Prise en compte de l'hétérogénéité des surfaces continentales dans la modélisation hydrologique distribuée. Exemple d'application avec des données du haut-bassin de la Saône

[Departement_IRSTEA]RE [TR1_IRSTEA]RIE / TRANSFEAU [Encadrant_IRSTEA]Braud, I.Distributed hydrological models allow to take into account the land surface and input heterogeneities in the modelling. Land surface heterogeneity and hydrological processes span a large amount of spatial and temporal scales. Therefore, we tried to promote flexible hydrological models, able to be adapted to each problem. To take into account land surface heterogeneity, we proposed to discretize a catchment into three nested levels. The first level uses sub-catchments organised around the river network. The second level, called hydro-landscapes, was proposed to take into account sub-catchment scale heterogeneity. The third level allows to further discretize hydro-landscapes to take into account numerical constraints. For the delineation of REWs into homogeneous zones, we proposed a methodology which takes into account landscape heterogeneity, data resolution and the functional scale of hydrological processes included into the modelling. The whole methodology was illustrated using data from the upper Saône catchment. In a second step, we tried to build models corresponding to the proposed principles. We used a hydrological modelling framework called LIQUID. We developed a module solving the Boussinesq equation for 2D transfer in the saturated zone. It was adapted to unstructured meshes. Several tests were conducted to validate the approach. Finally, we have tackled the coupling of different processes (water transfer within the unsaturated and saturated zones and the river) through very simple examples.Les modèles hydrologiques spatialises sont des outils qui permettent de prendre en compte l'hétérogénéité des surfaces continentales et des données d'entrée dans la modélisation. Compte tenu de la diversité des échelles caractéristiques des processus hydrologiques et de la grande hétérogénéité des surfaces continentales, nous avons cherché a nous orienter vers des modélisations flexibles, qui puissent être adaptées a la question posée. Pour prendre en compte les hétérogénéités de l'espace, nous avons propose un découpage du bassin versant en 3 niveaux. Le premier niveau consiste en un découpage en sous-bassins (REWs) organises autour du réseau hydrographique. Un second niveau de discrétisation, appelé hydro-paysages, a été préconise pour la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale au sein des REWs. Nous avons propose un cadre méthodologique pour le découpage en hydro-paysages, afin de prendre en compte non seulement l'hétérogénéité du paysage au sein des sous-bassins. Cette méthodologie permet aussi d'assurer l'adéquation entre l'échelle des données disponibles, l'échelle pertinente pour les processus a représenter et l'échelle de représentation ou unités de modélisation. Le troisième niveau permet d'obtenir les mailles finales de la modélisation après redécoupage éventuel des hydro-paysages en fonction de contraintes numériques. Un exemple sur le Haut-bassin de la Saône permet d'illustrer l'ensemble de la démarche. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons présente les outils utilises pour réaliser des modélisations hydrologiques a la carte'. Pour cela nous nous sommes appuyés sur la plate-forme de modélisation LIQUID qui a servi de support a notre travail. Afin de prendre en compte dans la modélisation, les mailles non structurées issues du découpage spatial propose, nous avons développé un module de simulation des transferts latéraux dans la zone saturée. Il résout l'équation de Boussinesq 2D sur un maillage irrégulier mais conforme. Différents tests ont été réalises pour valider l'approche. Nous avons enfin abordé, sur quelques exemples simples, la problématique du couplage de différents modules en partant de ce module sature et en étudiant le couplage avec les écoulements dans la rivière et la zone non saturée