécile. "Prise en compte d'un indice de l'état hydrique du sol dans la modélisation pluie-débit." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112283.

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Abstract:

La présente recherche a consisté à étudier dans quelle mesure l'introduction de mesures directes de l'état hydrique du sol, non prises en compte jusqu'ici en simulation, permettait d'améliorer la prévision des débits sur un petit bassin versant. On constate que dans la plupart des modèles hydrologiques à réservoirs, une représentation imparfaite de la fonction de production à l'échelle du bassin, rend difficile la simulation des débits, notamment lors des périodes de transition. Nous avons donc comparé à l'aide d'un modèle très simple, appliqué au bassin de l'ORGEVAL, l'approche classique qui calcule à partir de méthodes indirectes l'état du réservoir sol et l'approche proposée qui remplace ces calculs par des masures de l'état hydrique du sol. La comparaison a mis en évidence aussi bien en simulation qu'en prévision, la supériorité de la deuxième approche, la première approche ne traduisant pas entièrement la réalité complexe des processus de transformation pluie-débit. Ces résultats montrent l'intérêt d'intégrer dans un modèle de prévision, un indice de l'état hydrique du sol mesuré ponctuellement et à pas de temps fin tout au long du cycle hydrologique.

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Grelat, Delphine. "Crues des hauts bassins de la Loire : modélisation géographiquement distribuée, Mike SHE : évaluation et perspectives." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066528.

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Lerat, Julien. "Quels apports hydrologiques pour les modèles hydrauliques ? : vers un modèle intégré de simulation des crues." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00392240.

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Abstract:

Les modèles hydrauliques sont couramment utilisés pour l'aménagement des rivières et la prévention des dommages liés aux inondations. Ces modèles calculent les hauteurs d'eau et débits sur un tronçon de rivière à partir de sa géométrie et des conditions aux limites du système: débit à l'amont du tronçon, débits d'apports latéraux provenant du bassin intermédiaire et hauteurs d'eau à l'aval. Lorsque le tronçon est long, les apports latéraux deviennent conséquents tout en demeurant rarement mesurés car provenant d'affluents secondaires. L'évaluation de ces apports constitue alors une étape essentielle dans la simulation des crues sous peine de fortes sous ou surestimations des variables hydrauliques. Cette thèse a pour objectif principal d'identifier une méthode de complexité minimale permettant de reconstituer ces apports. Nos travaux s'appuient sur un échantillon de 50 tronçons de rivière situés en France et aux Etats-Unis sur lesquels les apports latéraux ont été estimés à l'aide d'un modèle hydrologique semi-distribué connecté avec un modèle hydraulique simplifié.

Une méthode automatisée de découpage du bassin intermédiaire en sous-bassins a d'abord été élaborée afin de faciliter la construction du modèle hydrologique sur les 50 tronçons de rivière. Des tests de sensibilité ont été menés sur le nombre de sous-bassins, la nature uniforme ou distribuée des entrées de pluie et des paramètres du modèle hydrologique. Une configuration à 4 sous-bassins présentant des pluies et des paramètres uniformes s'est avérée la plus performante sur l'ensemble de l'échantillon.

Enfin, une méthode alternative de calcul des apports latéraux a été proposée utilisant une transposition du débit mesuré à l'amont et une combinaison avec le modèle hydrologique.

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Marchandise, Arthur. "Modélisation hydrologique distribuée sur le Gardon d'Anduze : étude comparative de différents modèles pluie-débit, extrapolation de la normale à l'extrême et tests d'hypothèses sur les processus hydrologiques." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20254.

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Abstract:

Les bassins cévenols (Sud de la France) sont soumis en automne à des événements pluviométriques intenses à l’origine de crues « éclair » dévastatrices, comme le montre l'exemple de la crue de septembre 2002. En termes de protection des populations, la prévision à court terme de ces épisodes est un enjeu majeur. Les modèles pluie-débit constituent un des outils pour la prévision, et restent encore largement perfectibles en extrapolation temporelle (vers les extrêmes) et spatiale (transposition à des bassins non jaugés). Ces deux aspects sont étudiés dans ce travail, à travers une analyse des performances des modèles de la normale à l'extrême, et une interprétation de ces performances. Le site d'étude est le bassin du Gardon d'Anduze (545 km2). Dans un premier temps, 3 modèles spatialisés ont été calés et validés sur un échantillon d'une trentaine de crues observées entre 1972 et 2003. Ces modèles s'appuient sur des processus de nature différente : ruissellement hortonien par dépassement de la capacité d’infiltration des sols pour ALTHAIR, ruissellement sur sols saturés pour TopModel, relation empirique entre cumul de pluie et coefficient de ruissellement pour SCS. Les performances de ces modèles sont globalement équivalentes, et montrent que des modèles a priori différents peuvent être contraints numériquement afin de reproduire les crues de façon satisfaisante. Néanmoins, les valeurs des paramètres des modèles susceptibles de recevoir une interprétation physique diffèrent sensiblement des valeurs mesurables sur le terrain. Dans un second temps, on s'intéresse à l'origine de ces différences, et on teste des hypothèses liées à la variabilité spatiale des épaisseurs de sol et des déficits en eau. Ces hypothèses sont étudiées à l'aide d'un modèle bi-couches à base mécaniste : TOPKAPI. Différentes distributions spatiales d’épaisseurs de sol sont générées; elles montrent la sensibilité du modèle à la nature (distribution aléatoire ou distribution corrélée) et aux propriétés (variance en particulier) de la distribution. Les valeurs des paramètres ajustés sur le sous-bassin de Saumane (101 km2), en particulier la conductivité hydraulique Ks, sont modifiées lorsqu’on introduit une variabilité des épaisseurs de sol. Elles se rapprochent de leur estimation sur le terrain. La connaissance de la variabilité temporelle et spatiale des épaisseurs de sols revêt donc une grande importance, et doit motiver par la suite une exploration plus systématique. Ce travail permet de préciser les apports et les conditions d'applications des modèles pluie-débit spatialisés dans un contexte de prévision : apport de la mesure radar de la pluie, protocoles de calage des modèles, importance de l'initialisation des stocks hydriques et des déficits en eau, prise en compte des organisations spatiales de ces stocks ou déficits dans les formations superficielles. Cette analyse demande à être étendue à d'autres types de bassins méditerranéens : bassins sédimentaires de la plaine littorale, bassins karstiques.

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Desurosne, Isabelle. "Gradients d'intensités de pluies en zones à relief : expérimentations et premières modélisations des données d'un réseau rhônapin, le TPG." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1992. http://www.theses.fr/1992STR13144.

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Abstract:

Dans le but de concevoir ultérieurement un modèle de plus d'altitude, en prédétermination et éventuellement en prévision à court terme, des données pluviographiques issues d'un réseau unidirectionnel de montagne (pre-alpes du nord) font l'objet d'analyses à la fois événementielles et statistiques. Pour être proche du temps caractéristique de crue des petits bassins versants d'altitude, les pas de temps envisagés sont très fins. En événementiel, les champs pluvieux ont été trouvés remarquablement modelés par les reliefs; cependant, les différents profils n'ont pu être mus en relation de façon satisfaisante avec les conditions météorologiques, d'échelle synoptique, comme d'échelle aérologique. Indépendamment donc de ces conditions, une analyse sur les liaisons spatiales a permis de modéliser des correlogrammes spatio-climatiques, utilisables en reconstitution des pluies d'altitude à partir de la seule connaissance des pluies de plaine ou de vallée. Une analyse plus fine sur la reconstitution des hyetogrammes d'altitude à partir de la connaissance des hyetogrammes de vallée n'a apporté de résultats ni décisifs, ni pertinents. En statistique, les quinquennales ont été modélisées en fonction de l'altitude lissée, par le biais d'un modèle de renouvellement. Du fait de la forte incertitude liée à l'estimation de ces quantiles, les résultats restent modestes. Enfin, des analyses (multi-) fractales ont montré l'invariance de certains paramètres, à la fois dans le temps et dans l'espace.

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Viguier, Jean-Marc. "Mesure et modélisation de l'érosion pluviale : application au vignoble de Vidauban (Var)." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22054.

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Abstract:

Dans la région de Vidauban (Var), les vignobles sont établis sur des sols développés sur pélites et grès de la dépression permienne, au nord du Massif des Maures. Malgré des pentes faibles, les manifestations de l'érosion sont notables. L'étude a pour but d'éclairer le phénomène, de rechercher plus précisément l'influence de la nature du sol et de diverses façons culturales sur le ruissellement et l'érosion. Trois pratiques agricoles sont comparées: la non-culture par désherbage chimique du sol, le travail traditionnel alliant labours et griffages, enfin l'enherbement (trèfle souterrain). Cette comparaison est menée en adoptant deux points de vue: celui fourni par les techniques de simulation de pluie sur des surfaces exigües inferieures ou égales au m2; celui donne par la mesure du ruissellement et de l'érosion, à l'échelle de parcelles expérimentales de 100 m2, dans les vignes soumises aux conditions naturelles. Les essais de simulation de pluie mettent en évidence les paramètres contrôlant le ruissellement et l'érosion. Un taux élevé d'humidité du sol en début d'essai, une forte intensité de pluie, une texture de sol caractérisée par beaucoup de limons et de sables fins, la non-culture, sont des traits accompagnant les forts taux de ruissellement. Du point de vue de l'érosion, l'humidité élevée du sol avant essai, les fortes intensités de pluie, l'abondance des limons et sables fins non lies par des argiles sont toujours des facteurs favorables. Le traitement de surface le moins conservatoire n'est plus la non-culture mais le travail du sol traditionnel. Quant à l'enherbement, il apparait comme le traitement le plus efficace pour limiter aussi bien le ruissellement que l'érosion. Dans les parcelles expérimentales, le ruissellement est considérable. Globalement pour les trois années de mesures il représente entre 11 et 45% des précipitations selon les sols et le traitement agricole de la surface. L'étude de quelques épisodes pluvieux pris séparément montre que le ruissellement n'apparait que pour une hauteur de pluie supérieure à une valeur dépendant de l'état d'humidité du sol. Les écoulements ne se produisent en outre que si l'intensité de la pluie dépasse un certain seuil. Le travail du sol et l'enherbement conduisent à une augmentation importante de ces valeurs-seuils par rapport a celles correspondant a la non-culture; le ruissellement en est diminué d'au moins 50%. L'érosion a l'échelle des parcelles expérimentales est très forte et peut atteindre 54 t/ha/an. Elle se développe principalement en automne, lors des trois événements pluvieux les plus notables de l'année. L'érosion est accrue lorsque le sol est riche en limons et en sables fins non liés entre eux. Par rapport aux parcelles désherbées chimiquement, les taux d'érosion des parcelles travaillées traditionnellement sont de 1,5 a 3 fois plus faibles. L'enherbement ramène l'érosion a des valeurs très faibles ou nulles. Ainsi, contrairement a ce qui a été noté avec les essais de simulation de pluie, ici l'érosion varie toujours comme le ruissellement. En prenant en compte les taux de ruissellement et un seuil d'intensité au-dessous duquel il ne se produit pas d'érosion significative, il est possible d'établir une relation permettant l'évaluation des taux d'érosion

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Mahieddine, Mohammed. "Modélisation, visualisation et animation d'objets 3D : Approche orientée objets." nice, 1991. http://www.theses.fr/1991NICE4496.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'application de l'approche orientée objets pour la modélisation, la visualisation et l'animation d'objets graphiques en 3 dimensions. Une première phase de cette étude a consiste en la construction d'une extension orientée objets de standards graphiques existants. Pour la construction du graphe d'héritage des classes, une méthode nouvelle est présentée qui consiste à utiliser a la fois l'héritage comportemental et l'héritage implémentationnel. Une extension orientée objets des systèmes core et cgi est présentée pour illustrer ces idées. Une étude exhaustive des méthodes de modélisation des courbes, des surfaces et des solides a permis de montrer l'intérêt des classes et de l'héritage pour réduire la difficulté de confection d'un logiciel de modélisation d'objets géométriques 3d. En ce qui concerne la visualisation des objets, nous montrons les avantages et les limites de l'approche orientée objets pour l'élimination des faces cachées, la manipulation des couleurs et le rendu réaliste (lancer de rayons). Nous montrons ensuite comment décrire l'animation des objets avec les concepts de classes et d'héritage et nous comparons cette approche avec celle des acteurs. La validation de cette approche a consiste à réaliser une application d'animation de robots articules en c++ sous x window. Ce travail démontre que la méthodologie orientée objets permet d'avoir une approche unifiée a la fois pour la modélisation géométrique, la visualisation des objets graphiques et pour leur animation

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Chkir, Najiba. "Mise au point d'un modèle hydrologique conceptuel intégrant l'état hydrique du sol dans la modélisation pluie-débit." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00520737.

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Abstract:

L'importance de i'état initial des bassins versants, et surtout de l'état hydrique du sol, dans la formation des débits est reconnue depuis longtemps. La connaissance précise de cet état hydrique et de sa prise en compte dans la modélisation Pluie-Débit reste cependant un des problèmes actuels de l'hydrologie. Aux mesures in situ, trop ponctuelles et difficilement généralisables. viennent s'ajouter de nouvelles techniques de télédétection pouvant fournir une information "tout temps" et spatialisée de l'état de surface des bassins versants. L'objectif de cette thèse est de mettre au point un modèle hydrologique conceptuel Pluie-Débit, capable de prendre en compte l'état hydrique des sols. Deux outils de base ont été utilisés : - Le modèle conceptuel GR3J (puis GR4J) pour la simulation des débits. - Le modèle physique bi-couches inspiré du "Schéma de De ardorjf pour le suivi de l'humidité des deux couches de sol, superficielle et racinaire. De nombreux schémas de couplage ont été testés en s'appuyant sur les données du BVRE de l'Orgeval, où existent des séries de données de pluie, de débit et d'humidité du sol. Le modèle retenu, "GRHUM", a une fonction de production dérivée du schéma de Deardorff et a conservé la fonction de transfert de GR4J. C'est un modèle à six paramètres, simulant les débits journaliers et l'humidité de deux couches de sol. Le modèle a été validé sur le BVRE de Naizin et sur 35 autres bassins versants situés en Bretagne. Les résultats obtenus montrent les bonnes aptitudes du modèle à simuler ¡es débits et l'humidité de la couche de sol racmaire. La prise en compte de l'occupation réelle du sol. à partir de cartes de cultures et accessible par télédétection, améliore la simulation des humidités de surface. Le fonctionnement de ce modèle peut être réalisé en deux modes : "simulation " lorsque les données d'humidité du sol ne sont pas disponibles et "assimilation" lorsque ces données sont présentes. Le modèle "GRHUM" ouvre des perspectives nouvelles pour l'utilisation de l'état hydrique du sol détermine à partir de données satellitaires (radar. IRT") dans la prévision des débits.

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Perrin, Charles. "Vers une amélioration d'un modèle global pluie-débit." Phd thesis, Grenoble INPG, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006216.

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Abstract:

Il existe actuellement un grand nombre de modèles hydrologiques conceptuels ou empiriques globaux permettant de simuler la transformation de la pluie en débit à l'échelle du bassin versant. Notre étude comparative a permis de tester 38 structures de modèles sur un large échantillon de 429 bassins versants situés en France, aux Etats-Unis, en Australie, en Côte d'Ivoire et au Brésil. Les structures ont toutes été évaluées dans le même cadre de test, avec les mêmes données d'entrée. Leurs paramètres ont été calés par une méthode d'optimisation locale qui a prouvé de bonnes capacités à identifier un optimum satisfaisant. Les performances en terme de qualité des simulations des débits observés ont été évaluées grâce à un ensemble de critères quantitatifs, dont certains correspondent à des formulations nouvelles. Les tests réalisés indiquent qu'un faible nombre de paramètres libres (3 à 5) est suffisant pour obtenir des résultats aussi satisfaisants que des structures avec un plus grand nombre de degrés de liberté, l'augmentation de leur nombre limitant la robustesse du modèle. Par ailleurs, la structure du modèle joue un rôle prépondérant sur la qualité des simulations. Certains outils mathématiques contenus dans différentes structures apparaissent complémentaires et leur association au sein d'un même modèle permet d'améliorer les simulations de débit. La structure du modèle simple GR3J a ainsi pu être modifiée pour obtenir une structure à quatre paramètres plus satisfaisante, avec notamment une meilleure simulation des étiages.

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Nouhou, Bako Amina. "Modélisation numérique de l’érosion diffuse des sols : interaction gouttes-ruissellement." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2027/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de proposer un modèle d’érosion diffuse qui intègre les principaux processus de ce phénomène (détachement, transport, sédimentation) et qui prend en compte l’interaction des gouttes de pluie avec ces processus. Dans un premier temps, nous avons établi une loi de détachement par la pluie qui inclut l’effet des gouttes et celui de l’épaisseur de la lame d’eau qui couvre la surface du sol. Pour obtenir cette loi, une étude numérique avec le logiciel Gerris a permis de modéliser les cisaillements créés par l’impact des gouttes sur des épaisseurs de lame d’eau variables. Ces cisaillements estiment la quantité de sol détaché par chaque goutte. Nous avons montré, à travers une étude probabiliste, que les gouttes sont quasiment indépendantes lors du détachement. Les détachements de l’ensemble des gouttes sont donc sommés pour établir la loi de détachement pour la pluie. Par ailleurs, l’étude probabiliste a montré la possibilité d’une forte interaction entre les gouttes de pluie et les particules en sédimentation. Par conséquent, pour le processus de transport-sédimentation, nous avons privilégié une approche expérimentale. Cette étude a révélé que l’effet des gouttes de pluie est d’augmenter la vitesse de sédimentation des particules. Enfin, nous avons proposé un nouveau modèle d’érosion qui généralise plusieurs modèles d’érosion de la littérature et décrit l’évolution des concentrations en sédiments avec des effets linéaires et non-linéaires. Selon le choix des paramètres du modèle, celui-ci peut représenter l’érosion diffuse et concentrée à l’échelle du bassin versant, le transport par charriage dans les rivières ou encore le transport chimique. L’intégration du modèle dans le logiciel de ruissellement FullSWOF est aussi réalisée
The aim of this work is to formulate an interrill erosion model. This model should take into account the main erosion processes (detachment, transport and sedimentation) and the interaction of raindrops during these processes. First we develop a law for rainfall detachment that includes the effects of the raindrops and the water layer thickness at the soil surface. We use the Gerris software to simulate the shear stresses created by the impacts of raindrops at the soil surface. These shear stresses allow to evaluate the quantity of soil detached by each raindrop. We have shown with a probabilistic approach that raindrops are almost independent during soil detachment. Then by summing all the raindrops detachments we obtain the rainfall detachment law. Futhermore the probabilistic study has revealed the possibility of a strong interaction between raindrops and settling particles. So, we used specific laboratory experiments to investigate the particles transport and sedimentation processes. These experiments show that the effect of raindrops is to increase the particles settling velocity. Finally, we propose a new erosion model which encompasses previous literature erosion models and that can describe the behavior of sediments concentrations with linear and non-linear behaviors. The model is able to simulate interrill and rill erosions at the watershed scale, bedload transport in rivers and chemical transfer. The integration of the model in the FullSWOF runoff software is also carried out

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Dembelé, Abel. "MES, DCO et polluants prioritaires des rejets urbains de temps de pluie : mesure et modélisation des flux événementiels." Lyon, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAL0091.

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Abstract:

Les rejets urbains de temps de pluie (RUTP) constituent un vecteur significatif de polluants vers les aquifères souterrains et de surface. Au delà des polluants classiques (MES, DCO, etc. ) déjà largement étudiés depuis plusieurs décennies, d’autres polluants considérés comme dangereux dont les polluants prioritaires de la Directive Cadre Européenne sur l’Eau (DCE 2000/60/CE) sont de plus en plus souvent mesurés dans les RUTP. Leurs concentrations et leur dynamique sont encore assez mal connues. L’atteinte des objectifs de la DCE nécessite l’évaluation et la réduction des RUTP. La mesure systématique des RUTP n’est pas possible à ce jour en raison des difficultés techniques et des coûts élevés des campagnes d’échantillonnage et d’analyses chimiques. Il est donc nécessaire de disposer des modèles performants, établis à partir des données expérimentales, pour la prédiction des flux polluants des RUTP. En tant que partie du projet ESPRIT dont l’objective est de contribuer à l’identification, l’évaluation et la caractérisation des 41 polluants prioritaires de la DCE transportés par les RUTP, les objectifs de notre étude consiste à : i) quantifier les flux polluants des RUTP à l’échelle événementielle, ii) constituer une base de données de connaissances de ces polluants et iii) établir des modèles (statistiques, empiriques et conceptuels) prédictifs de concentrations moyennes événementielles EMCs et de flux événementiels EFs. Des outils simples sont proposés pour la mesure et la modélisation des flux polluants des RUTP dans un cadre opérationnel. Une première stratégie d’évaluation de l’impact et de la contribution des RUTP sur un cours d’eau est proposée. MES, DCO, 25 métaux et la plupart des polluants organiques prioritaires ont été mesurés séparément dans les fractions dissoutes et particulaires d’une centaine de types d’échantillons différents à Chassieu (zone industrielle, réseau séparatif) et Ecully (zone résidentielle, réseau unitaire) : les retombées atmosphériques sèches, les eaux météoriques, les rejets de temps sec et les RUTP. Différents modèles de régression, un modèle empirique et trois modèles conceptuels ont été évalués avec trois algorithmes de calage différents pour la prédiction des EMCs et EFs de chaque polluant. Les résultats montrent que ces polluants sont présents dans ces différents échantillons et que leurs flux dans les fractions dissoute et particulaire sont très variables suivant le site et l’événement pluvieux. Des modèles performants ont été obtenus pour la plupart des polluants étudiés. Cependant, il apparaît que les performances des modèles de EFs sont plus élevées que celles des modèles de EMCs. Les modèles de régression varient suivant le site et le polluant
Urban stormwater constitutes a significant vector of pollutants towards groundwater and surface water. Beyond the traditional pollutants (TSS, COD, etc. ) already largely studied over several decades, other pollutants considered as dangerous as the priority pollutants of the European Water Framework Directive (WFD, 2000/60/CE) are often regularly measured in urban stormwater. Neither their mean concentrations nor their pathways are rather well understood. The success of the WFD requires the evaluation and the reduction of stormwater pollutants. Due to the technical difficulties and the associated costs of sampling and chemical analysis, a systematic measurement of stormwater seems practically impossible. Thus, it is necessary to obtain suitable models established with experimental data for the prediction of stormwater pollutant loads. As a part of the ESPRIT collaborative project which aims to contribute to the identification, evaluation and characterisation of the 41 WFD priority pollutants transported by stormwater, the objectives of our study are i) to quantify at the event scale the stormwater pollutant loads ii) to constitute a first database of the knowledge of these pollutants and iii) to develop predictive models (statistical, empirical and conceptual) of the pollutant event mean concentrations EMCs and event fluxes EFs. Simple tools are proposed to contribute to the measurement and modelling of stormwater pollutants loads in practice. Moreover, a first strategy is proposed for the evaluation of both the impact and the contribution of the stormwater on receiving waters. TSS, COD, 25 metals and most of the organic priority pollutants are been measured separately in both the dissolved and particulate fractions of approximately one hundred different samples collected in Chassieu (industrial area, separate sewer) and Ecully (residential area, combined sewer), made up of four sample types: dry atmospheric depositions, rainwater, wastewater and stormwater. Different regression models, one empirical model and three conceptual models for the prediction of EMCs and EFs of every pollutant have been evaluated using three different calibration algorithms. The results show that these pollutants are present in the different samples and that their fluxes in the dissolved and particulate and total fractions vary more or less strongly according to both the site and the rain event. Satisfactory models have been obtained for the prediction of EMCs and EFs of most of the studied pollutants. However, it appears that the performances of EFs models are higher than that of EMCs models. Regression models vary according to both the pollutant and the site

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Rousseau, Julien. "Contribution à la modélisation du trafic routier dans l'algèbre min-plus." Angers, 2010. http://www.theses.fr/2010ANGE0060.

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Abstract:

Face aux nombreux enjeux inhérents au trafic routier, il peut sembler essentiel de savoir le modéliser avec précision. De ce fait, de nombreuses études du trafic ont été réalisées afin de représenter au mieux le comportement des véhicules sur un réseau routier. Ces modèles décrivent l'écoulement de façon plus ou moins agrégé et sont souvent classés en deux catégories : les modèles microscopiques, mettant en jeu les véhicules comme des entités propres, et les modèles macroscopiques, considérant les déplacements des véhicules comme des flux. L'objectif de cette thèse est de proposer une modélisation du trafic routier en l'étudiant comme un système dynamique à évènements discrets, en particulier dans le cadre des systèmes linéaires sur les dioïdes. Un des principaux aspects de la modélisation proposée est qu'elle se base sur la théorie des systèmes, en particulier sur la composition de systèmes min-plus linéaires représentant chacun un tronçon, nous permettant ainsi de réaliser des assemblages pour modéliser des infrastructures plus complexes. La méthode de modélisation pour un tronçon est composée de deux phases. La première est l'estimation, via des méthodes adaptées de l'automatique classique et des méthodes originales dans l'algèbre min-plus, d'applications de formes particulières approximant les réponses impulsionnelles de systèmes min-plus linéaires correspondant à certains types de tronçons routiers. La seconde phase est celle de la modélisation à proprement parler. Ainsi, un modèle générique a été développé, celui-ci facilement composable en série et il permet également d'intégrer certains aspects inhérents au trafic routier.

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Moissenet, Florent. "Modélisation musculo-squelettique : vers un modèle plus proche de la clinique." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10093.

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Abstract:

Dans un contexte où l'on voit émerger une demande croissante en termes de prévention, diagnostic, suivi et traitement, la modélisation numérique est devenue un outil incontournable pour comprendre les conditions de fonctionnement du système musculo-squelettique et quantifier des données encore inaccessibles par mesure directe telles que les efforts musculaires, ligamentaires ou de contact. De nombreux modèles ont été proposés et plusieurs logiciels commerciaux ont vu le jour ces dernières années autour de cette problématique. Ces derniers proposent d'utiliser un modèle générique, généralement basé sur un squelette de sujet adulte, afin de calculer ce type de données via des programmes de calcul plus ou moins ouverts. Néanmoins, si l'on s'écarte du cas idéal de l'homme adulte asymptomatique, ces modèles sont, pour le moment, tout à fait critiquables car difficiles à personnaliser. Ainsi, de nombreuses équipes se penchent aujourd'hui sur le développement d'une mise à échelle géométrique qui pourrait permettre à terme d'avoir un modèle sujet-spécifique. Cependant, très peu de travaux sont initiés autour de l'adaptation des algorithmes d'optimisation permettant d'obtenir les forces recherchées. Il est pourtant indispensable de personnaliser également ces programmes de calcul pour différentes pathologies. Les travaux de cette thèse reposent ainsi sur le développement d'algorithmes pour le calcul des forces musculo-tendineuses et ostéo-articulaires pendant la marche. Pour cela, un modèle musculo-squelettique versatile du membre inférieur, basé sur un paramétrage en coordonnées naturelles et comprenant une représentation détaillée des articulations de la cheville et du genou, est introduit. Un processus d'optimisation multicritères est également proposé, reposant sur la méthode par pseudoinverse et permettant l'introduction des forces ostéo-articulaires dans le problème de minimisation des forces musculo-tendineuses. De manière générale, cette thèse propose des bases de réflexion et de travail pour le développement de programmes de calcul appliqué et applicables à l'étude des pathologies de la marche
Because of the increasing need of prevention, diagnosis, monitoring and treatment, numerical modeling has become an interesting tool to understand the interactions of the musculoskeletal system and to replace measurements that are still invasive for some data such as muscles, ligaments or contact forces. Many models have been proposed and some musculoskeletal simulation softwares are now avalaibales. These softwares are based on a generic model, developed using cadaver data of an adult man, and allow computing internal forces using some algorithms that are not always accessible. However, these models and algorithms are mainly adapted to the case of an asymptomatic adult man and their application to another subject, such as a pathologic subject, is criticism. Consequently, many studies have been proposed to develop geometric subject-specific models. Nevertheless, very few works have been proposed to personalize optimization algorithms that are used to solve the muscular redundancy problem, even if it seems essential to link them to pathologies. The objectives of this thesis were to develop new algorithms for musculo-tendon and osteo-articular force computation during gait. An original and versatile musculoskeletal model is developed using parameters based on natural coordinates and detailed kinematics models for both knee and ankle joints. Then, a multicriteria optimization procedure is proposed, based on the pseudoinverse method and allowing the simultaneous computation of osteo-articular and musculo-tendon forces. On the whole, this study proposes a new method to develop models and methods that could be used in the future for clinical applications during gait

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Quérel, Arnaud. "Lessivage de l'atmosphère par la pluie : approche microphysique." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00859330.

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Abstract:

Les particules d'aérosol sont une composante essentielle de l'atmosphère, et cette importance s'amplifie lors d'une éventuelle libération dans l'atmosphère de matières radioactives sous forme particulaire. En effet, pour améliorer la connaissance autour de la contamination des sols consécutive à une émission de particules, il est important d'étudier le rabattement des particules par la pluie sous le nuage. Dans ce but, des expériences sont menées à l'échelle microphysique (expérience BERGAME) pour quantifier l'efficacité des gouttes de pluie à collecter les particules. Ceci permet au final d'améliorer la modélisation du lessivage des aérosols atmosphériques par la pluie à méso-échelle. Le modèle utilisé est DESCAM qui décrit de manière détaillée les distributions granulométriques en masse et en nombre des particules pour chaque type d'aérosol et des hydrométéores et calcule leur évolution due aux processus microphysiques nuageux. L'expérience BERGAME a été dimensionnée et construite pour mesurer l'efficacité de collecte car les mesures de ce paramètre se sont avérées en désaccord avec les modèles classiques de la littérature pour les gouttes de pluie d'un diamètre supérieur au millimètre. Un montage optique a été imaginé pour tenter de comprendre quels mécanismes de collecte sont négligés dans les modèles standards. Un nouveau modèle d'efficacité de collecte pour les gouttes d'un diamètre de 2 mm est alors proposé prenant en compte pour les grosses gouttes une recirculation turbulente dans le sillage de la goutte capable d'augmenter de façon importante la capture des petites particules. Les nouvelles efficacités de collecte ainsi mesurées et paramétrées sont ajoutées au modèle de nuage DESCAM. Des modifications significatives sur la modélisation du lessivage par DESCAM sont observées, ouvrant ainsi la voie à une amélioration de la modélisation de la contamination des sols par les modèles de dispersion atmosphérique.

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Oudin, Ludovic. "Recherche d'un modèle d'évapotranspiration potentielle pertinent comme entrée d'un modèle pluie-débit global." Phd thesis, ENGREF (AgroParisTech), 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000931.

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Abstract:

L'objectif de notre recherche est d'améliorer les performances des modèles pluie-débit par une meilleure prise en compte de l'ETP au sein de ces modèles. Pour cela, l'échantillon de bassins versants étudiés devait représenter diverses conditions climatiques et hydrologiques. L'assemblage des différentes données collectées (pluie, débit et paramètres climatiques) a permis l'élaboration d'un échantillon de 308 bassins versants dont 221 français, 79 nord-américains et 8 australiens. L'avantage de travailler sur un échantillon assez vaste est de tirer des conclusions relativement libres de toute dépendance vis à vis des caractéristiques particulières de tel ou tel bassin. De plus, quatre modèles pluie-débit ont été utilisés: le modèle GR4J et des versions globales des modèles HBV, IHACRES et TOPMODEL. Tout d'abord, une étude de sensibilité de ces modèles pluie-débit à l'entrée d'ETP a été entreprise. Deux aspects ont été traités en particulier. La première motivation était de tester l'impact d'une connaissance fine du climat par rapport à une connaissance des normales (moyennes interannuelles). Les résultats ont confirmé le manque d'utilisation judicieuse de l'information datée contenue dans les formules d'ETP par les modèles pluie-débit. Le deuxième aspect était de tester plusieurs formules pour représenter les variations de l'ETP au sein des modèles pluie-débit. Les résultats ont montré là aussi une faible sensibilité des modèles quant au choix fait pour la formule d'ETP. Nous avons porté en particulier notre attention sur la formule de Penman, couramment utilisée en modélisation, car elle est la plus satisfaisante d'un point de vue physique, à l'échelle de la parcelle. En modélisation pluie-débit, elle est dépassée par d'autres formules plus simples (utilisant moins de données climatiques). Ainsi, nous pouvons parler de la pertinence d'autres formules que Penman pour la modélisation: des formules simples faisant intervenir uniquement la température de l'air sont aussi performantes que la formule de Penman. D'un point de vue opérationnel, ces résultats sont extrêmement rassurants puisqu'ils suggèrent qu'une entrée d'ETP simple à obtenir peut être utilisée à la place de formules d'ETP plus demandeuses en données. Cependant, d'un point de vue scientifique, le constat d'apparente insensibilité des modèles pluie-débit à l'entrée d'ETP est préoccupant. En effet, le modèle semble se contenter d'une représentation extrêmement simplifiée de la demande évaporatoire. Pourtant, il est légitime de penser que le modèle serait plus performant s'il prenait mieux en compte cette information supplémentaire. Les hypothèses avancées pour expliquer la faible sensibilité des modèles à l'entrée d'ETP sont multiples : - S'agit-il d'un phénomène naturel que le modèle retranscrit assez fidèlement ? - Faut-il remettre en cause la structure du modèle, notamment la partie traitant l'évaporation ? - Les formules d'ETP traditionnelles sont-elles inadaptées à la modélisation pluie-débit ? Alors que la première interrogation nous semblait difficile à investiguer, les deux autres étaient plus à la portée d'un utilisateur de modèles pluie-débit conceptuels. Pour cela, nous avons utilisé une approche par données synthétiques d'ETP qui permet notamment de lever toute incertitude sur la pertinence des données d'ETP. Les résultats ont montré que les différences entre ETP datées et interannuelles étaient presque totalement absorbées par les réservoirs de production des modèles pluie-débit. Le modèle se comporte donc comme un filtre passe-bas pour les données atmosphériques, atténuant ainsi la variabilité temporelle des entrées climatiques.

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Dezetter, Alain. "Modélisation globale de la relation pluie débit : application en zone de savanes soudanaises (Nord-Ouest de la Côte-d'Ivoire)." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20173.

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Abstract:

Trois modeles globaux de relation pluie debit (creg, gr3 et modglo) sont utilises en zone de savanes soudanaises dans le nord-ouest de la cote d'ivoire, dans un but de prevision des apports decadaires et de gestion des ressources en eau. Apres la selection d'un critere numerique de calage et la mise au point d'un module d'evaluation comparative des hydrogrammes, les trois modeles sont cales pour 91 stations-annees reparties en 20 bassins versants de 120 a 4700 km#2. L'analyse de ces calages conduit a la mise au point d'equations de predetermination des parametres incluant des parametres d'occupation du sol (% de cultures). Ces equations, une fois testees et validees, permettent d'envisager l'utilisation de ces modeles pour des bassins versants non jauges afin de fournir des hydrogrammes decadaires de precision acceptable pour des amenageurs et des gestionnaires de projets a vocation agricole

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Ali, Abdou. "Modélisation de l'invariance d'échelle des champs de pluie sahéliens : application aux algorithmes d'estimation et aux études de variabilité climatique." Grenoble INPG, 2004. http://www.theses.fr/2004INPG0124.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'élaboration d'un modèle d'invariance d'échelles de la structure spatiale des champs de pluie dans un contexte géostatistique et de son application pour évaluer des produits pluviométriques au Sahel. En identifiant les variabilités interne et externe des événement pluvieux comme des invariants climatologiques, une relation analytique permet de déduire la structure spatiale des champs pluri-événementiels en fonction du nombre d'événements. Le modèle ainsi établi a servi de cadre conceptuel pour définir une fonction d'erreur d'estimation des pluies. Une analyse comparative des méthodes de krigeage a, par ailleurs, permis de calculer de manière réaliste des valeurs de référence pour calibrer et valider la fonction d'erreur. Celle-ci est utilisée pour évaluer les réseaux pluviométriques et intercomparer des produits issus de l'estimation des pluies par satellite. Dans une dernière partie, les bases d'un modèle conceptuel régional de simulation des pluies en zone sahélienne, prenant en compte la dynamique des systèmes convectifs pluviogènes, sont proposées. Ce modèle servira à terme à produire des scénarios pluviométriques aux échelles régionales pour tester l'impact hydrologique ou agronomique de la variabilité climatique
This thesis relates to the development of a scale invariant model for the spatial structure of Sahelian rainfields in a geostatistical context and its application for the evaluation of rainfall products. By considering the internal and external variability of the rain event to be invariant in the climatological sense, an analytical relationship makes it possible to deduce the spatial structure of cumulative event rainfields according to the number of events. The model is then used as the conceptual framework to define an error function for rainfall estimation. On the other hand, a comparative analysis of kriging methods have made it possible to calculate, in a realistic manner, both the reference values for calibration and the validation of the error function. This error function is then used for the evaluation of the existing raingauge networks and the intercomparison of satellite rainfall products. Finally, the basis of a conceptual regional model for rainfall simulation in the Sahel is proposed, taking the dynamics of the convective rain systems into account. Upon completion, this model may be used to produce rainfall scenarios at the regional scale, in order to test the hydrological or agronomic impact of climatic variability

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Rodriguez-Hernandez, Javier-Yves. "Modélisation pluie-débit par la méthode DPFT : développements de la méthode initiale et extension à des cas bi-entrées." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG0085.

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Abstract:

L'objectif de ce memoire est de poursuivre le developpement de la methode dpft en modelisation pluie-debit. Il s'organise en deux parties: dans la premiere, on rappelle d'abord la version mono-entree/mono-sortie, pour laquelle on propose quelques ameliorations algorithmiques. Ensuite, on verifie, sur deux jeux pluie-debit generes, la capacite de la methode a filtrer le debit de base, et on evalue ses possibilites d'application a des cas ou la reponse du bassin versant est non-stationnaire. Dans la seconde partie, une extension de cette methode dpft a des cas bi-entrees est proposee, afin de prendre en compte d'une facon semi-globale la distribution spatiale des pluies. Mais on s'attaque a des problemes d'identifiabilite de systemes indetermines. Sept techniques d'identification simultanee des fonctions de transfert et de deconvolution simultanee des pluies efficaces sont testees sur des donnees generees, pour n'en retenir finalement que deux. Les limites de ce nouvel algorithme sont aussi donnees. Les resultats fournis par la version bi-entree sont enfin compares a ceux obtenus par la version mono-entree sur deux bassins versants. La methode etendue ameliore un peu les simulations. Neanmoins, il serait souhaitable de fournir d'autres informations supplementaires sur la transformation pluie-debit pour donner des meilleurs resultats en modelisation

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Ruelland, Denis. "Méthodes d’intégration de l’information géographique dans la modélisation des hydrosystèmes." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20180.

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Abstract:

Pour répondre aux enjeux de la gestion des ressources en eau, les sciences hydrologiques se doivent de développer des outils qui permettent de prévoir l'effet des contraintes (climat, occupation du sol, politique d'assainissement) sur les variables hydrologiques (débits, qualité de l'eau). Comme la gestion de l'eau se conçoit nécessairement à l'échelle des bassins versants de dimension régionale, c'est à ces mêmes échelles que ces outils doivent être développés, tout en prenant en compte de manière explicite l'hétérogénéité spatiale et la variabilité temporelle des phénomènes impliqués. Cette question est appréhendée à travers une synthèse d'expériences de modélisation d'hydrosystèmes, qui permet de proposer des méthodes et des techniques d'intégration de l'information géographique pour aboutir à une utilisation cohérente en termes hydrologiques. Le propos est illustré d'exemples d'applications dans différents contextes géographiques et à des niveaux d'échelles variés : (i) modélisation du transfert des apports ponctuels et diffus dans un grand bassin anthropisé en milieu tempéré (bassin de la Seine, France) ; (ii) modélisation du transfert des pollutions agricoles dans un bassin rural en milieu tempéré (bassin de la Moine, France) ; (iii) modélisation de la relation pluie-débit sur un grand bassin soudano-sahélien (bassin du Bani, Mali). Ces expériences s'accompagnent de réflexions sur les spécificités de telles approches, les exigences de leur mise en œuvre et les changements de paradigmes qu'elles peuvent entraîner dans les recherches sur les hydrosystèmes
To meet the needs for water resources management, hydrological sciences ought to develop tools able to forecast the effects of constraints (climate, land-use, water policy) on hydrological variables (discharge, water quality). As water management is necessarily performed at the level of regional catchments, these tools need to be developed at such scales, while taking into account explicitly the spatial distribution and the temporal variability of involved phenomena. The question is investigated through the synthesis of experiments in river systems modelling. These experiences make it possible to suggest methods and techniques for integrating geographical information and leading to their consistent use in hydrological terms. Examples of applications in various geographical contexts and on different levels of scales are put forward: (i) modelling of the transfer of point and diffuse pollutions in a large man-shaped basin in a temperate environment (basin of the Seine River, France); (ii) modelling of the transfer of agricultural pollutions in a rural basin in a temperate environment (basin of the Moine River, France); (iii) modelling of the rainfall-runoff relationship in a large Sudano-Sahelian catchment (basin of the Bani River, Mali). These experiments are followed by reflections on specificities of such approaches, the requirements of their implementation and the changes of paradigms which they can involve in hydrological research

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Mouelhi, Safouane. "Vers une chaîne cohérente de modèles pluie-débit conceptuels globaux aux pas de temps pluriannuel, annuel, mensuel et journalier." Paris, ENGREF, 2003. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00005696.

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Abstract:

Pour différentes superficies, allant d'une maille de quelques mètres carrés au bassin versant de quelques dizaines de milliers de kilomètres carrés, et pour une échelle de temps variant du pas de temps horaire jusqu'au pas de temps pluriannuel, Il existe une littérature très riche qui va de la proposition de divers types de modèles jusqu'à la critique de ceux ci. Cependant, rares sont les auteurs qui se sont intéressés à la modélisation avec une vue d'ensemble de tous les principaux pas de temps. La présente thèse tente de répondre à une question qui nous semble intéressante : peut-on tirer profit de l'échelle de temps dans la modélisation pluie-débit en vue d'obtenir des modèles cohérents entre eux? Nous nous sommes intéressés dans ce travail de recherche à la modélisation pluie-débit conceptuelle globale aux pas de temps pluriannuel, annuel et mensuel. Pour chaque pas de temps, nous avons procédé à une étude comparative des modèles tirés de la littérature en les testanat sur un échantillon de 429 bassins verants de caractéristiques hydro-climatiques très variables. Grâce à des allers-retours entre les pas de temps, nous avons largement amélioré les modèles disponibles pour chaque pas de temps. Ainsi nous avons pu proposer trois modèles conceptuels globaux aux pas de temps pluriannuel, annuel et mensuel. De plus, suite à une vue d'ensemble de ces trois pas de temps, en y ajoutant le pas de temps journalier, nous avons décelé une cohérence dans la présence d'un échange souterrain indiquant clairement qu'un bassin versant est un système qui est ouvert sur toutes les frontières et pas seulement sur celle avec l'atmosphère
The hydrologic literaure abounds in description of models with various temporal scale (from hourly to several years) that are applied on wide range of cathment sizes (from a few square meters to a few tens thousands of square kilometres). However, few authors have looked at the overall coherence of thse models developed at different time steps. The present thesis tries to answer an interesting question : Is it possible to see in this various time scales a mean to rationalize the corresponding modelling endeavours and obtain more efficient and more coherent models? Our work here, was mainly concerned with three time-steps: several years, one year and one month. For each time step we compared models from the literature, checking them against data from 429 basins featuring contrasting climatic conditions. Thanks to several going to and fro between those time steps, we greatly improved the models available for the three studies time steps. We proposed three lumped coneptual models for these three time. Considering a similar model developed for the daily time step, we could get an overall view of the modeling exercise for these four time steps and we found an abiding feature in all of them. This cammon only with the overlying atmosphere

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Mourad, Mohammad. "Modélisation de la qualité des rejets urbains de temps de pluie : sensibilité aux données expériementales et adéquation aux besoins opérationnels." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0063/these.pdf.

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Abstract:

L'objectif principal de ce travail est d'évaluer la sensibilité des modèles de calcul des flux polluants en réseaux d'assainissement et des résultats de leurs applications, aux données expérimentales utilisées pour le calage. L'approche adoptée est fondée sur une analyse statistique des résultats de calage et des simulations d'études de cas, obtenus avec des jeux de données de calage de tailles et de caractéristiques différentes, générés aléatoirement à partir d'un jeu de données relativement riche. Trois approches différentes de modélisation ont été étudiées : concentration caractéristique, concentration moyenne événementielle et approche détaillée. Pour les approches par concentration caractéristique et par concentration moyenne événementielle, les données pour trois polluants (DBO, DCO et MES) sur treize bassins versants ont été utilisées. Pour l'approche détaillée et pour les études de cas, seul le bassin versant du Marais à Paris a été étudié et uniquement pour les MES. Cette recherche a montré que, dans la pratique courante des gestionnaires des réseaux d'assainissement et des bureaux d'études, le nombre d'événements utilisés pour le calage est notablement insuffisant et qu'un effort particulier doit être fait pour disposer d'événements mesurés plus nombreux et de meilleure qualité. Concernant la concentration moyenne caractéristique, dans les cas les plus défavorables que nous avons étudiés, une centaine d'événements mesurés serait nécessaire pour atteindre un niveau d'incertitude de +/- 25 %. Les résultats des deux autres approches montrent qu'une vingtaine d'événements mesurés serait nécessaire pour avoir un modèle raisonnablement satisfaisant dans le cas de l'approche par concentration moyenne événementielle et la moitié pour l'approche détaillée. Les études de cas types nous ont permis de favoriser certaines approches de modélisation pour une étude et des conditions données. D'une part, nous avons trouvé que les approches simples sont avantageuses pour le calcul des masses rejetées sur le long terme et qu'elles le sont moins dans le dimensionnement des ouvrages de stockage et de traitement. D'autre part, l'utilisation de l'approche détaillée change significativement les dimensions des ouvrages de stockage et de traitement par rapport à un dimensionnement uniquement hydraulique
Stormwater quality simulation models are useful tools for the design and management of sewer systems. Modelling results can be sensitive to experimental data used for calibration. This sensitivity is examined for three modelling approaches of various complexities (site mean concentration approach, event mean concentration approach and build-up, washoff and transport modelling approach) applied to a dry detention pond design case study, accounting for the variability of calibration data and their effect on simulation results. Calibrated models with different calibration data sets were used to simulate three years of rainfall with different detention pond volumes. Annual pollutant load interception efficiencies were determined. Simulations results revealed i) that there is no advantage in using the EMC model compared to the SMC model and ii) that the BWT model resulted in higher design ratios than those given by the SMC/hydraulic approach. For both EMC and BWT models, using an increasing number n of events for calibration leads to narrower confidence intervals for the design ratios. It is crucial for design ratios to account for successive storm events in chronological order and to account for the maximum allowable flow to be transferred to the downstream WWTP

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Diss, Stéphanie. "Apport de l'imagerie radar pour la connaissance spatio-temporelle des champs de pluie : utilisation pour une modélisation prédictive des crues." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066038.

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Abstract:

Le but de cette étude est de vérifier l’apport d’une information spatialisée de la pluie, en particulier avec l’imagerie radar, dans une modélisation hydrologique opérationnelle, le modèle GR3H. Deux radars étaient placés près de Collobrières dans le Sud Est de la France. Le premier est un radar en bande X à double polarisation (Hydrix®) associé à l’algorithme ZPHI®. Le second est un radar en bande S (Météo France). La pertinence des lames d’eau obtenue avec les radars en bande S et en bande X diminue de manière significative à plus de 60 km des radars, en particulier pour le radar en bande X. Pour des distances entre 30 et 60 km, les radars en bande S et en bande X donnent des résultats similaires lorsque l’on considère un pas de temps horaire. Le radar en bande X ne nécessite pas de recalage avec les mesures au sol, ce qui est utile pour des zones sans réseau de pluviomètres. L’influence d’une information spatialisée de la pluie sur le modèle GR3H simplifié est étudiée. L’imagerie radar ne permet pas d’avoir une chronique de pluie assez ancienne pour réaliser raisonnablement un calage du modèle. Les données de pluie sont donc interpolées avec les 17 pluviographes du bassin du Réal Collobrier. Les calages les plus pertinents sont obtenus avec une modélisation distribuée, les paramètres de transfert sont distribués en fonction de la distance, couplée à une information spatialisée de la pluie. La comparaison, en validation, de ces calages optimums et de la modélisation distribuée calée avec des paramètres de transfert fixes (méthode opérationnelle d’AIGA) montre des similarités pour la mise en alerte des crues sur le bassin du Réal Collobrier.

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Pheulpin, Lucie. "Fonctionnement hydro-sedimentaire d’un petit bassin versant en climat tropical humide : la titaaviri, ile de tahiti, polynesie française." Thesis, Polynésie française, 2016. http://www.theses.fr/2016POLF0006.

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Abstract:

L’île volcanique de Tahiti, située dans l’océan Pacifique Sud, est soumise à un climat tropical humide caractérisé par des pluies particulièrement élevées. Ainsi, l’île s’érode petit à petit creusant de petits bassins versants allongés très réactifs. Le but de cette thèse est d’analyser les processus hydro-sédimentaires dans le petit bassin versant de la Titaaviri (15 km²), grâce à des campagnes de terrain et aux données acquises au moyen d’instruments pendant la thèse. L’aléa hydrologique a d’abord été caractérisé pour l’ensemble de l’île, à partir de données pluviométriques et limnimétriques. Les pluies extrêmes ont été modélisées en fonction de l’environnement topographique et un modèle régional des débits en fonction des caractéristiques topographiques des bassins versants a également été élaboré. A partir des crues enregistrées dans le bassin versant de la Titaaviri, un modèle pluie-débit a été établi en utilisant la plateforme de modélisation HEC-HMS. Ensuite, l’application de formules de transport solide a servi au calcul des volumes de sédiments charriés dans la vallée pendant une crue majeure. Enfin, des crues extrêmes ont été simulées afin d’estimer le débit que pourrait atteindre la rivière et les quantités de sédiments qui pourraient être charriés
The inactive volcanic island of Tahiti, located in the South Pacific Ocean, is subject to a humid tropical climate characterized by strong precipitations. Thus, the island is eroded progressively, generating small highly reactive catchments. The aim of this PhD project is to analyze the hydro-sedimentary processes in the Titaaviri Catchment (15 km²) using the data collected during the field campaigns and the ones measured by the sensors. The hydrologic risk was first characterized for the whole island from rainfall and water level data available for a period of about 20 years. The extreme rainfalls have been modeled as a function of the topographic environment and extreme runoffs were analyzed in order to establish a regional model as a function of the topographic features of the watersheds. From the data acquired in the Titaaviri catchment, a rainfall-runoff model has been established using the software HEC-HMS. Then, the volume of dragged sediments was estimated during a major flood. Finally, extreme floods with different return periods were estimated in order to estimate the runoffs which the river could reach, and the quantities of sediment that could be dragged

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Cheikho, Taher. "Synthèse spatio-temporelle des paramètres hydroclimatiques et modélisation hydrologique : application au bassin versant du Var." Nice, 2003. http://www.theses.fr/2004NICE2002.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydrologique du bassin versant du Var situé dans le Sud-Est de la France et caractérisé par des contrastes hydroclimatiques associés à une topographie très tourmentée, et de mettre à la disposition des aménageurs une base de données spatiale (topographique, occupation du sol, géologique, hydrographique, hydroclimatique) gérée par un Système d'Information Géographique SIG. Le bassin est exposé aux risques des pluies extrêmes et par conséquent aux inondations. Dans ce contexte, les aléas climatique et hydrologique sont analysés à travers deux principaux aspects : la distribution spatio-temporelle des pluies moyennes et extrêmes et la transformation de la pluie en débit. La cartographie automatique des pluies, facteur important d'aléa hydrologique, des températures et de l'évapotranspiration potentielle a montré l'influence déterminante du relief sur leurs distributions spatiales. Cette régionalisation a été réalisée à l'aide des régressions linéaires multiples et du krigeage. L'intégration des gradex de pluies de bassin de 1 à 3 jours estimés d'après les pluies maximales de la saison à haut risque (septembre-janvier) dans la méthode de Gradex a servi à calculer les débits maxima instantanés. Les résultats obtenus sont cohérents avec ceux cités dans la littérature. La modélisation pluie-débit sur le Var aval et les principaux sous-bassins versants a été réalisée à différents pas de temps. Les modèles utilisés (GR2M, LoiEau, GR4J, GR4JH et l'environnement HEC-HMS) ont été calés et validés à partir des données expérimentales et ont permis de reconstituer les débits et les crues du Var
The objective of this PhD thesis is to contribute to a better comprehension of the hydrological behaviour of the Var catchment area located in the South-east of France and characterized by hydroclimatic contrasts associated with the topography, and to put a spatial database (topographic, occupation of soil, geological, hydrographic, hydroclimatic) managed by a Geographical Information System GIS at the disposal of the developers. The catchment is exposed to the hazards of the extreme rainfalls and consequently to the floods. In this context the climatic and hydrological hazards are analyzed through two main aspects: spatial and temporal distribution of the rainfalls and the transformation of the rainfalls into runoff. The automatic cartography of the rainfalls, significant factor of hydrological hazard, the temperatures and the potential evapotranspiration showed the determining influence of the relief on their spatial distributions. This regionalization was carried out using the multiple linear regressions and of the krigeage. The integration of the gradex of the catchment rainfalls from 1 to 3 days estimated according to the maximum rainfalls of the high-risk season (September-January) in the method of Gradex was used to calculate the instantaneous maximum discharges. The results obtained are coherent with those quoted in the literature. Modelling rainfall-runoff relationship on the Var and the principal sub-catchments was carried out with various steps of time. The models used (GR2M, LoiEau, GR4J, GR4JH and environment HEC-HMS) were calibrated and validated from the experimental measurements and made it possible to reconstitute the discharges and the floods of the Var catchment

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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation des pluies'

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