Mardi 1er juillet – de 14:00 à 19:00
Session A1 : Le changement climatique : connaître et percevoir
Développement et implémentation d’une solution compacte et non-intrusive de surveillance de la température de surface des cours d’eau
ALESNARD-EVANGELISTA Eliot, RIOU Yannick, POISSON Jean-Christophe, FÉRET Thibaut, REBILLARD Jean-Pierre, MORIN Guillaume
France
Résumé : La température de l’eau est un indicateur clé de la santé des écosystèmes aquatiques. Ce projet, mené par vorteX-io en collaboration avec l’Agence de l’eau Adour-Garonne, présente une station innovante, compacte et non intrusive de mesure en continue de la température de surface et de la hauteur de l’eau. Spécialement conçue pour s’adapter à des environnements fluviaux variés, avec un impact écologique minimal, cette station est équipée d’un capteur à haute fréquence permettant un suivi précis de la température sans perturber les habitats naturels.
Notre objectif principal était de développer une solution peu coûteuse, facilement déployable sur des ponts surplombant les cours d’eau. Des tests sur plusieurs sites ont confirmé la précision, la durabilité et l’adaptabilité de la station dans des conditions environnementales variées. Les premiers résultats montrent une bonne corrélation avec des capteurs thermiques de référence, ouvrant la voie à la densification du réseau avec 150 stations. Si les résultats atteignent les objectifs du projet, une surveillance à grande échelle sera envisagée.
Cette présentation mettra en lumière les principaux enseignements, les aspects pratiques et les contributions potentielles de cet outil à la gestion des rivières, aux efforts de restauration et à l’adaptation au changement climatique. Notre approche promeut une surveillance continue et pérenne des écosystèmes fluviaux à grande échelle, dans un objectif d’une meilleure prise en compte de la dynamique hydrologique.
Reconstruction des concentrations des matières en suspension par apprentissage profond et prédiction sous scénarios de changement climatique
HAMADENE Taha, NICOULAUD-GOUIN Valérie, LEPAGE Hugo, FOULADIRAD Mitra
France
Ces dernières années, de nombreuses études ont démontré la capacité des modèles d’apprentissage automatique (Machine Learning, ML) et d’apprentissage profond (Deep Learning, DL) à prédire les concentrations des matières en suspension (CMES). Cependant, ces approches nécessitent des mesures de CMES, limitant leur application aux rivières instrumentées. Dans le cadre de l’Observatoire des Sédiments du Rhône (OSR), nous proposons une nouvelle approche exploitant uniquement les données de débits et de précipitations collectées à différentes stations dans un bassin versant. Cette approche repose sur un modèle DL combinant une couche Convolution (CNN) et une couche Long Short-Term Memory (LSTM), capturant les caractéristiques spatiales et temporelles des variables explicatives. Nous appliquons ce modèle aux affluents du Rhône et comparons ses performances avec celles du modèle ML des forêts aléatoires (RandomForest, RF) et de l’approche empirique SiRCA (Simplified Rating Curve Approach) utilisée dans le cadre de l’OSR. Le modèle CNN-LSTM donne les meilleurs résultats, surpassant les autres modèles dans la plupart des affluents, avec des R² proches de 1. Le modèle RF surpasse également SiRCA, avec des R² allant de 0,8 à 0,94, contre des R² plus faibles de 0,2 à 0,7 pour SiRCA. La robustesse de la méthodologie nous permet d’utiliser le modèle pour évaluer l’impact du changement climatique sur la dynamique des sédiments en utilisant les projections futures.
Session A2 : Changement hydrologique et changement climatique
Méthode d’évaluation des débits d’un hydro système en situation de basses eaux : les échelles GraviSec. Première application au Gardon et à la Cèze (Gard, France)
MARTIN Philippe
France
Résumé : Les situations de sécheresse présentent une composante hydrologique concernant des rivières et des sources. Pour ajuster au mieux les instructions restrictives (préfectorales, etc.) et pour que celles-ci soient comprises et acceptées, par la population et les acteurs du territoire, il est nécessaire de disposer d’évaluations objectives qui complètent des approches esthétiques. Dans cette optique nous avons proposé les échelles GraviSec, lors du programme HydroPop (Ag RMC ; ZABR). Deux approches ont été développées. Elles reposent sur les débits enregistrés (Banque Hydro). L’une consiste à identifier au même jour final tous les étiages, quelle que soit leur date. Une évaluation du débit journalier le plus fréquent (hydrogramme « maître » : HM) auquel on devrait s’attendre dans la centaine de jours de basses eaux qui précèdent l’étiage ss, est ensuite réalisée et intégré dans un tableau de correspondance (TC) entre différentes variables dont le débit, la hauteur d’eau, la fréquence, la note et le code couleur. Cette solution est rétroactive (cycle dont l’étiage est connu). Elle permet de contextualiser le niveau de sécheresse. La seconde solution vise à établir une évaluation probabiliste des débits de chaque jour des périodes de basses eaux, mais dont l’étiage n’est pas connu, par contre une date de début est choisie (possiblement mi-avril en climat méditerranéen français). Nous faisons l’hypothèse du caractère gaussien de chaque série journalière. Ceci n’est souvent vrai qu’en pratiquant une anamorphose sur la variable. Cette solution implique de disposer d’un nombre important de cycles, mais l’hydrogramme probabilisé (HP) peut être construit au fur et à mesure de la récession.
CACTUS : un outil de modélisation hydrologique interactif pour simuler des scénarios de changement climatique et de gestion du territoire dans un bassin versant personnalisable
MIMEAU Louise, HÉRAUT Louis, VIDAL Jean-Philippe, BRANGER Flora
France
Résumé : La modélisation hydrologique spatialisée est un outil utile pour la gestion de l’eau dans les territoires. Elle permet notamment de tester des solutions d’adaptation au changement climatique en simulant la réponse hydrologique du bassin versant à différents scénarios. Cependant, la mise en place d’un modèle hydrologique spatialisé sur bassin réel et son utilisation pour simuler des scénarios de changement climatique ou des scénarios d’adaptation peuvent demander plusieurs mois de travail.
CACTUS est un outil de modélisation hydrologique, développé pour les acteurs de la gestion de l’eau. Il a pour but de faciliter la concertation et la co-construction de solutions collectives. CACTUS contient une interface interactive qui permet de réaliser très facilement des simulations hydrologiques pour un bassin versant virtuel simplifié et personnalisable, puis de tester très rapidement des scénarios de changement climatique et d’aménagements sur un cas simplifié. Il peut ainsi être utilisé en début de projet pour explorer diverses stratégies territoriales d’adaptation au changement climatique, ou bien il peut être utilisé comme support pédagogique pour de la médiation scientifique lors d’échanges avec les élus locaux ou les utilisateurs de l’eau afin de répondre à leurs questions sur le fonctionnement des bassins versants ou sur les méthodes de modélisation hydrologiques. Les premières analyses des simulations hydrologiques obtenues avec CACTUS montrent que le comportement hydrologique général du bassin versant simulé par CACTUS est comparable à celui obtenu avec d’autres modèles hydrologiques de bassin versant plus réalistes.
Méthode multi-scénario en mode prévision pour la mise en œuvre opérationnelle d’une gestion efficiente des crues
CHAPON benoit, PORTIER Lucie, PICOUET Cécile
France
Résumé : Parmi l’ensemble des interrogations qui se posent au monde scientifique sur les conséquences du changement climatique, la prévision des crues tient une part importante.
Or l’analyse du risque inondation se heurte trop souvent à la bonne définition du scénario de crue. Quel est le bon scénario de pluie ? Quel est le bon scénario hydrologique ? Quel est le bon état initial ? Après un travail de définition d’une méthode multi-scénarios pour la prévision du « Bon » scénario de pluie (Is Rivers 2022), à l’aide d’un modèle distribué évènementiel, une évolution de la méthode prend corps pour intégrer la définition du bon scénario hydrologique au travers d’une meilleure compréhension de l’état initial. Cela s’organise alors autour d’un modèle hydrologique en continue. L’évolution de la méthode passe par la migration des outils de travail du mode événementiel au mode continu et c’est ce que propose d’amorcer les travaux présentés ici.
Contribution de la fonte des glaciers à l’évolution des débits dans le bassin du Rhône
CHAMPAGNE Olivier, LEMOINE Anthony, GOUTTEVIN Isabelle, CONDOM Thomas, DELAYGUE Gilles, CAUVY-FRAUNIÉ Sophie, BRANGER Flora
France
Résumé : Les Alpes sont soumises à de profonds changements dans le contexte du changement climatique avec un fort impact sur l’hydrologie. Le bassin du Rhône, qui draine une bonne partie des zones de hautes montagnes des Alpes françaises et suisses, fait déjà l’objet de modélisation hydrologique avec le modèle J2000-Rhône. Cette étude présente l’intégration d’un module de dynamique glaciaire dans J2000-Rhône, sa validation, et les projections hydrologiques sur le 21e siècle en prenant en compte une évolution simulée des surfaces glaciaires. Les résultats montrent que la fonte de la neige et de la glace ainsi que les débits sont simulés de manière satisfaisante à l’échelle du bassin du Rhône par J2000-glaciers. D’ici la fin du 21ème siècle, les changements les plus importants seront une hausse du débit hivernal et une baisse du débit estival. La baisse de débit estival sera très importante car due à la concomitance d’une baisse de précipitations, une fonte plus précoce de la neige et une baisse des surfaces glaciaires. Sur les bassins de l’Arve et du Rhône-Amont la contribution glaciaire resteras importante pour soutenir les débits durant certains été secs.
Construction d’un modèle hydrologique couplant retenues de substitution et irrigation pour estimer l’impact cumulé à l’échelle régionale.
PELLERIN Nathan, BRANGER Flora, VIDAL Jean Philippe, MIMEAU Louise, BROWN Ninon
France
Résumé : Les retenues de substitution représentent une solution controversée pour assurer l’approvisionnement en eau des besoins agricoles estivaux, en s’appuyant sur des prélèvements effectués en période hivernale. Les connaissances actuelles sur leur impact cumulé à l’échelle du bassin versant, leur influence sur la qualité écologique des cours d’eau et leur durabilité en tant que solution pérenne restent insuffisantes. L’étude vise à questionner la durabilité des retenues de substitution au sens éco-hydrologique, sous changement global et à l’échelle régionale, afin de répondre à des enjeux de réglementation nationale. Pour cela, la modélisation hydrologique distribuée JAMS-J2000 est déployée à l’échelle régionale des bassins versants du Rhône et de la Loire et permet de simuler des climats passés, présents et futurs. Une composante retenues de substitution qui vise à représenter des retenues à des fins d’irrigation est intégrée à notre modélisation. Les caractéristiques physiques (volume, profondeur, porosité) ainsi que les modes de gestion d’alimentation (ruissellement de surface, prélèvement dans la nappe ou dans la rivière) et de restitution (saisonnalité, règles de restriction d’eau) dans la retenue sont modulables et permettent l’exploration de l’ensemble des typologies de réservoirs visées par notre étude. La composante retenues de substitution est couplée à une composante irrigation afin de permettre le prélèvement direct de l’eau d’irrigation depuis la retenue. La validation du couplage s’appuie sur des bilans hydrologiques, sur l’amélioration du modèle J2000 et sur une comparaison avec des données de prélèvements.