Modélisation intégrée des écoulements pour la...
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Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Modélisation intégrée des écoulements pour lagestion en temps réel d'un bassin versant
anthropisé
Simon Munier
Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l'Environnement(AgroParisTech)
Thèse préparée au Cemagref, UMR G-EAU
8 décembre 2009
1
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Une mission du gestionnaire
Anticiper les situations de crise
Débits seuils aux points stratégiques
Facteurs agissant sur ces débits
Lâchers de barragehydraulique
Apports des pluieshydrologie
Prélèvementsdemande en eau
2
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
passé futur
instant deprévision
horizon deprévision
temps
débi
t
seuils d'alerte
débit mesuré
prévision
Une mission du gestionnaire
Anticiper les situations de crise
Débits seuils aux points stratégiques
Facteurs agissant sur ces débits
Lâchers de barragehydraulique
Apports des pluieshydrologie
Prélèvementsdemande en eau
2
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
passé futur
instant deprévision
horizon deprévision
temps
débi
t
seuils d'alerte
débit mesuré
prévision
Une mission du gestionnaire
Anticiper les situations de crise
Débits seuils aux points stratégiques
Facteurs agissant sur ces débits
Lâchers de barragehydraulique
Apports des pluieshydrologie
Prélèvementsdemande en eau
2
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
temps
débit
temps
débit
lâcher debarrage
Une mission du gestionnaire
Anticiper les situations de crise
Débits seuils aux points stratégiques
Facteurs agissant sur ces débits
Lâchers de barragehydraulique
Apports des pluieshydrologie
Prélèvementsdemande en eau
2
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
temps
débit
temps
précipitation
événementpluvieux
Une mission du gestionnaire
Anticiper les situations de crise
Débits seuils aux points stratégiques
Facteurs agissant sur ces débits
Lâchers de barragehydraulique
Apports des pluieshydrologie
Prélèvementsdemande en eau
2
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hydraulique
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
temps
débi
t
temps
débi
t pré
levé
prélèvements
Surfacesirriguées
Une mission du gestionnaire
Anticiper les situations de crise
Débits seuils aux points stratégiques
Facteurs agissant sur ces débits
Lâchers de barragehydraulique
Apports des pluieshydrologie
Prélèvementsdemande en eau
2
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Modèle
hydraulique
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Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Le problème du gestionnaire
Prévoir l'in�uence des di�érentsfacteurs
Contrôler les ouvrages de régulation
Un outil d'aide à la gestion
Modélisation intégrée
Intégration hydraulique-hydrologie
3
Introduction
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Modèle
hydraulique
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Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Le problème du gestionnaire
Prévoir l'in�uence des di�érentsfacteurs
Contrôler les ouvrages de régulation
Un outil d'aide à la gestion
Modélisation intégrée
Intégration hydraulique-hydrologie
3
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ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Le problème du gestionnaire
Prévoir l'in�uence des di�érentsfacteurs
Contrôler les ouvrages de régulation
Un outil d'aide à la gestion
Modélisation intégrée
Intégration hydraulique-hydrologie
3
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ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Le problème du gestionnaire
Prévoir l'in�uence des di�érentsfacteurs
Contrôler les ouvrages de régulation
Un outil d'aide à la gestion
Modélisation intégrée
Intégration hydraulique-hydrologie
3
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ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Transferthydrologique
Transferthydraulique
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
Demande
Qprelev
Le problème du gestionnaire
Prévoir l'in�uence des di�érentsfacteurs
Contrôler les ouvrages de régulation
Un outil d'aide à la gestion
Modélisation intégrée
Intégration hydraulique-hydrologie
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Transferthydrologique
Transferthydraulique
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
Demande
Qprelev
Le problème du gestionnaire
Prévoir l'in�uence des di�érentsfacteurs
Contrôler les ouvrages de régulation
Un outil d'aide à la gestion
Modélisation intégrée
Intégration hydraulique-hydrologie
3
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Transferthydrologique
Transferthydraulique
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
Demande
Qprelev
Contraintes de modélisation
Hydrologie sur le bassinintermédiaire
Débits latéraux du point de vuehydraulique
Modèle adapté à l'automatiqueAssimilation de donnéesSynthèse de contrôleurs
4
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couplé
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Transferthydrologique
Transferthydraulique
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
Demande
Qprelev
Bassin versantintermédiaire
Contraintes de modélisation
Hydrologie sur le bassinintermédiaire
Débits latéraux du point de vuehydraulique
Modèle adapté à l'automatiqueAssimilation de donnéesSynthèse de contrôleurs
4
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hydraulique
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Modèle
couplé
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Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Transferthydrologique
Transferthydraulique
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
Demande
Qprelev
débits
latéraux
Bassin versantintermédiaire
Contraintes de modélisation
Hydrologie sur le bassinintermédiaire
Débits latéraux du point de vuehydraulique
Modèle adapté à l'automatiqueAssimilation de donnéesSynthèse de contrôleurs
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hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
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Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contexte et Problématique
Transferthydrologique
Transferthydraulique
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
Demande
Qprelev
débits
latéraux
Bassin versantintermédiaire
Contraintes de modélisation
Hydrologie sur le bassinintermédiaire
Débits latéraux du point de vuehydraulique
Modèle adapté à l'automatiqueAssimilation de donnéesSynthèse de contrôleurs
4
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
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Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Etat de l'art
Modèles distribués
Marine (Estupina-Borrell et al., 2006), MIKE SHE (DHI)
Description �ne des transferts
Modèles semi-distribuésTOPMODEL (Beven et Kirkby, 1979), Romanowicz et al. (2006),
Lerat (2009)
Hydrologie globale par sous-bassin
Module hydraulique simpli�é
Inconvénients de ces approches
Modèles distribués : données, problèmes numériques
Modèles semi-distribués :hydraulique non adaptée à l'automatiqueet/ou sans débits latéraux
5
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hydraulique
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Etat de l'art
Modèles distribués
Marine (Estupina-Borrell et al., 2006), MIKE SHE (DHI)
Description �ne des transferts
Modèles semi-distribuésTOPMODEL (Beven et Kirkby, 1979), Romanowicz et al. (2006),
Lerat (2009)
Hydrologie globale par sous-bassin
Module hydraulique simpli�é
Inconvénients de ces approches
Modèles distribués : données, problèmes numériques
Modèles semi-distribués :hydraulique non adaptée à l'automatiqueet/ou sans débits latéraux
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ConclusionPerspectives
Etat de l'art
Modèles distribués
Marine (Estupina-Borrell et al., 2006), MIKE SHE (DHI)
Description �ne des transferts
Modèles semi-distribuésTOPMODEL (Beven et Kirkby, 1979), Romanowicz et al. (2006),
Lerat (2009)
Hydrologie globale par sous-bassin
Module hydraulique simpli�é
Inconvénients de ces approches
Modèles distribués : données, problèmes numériques
Modèles semi-distribués :hydraulique non adaptée à l'automatiqueet/ou sans débits latéraux
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Etat de l'art
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Marine (Estupina-Borrell et al., 2006), MIKE SHE (DHI)
Description �ne des transferts
Modèles semi-distribuésTOPMODEL (Beven et Kirkby, 1979), Romanowicz et al. (2006),
Lerat (2009)
Hydrologie globale par sous-bassin
Module hydraulique simpli�é
Inconvénients de ces approches
Modèles distribués : données, problèmes numériques
Modèles semi-distribués :hydraulique non adaptée à l'automatiqueet/ou sans débits latéraux
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hydraulique
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couplé
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Etat de l'art
Modèles distribués
Marine (Estupina-Borrell et al., 2006), MIKE SHE (DHI)
Description �ne des transferts
Modèles semi-distribuésTOPMODEL (Beven et Kirkby, 1979), Romanowicz et al. (2006),
Lerat (2009)
Hydrologie globale par sous-bassin
Module hydraulique simpli�é
Inconvénients de ces approches
Modèles distribués : données, problèmes numériques
Modèles semi-distribués :hydraulique non adaptée à l'automatiqueet/ou sans débits latéraux
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hydraulique
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Objectifs de la thèse
Objectif général
Méthodologie de synthèse d'un modèle hydraulique adapté àl'automatique et intégrant une composante hydrologique sousforme de débit latéral
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
6
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hydraulique
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couplé
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Objectifs de la thèse
Objectif général
Méthodologie de synthèse d'un modèle hydraulique adapté àl'automatique et intégrant une composante hydrologique sousforme de débit latéral
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
6
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hydraulique
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Objectifs de la thèse
Objectif général
Méthodologie de synthèse d'un modèle hydraulique adapté àl'automatique et intégrant une composante hydrologique sousforme de débit latéral
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
6
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Objectifs de la thèse
Objectif général
Méthodologie de synthèse d'un modèle hydraulique adapté àl'automatique et intégrant une composante hydrologique sousforme de débit latéral
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
6
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Objectifs de la thèse
Objectif général
Méthodologie de synthèse d'un modèle hydraulique adapté àl'automatique et intégrant une composante hydrologique sousforme de débit latéral
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
6
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hydraulique
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couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
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Conclusion
ConclusionPerspectives
Plan de la présentation
1 Introduction
2 Modèle hydraulique d'un biefContrôle en Boucle Ouverte (canal de Gignac)Fonction de transfert simpli�éeTransfert d'un débit latéral
3 Modèle couplé hydraulique/hydrologie
4 Assimilation de données
5 Conclusion et perspectives
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Le canal de Gignac
Semi-automatisé
Bief Partiteur-Avencqlongueur : 5 kmdébit nominal : 1.5 m3/s
Contrôle en Boucle Ouverte
Vanne amont automatique
Contrôlée pour produire un débitaval cible
Problème d'inversion de modèle
8
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Le canal de Gignac
Semi-automatisé
Bief Partiteur-Avencqlongueur : 5 kmdébit nominal : 1.5 m3/s
Contrôle en Boucle Ouverte
Vanne amont automatique
Contrôlée pour produire un débitaval cible
Problème d'inversion de modèle
8
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Le canal de Gignac
Semi-automatisé
Bief Partiteur-Avencqlongueur : 5 kmdébit nominal : 1.5 m3/s
Contrôle en Boucle Ouverte
Vanne amont automatique
Contrôlée pour produire un débitaval cible
Problème d'inversion de modèle
8
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
vanne amontcontrôlée
amontQ
avalQ
Le canal de Gignac
Semi-automatisé
Bief Partiteur-Avencqlongueur : 5 kmdébit nominal : 1.5 m3/s
Contrôle en Boucle Ouverte
Vanne amont automatique
Contrôlée pour produire un débitaval cible
Problème d'inversion de modèle
8
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
vanne amontcontrôlée
amontQ
avalQ
Le canal de Gignac
Semi-automatisé
Bief Partiteur-Avencqlongueur : 5 kmdébit nominal : 1.5 m3/s
Contrôle en Boucle Ouverte
Vanne amont automatique
Contrôlée pour produire un débitaval cible
Problème d'inversion de modèle
8
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Premier ordre avec retard
Dé�ni par 2 paramètres (τ0,K0)
Inversion de modèle très simple
FOD
Qamont
Qaval
K0
dQaval(t)
dt+ Qaval(t) = Qamont(t − τ0)
m
Qamont(t) = K0
dQaval(t + τ0)
dt+ Qaval(t + τ0)
9
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Premier ordre avec retard
Dé�ni par 2 paramètres (τ0,K0)
Inversion de modèle très simple
FOD
Qamont
Qaval
Q cibleaval
FOD-1
K0
dQaval(t)
dt+ Qaval(t) = Qamont(t − τ0)
m
Qamont(t) = K0
dQaval(t + τ0)
dt+ Qaval(t + τ0)
9
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Comportement correctmais décalage en �n d'expérience
10
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Comportement correctmais décalage en �n d'expérience
10
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Comportement correctmais décalage en �n d'expérience
10
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Comportement correctmais décalage en �n d'expérience
10
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Comportement correctmais décalage en �n d'expérience
10
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Prise en compte des variations de débit latéral
Prise d'eau équivalente
Introduction d'un gain multiplicatif
K0
dQaval(t)
dt+ Qaval(t) = G0Qamont(t − τ0)
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Modèle
hydraulique
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couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Prise en compte des variations de débit latéral
Prise d'eau équivalente
Introduction d'un gain multiplicatif
K0
dQaval(t)
dt+ Qaval(t) = G0Qamont(t − τ0)
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Modèle
hydraulique
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Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Prise en compte des variations de débit latéral
Prise d'eau équivalente
Introduction d'un gain multiplicatif
K0
dQaval(t)
dt+ Qaval(t) = G0Qamont(t − τ0)
11
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du G-FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Bonne reproduction du débit aval
12
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du G-FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Bonne reproduction du débit aval
12
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du G-FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Bonne reproduction du débit aval
12
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ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du G-FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Bonne reproduction du débit aval
12
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Contrôle en Boucle Ouverte
Mise en ÷uvre du G-FOD
1 Calage du modèle
2 Dé�nition de Qaval cible
3 Calcul de Qamont
Man÷uvre de la vanne
4 Validation de Qaval
Bonne reproduction du débit aval
12
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
q0
ql
Xxl
0
qX
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
q0
ql
Xxl
0
qX
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
q0
ql
Xxl
0
qX
q = FOD (q ) + FOD (q )X 0 0 l l
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
q0
ql
Xxl
0
qX
q = FOD (q ) + FOD (q )X 0 0 l l
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusions pour le modèle hydraulique
Hydraulique bien représentée par un modèle FOD
Amélioration par la prise en compte du débit latéral
Comment représenter le transfert des débits latéraux ?
A priori gain insu�sant pour hydrologie et demande
Fonction de transfert de type FOD (τl ,Kl )
Comment relier (τl ,Kl ) à (τ0,K0) ?
⇒ Choix d'une approche physique
q0
ql
Xxl
0
qX
q = FOD (q ) + FOD (q )X 0 0 l l
13
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
0 Xx
q (x,t)l
Q (0,t)
Q (x,t)
Q (X,t)
Y (x)
X longueur du biefB largeur au fondm fruit des bergesSb pente du fondn coe�cient de Manning
Q(x , t) = Q0+q(x , t) Y (x , t) = Y0+y(x , t){T0
∂y∂t
+ ∂q∂x
= ql∂q∂t
+ 2V0∂q∂x
+ α0∂y∂x
+ β0q + γ0y = 0
Bief équivalent
Prismatiquetrapézoïdal
Décrit par 5paramètres
Linéarisation
Petites variationsautour de (Q0,Y0)
Equations deSt-Venant linéarisées
14
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
0 Xx
q (x,t)l
Q (0,t)
Q (x,t)
Q (X,t)
Y (x)
X longueur du biefB largeur au fondm fruit des bergesSb pente du fondn coe�cient de Manning
Q(x , t) = Q0+q(x , t) Y (x , t) = Y0+y(x , t){T0
∂y∂t
+ ∂q∂x
= ql∂q∂t
+ 2V0∂q∂x
+ α0∂y∂x
+ β0q + γ0y = 0
Bief équivalent
Prismatiquetrapézoïdal
Décrit par 5paramètres
Linéarisation
Petites variationsautour de (Q0,Y0)
Equations deSt-Venant linéarisées
14
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
0 Xx
q (x,t)l
0Y (x)
Q + q(0,t)0
Q + q(x,t)0
Q + q(X,t)0
0Y (x) + y(x,t)
X longueur du biefB largeur au fondm fruit des bergesSb pente du fondn coe�cient de Manning
Q(x , t) = Q0+q(x , t) Y (x , t) = Y0+y(x , t){T0
∂y∂t
+ ∂q∂x
= ql∂q∂t
+ 2V0∂q∂x
+ α0∂y∂x
+ β0q + γ0y = 0
Bief équivalent
Prismatiquetrapézoïdal
Décrit par 5paramètres
Linéarisation
Petites variationsautour de (Q0,Y0)
Equations deSt-Venant linéarisées
14
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
0 Xx
q (x,t)l
0Y (x)
Q + q(0,t)0
Q + q(x,t)0
Q + q(X,t)0
0Y (x) + y(x,t)
X longueur du biefB largeur au fondm fruit des bergesSb pente du fondn coe�cient de Manning
Q(x , t) = Q0+q(x , t) Y (x , t) = Y0+y(x , t){T0
∂y∂t
+ ∂q∂x
= ql∂q∂t
+ 2V0∂q∂x
+ α0∂y∂x
+ β0q + γ0y = 0
Bief équivalent
Prismatiquetrapézoïdal
Décrit par 5paramètres
Linéarisation
Petites variationsautour de (Q0,Y0)
Equations deSt-Venant linéarisées
14
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
Approche fréquentielle
Signal basse fréquence (BF)
Signal haute fréquence (HF)
Diagramme de BodeAtténuation & Déphasage
Transposition en fréquentiel
Transformée de Laplace de SV
15
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
Approche fréquentielle
Signal basse fréquence (BF)
Signal haute fréquence (HF)
Diagramme de BodeAtténuation & Déphasage
Transposition en fréquentiel
Transformée de Laplace de SV
15
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
Approche fréquentielle
Signal basse fréquence (BF)
Signal haute fréquence (HF)
Diagramme de BodeAtténuation & Déphasage
Transposition en fréquentiel
Transformée de Laplace de SV
15
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)
qX (s) = TF 0(s)q0(s)
Hypothèse sur la condition à lalimite aval
Ouvrage aval équivalent
Bief semi-in�ni
Fonction de transfert exacte
Transfert amont-aval
16
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)
Q(X,t) = f [Y(X,t)]ouvr
qX (s) = TF 0(s)q0(s)
Hypothèse sur la condition à lalimite aval
Ouvrage aval équivalent
Bief semi-in�ni
Fonction de transfert exacte
Transfert amont-aval
16
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)
Q(X,t) = f [Y(X,t)]ouvr
qX (s) = TF 0(s)q0(s)
Hypothèse sur la condition à lalimite aval
Ouvrage aval équivalent
Bief semi-in�ni
Fonction de transfert exacte
Transfert amont-aval
16
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)
Q(X,t) = f [Y(X,t)]ouvr
qX (s) = TF 0(s)q0(s)
Hypothèse sur la condition à lalimite aval
Ouvrage aval équivalent
Bief semi-in�ni
Fonction de transfert exacte
Transfert amont-aval
16
Introduction
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Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
Approximation fréquentielle
Fonction de transfertapprochée : FOD
Méthode des moments
Relations analytiques entre(τ0,K0) et les caractéristiquesphysiques
17
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
TF0(s) = e−τ0s
1+K0s⇔
K0dqX (t)
dt+ qX (t) = q0(t − τ0)
Approximation fréquentielle
Fonction de transfertapprochée : FOD
Méthode des moments
Relations analytiques entre(τ0,K0) et les caractéristiquesphysiques
17
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
TF0(s) = e−τ0s
1+K0s⇔
K0dqX (t)
dt+ qX (t) = q0(t − τ0)
TF 0(s) = 1 + A0s + B0s2 + o(s2)
TF0(s) = 1 + A0s + B0s2 + o(s2)
Approximation fréquentielle
Fonction de transfertapprochée : FOD
Méthode des moments
Relations analytiques entre(τ0,K0) et les caractéristiquesphysiques
17
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Fonction de transfert simpli�ée
TF0(s) = e−τ0s
1+K0s⇔
K0dqX (t)
dt+ qX (t) = q0(t − τ0)
TF 0(s) = 1 + A0s + B0s2 + o(s2)
TF0(s) = 1 + A0s + B0s2 + o(s2)
K0 = f0(Q0,X ,B,m, Sb, n)
τ0 = g0(Q0,X ,B,m, Sb, n)
Approximation fréquentielle
Fonction de transfertapprochée : FOD
Méthode des moments
Relations analytiques entre(τ0,K0) et les caractéristiquesphysiques
17
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
ql (x , s) =∑i
rli (x)qli (s)
qX (s) = TF 0(s)q0(s)+∑i
TF li (s)qli (s)
TF li (s) ≈ TFli (s) =e−τli s
1 + Kli s
Kli = fli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
τli = gli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
Résolution analytique si :
Séparationspatio-temporelle
Débit latéral ponctuel ouuniformément distribué
Fonction de transfert
Approchée par un FOD
(τli ,Kli ) fonction descaractéristiques physiques
18
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
ql (x , s) =∑i
rli (x)qli (s)
qX (s) = TF 0(s)q0(s)+∑i
TF li (s)qli (s)
TF li (s) ≈ TFli (s) =e−τli s
1 + Kli s
Kli = fli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
τli = gli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
Résolution analytique si :
Séparationspatio-temporelle
Débit latéral ponctuel ouuniformément distribué
Fonction de transfert
Approchée par un FOD
(τli ,Kli ) fonction descaractéristiques physiques
18
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
ql (x , s) =∑i
rli (x)qli (s)
qX (s) = TF 0(s)q0(s)+∑i
TF li (s)qli (s)
TF li (s) ≈ TFli (s) =e−τli s
1 + Kli s
Kli = fli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
τli = gli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
Résolution analytique si :
Séparationspatio-temporelle
Débit latéral ponctuel ouuniformément distribué
Fonction de transfert
Approchée par un FOD
(τli ,Kli ) fonction descaractéristiques physiques
18
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
ql (x , s) =∑i
rli (x)qli (s)
qX (s) = TF 0(s)q0(s)+∑i
TF li (s)qli (s)
TF li (s) ≈ TFli (s) =e−τli s
1 + Kli s
Kli = fli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
τli = gli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
Résolution analytique si :
Séparationspatio-temporelle
Débit latéral ponctuel ouuniformément distribué
Fonction de transfert
Approchée par un FOD
(τli ,Kli ) fonction descaractéristiques physiques
18
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
ql (x , s) =∑i
rli (x)qli (s)
qX (s) = TF 0(s)q0(s)+∑i
TF li (s)qli (s)
TF li (s) ≈ TFli (s) =e−τli s
1 + Kli s
Kli = fli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
τli = gli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
Résolution analytique si :
Séparationspatio-temporelle
Débit latéral ponctuel ouuniformément distribué
Fonction de transfert
Approchée par un FOD
(τli ,Kli ) fonction descaractéristiques physiques
18
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
d
dx
(q(x , s)y(x , s)
)= As(x)
(q(x , s)y(x , s)
)+B(x)ql (x , s)
ql (x , s) =∑i
rli (x)qli (s)
qX (s) = TF 0(s)q0(s)+∑i
TF li (s)qli (s)
TF li (s) ≈ TFli (s) =e−τli s
1 + Kli s
Kli = fli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
τli = gli (Q0,X ,B,m, Sb, n)
Résolution analytique si :
Séparationspatio-temporelle
Débit latéral ponctuel ouuniformément distribué
Fonction de transfert
Approchée par un FOD
(τli ,Kli ) fonction descaractéristiques physiques
18
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
Approche adimensionnelle
Introduction de 3paramètres adimensionnels
Réduction du nombre deparamètres
Simpli�cation des relationsf0, g0, fli , gli
Relations directes entre(τ0,K0) et (τli ,Kli )
19
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
F0 = V0C0
χ0 = SbX
Y0
κ0 = 7
3− 4A0
3T0P0
(∂P∂Y
)0
Approche adimensionnelle
Introduction de 3paramètres adimensionnels
Réduction du nombre deparamètres
Simpli�cation des relationsf0, g0, fli , gli
Relations directes entre(τ0,K0) et (τli ,Kli )
19
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
F0 = V0C0
χ0 = SbX
Y0
κ0 = 7
3− 4A0
3T0P0
(∂P∂Y
)0
Approche adimensionnelle
Introduction de 3paramètres adimensionnels
Réduction du nombre deparamètres
Simpli�cation des relationsf0, g0, fli , gli
Relations directes entre(τ0,K0) et (τli ,Kli )
19
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
F0 = V0C0
χ0 = SbX
Y0
κ0 = 7
3− 4A0
3T0P0
(∂P∂Y
)0
Approche adimensionnelle
Introduction de 3paramètres adimensionnels
Réduction du nombre deparamètres
Simpli�cation des relationsf0, g0, fli , gli
Relations directes entre(τ0,K0) et (τli ,Kli )
19
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Transfert d'un débit latéral
F0 = V0C0
χ0 = SbX
Y0
κ0 = 7
3− 4A0
3T0P0
(∂P∂Y
)0
Approche adimensionnelle
Introduction de 3paramètres adimensionnels
Réduction du nombre deparamètres
Simpli�cation des relationsf0, g0, fli , gli
Relations directes entre(τ0,K0) et (τli ,Kli )
19
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Modèle hydraulique d'un bief
Synthèse partielle
Modèle simpli�é de type FOD, adapté à l'automatique
Transfert des débits amont et latéraux
2 paramètres seulement (τ0,K0)
q (s)0
q (s)p
q (s)d{
Xxd
xu
xp
0
q (s)X
qX (s) = TF0(s)q0(s) + TFp(xp, s)qp(s) + TFd (xu, xd , s)qd (s)
20
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Plan de la présentation
1 Introduction
2 Modèle hydraulique d'un bief
3 Modèle couplé hydraulique/hydrologieStructure du modèle intégréLe modèle intégré TGRValidation en simulation
4 Assimilation de données
5 Conclusion et perspectives
21
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Transferthydrologique
ponc
tuel
sdébit amont
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
débitslatéraux
diff
us
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Transferthydrologique
débit amont
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
débitslatéraux
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Transferthydrologique
débit amont
E QP amont
Qaval
Bassinintermédiaire
Tronçonde rivière
débitslatéraux
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage apportlatéralKRIGF
E P
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage apportlatéralKRIGF
E P
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Structure du modèle intégré
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage apportlatéralKRIGF
E P
Découpage spatial
Courbe des surfacesdrainées (Lerat, 2009)
Apports ponctuels etdistribués
Modèle hydrologique
Approche globale parsous-bassin
Modèle conceptuel GR
P et E uniformes
Paramètres identiques surles sous-bassins
22
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Le modèle intégré TGR
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage
apportamont
apportlatéralKR
ponctuel
diffus
IGF
E QP amont
Qaval
Modèle semi-linéaire
LRK (linéaire) :Routage bassin & rivière
GRK (non linéaire) :Production pluie nette
Entrées et paramètres
Pluie, ETP et débit amonthoraires
5 paramètres à caler :(τ0,K0,KR , S , IGF )
23
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Le modèle intégré TGR
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage
apportamont
apportlatéral
LRK
KR
ponctuel
diffus
IGF
E QP amont
Qaval
Modèle semi-linéaire
LRK (linéaire) :Routage bassin & rivière
GRK (non linéaire) :Production pluie nette
Entrées et paramètres
Pluie, ETP et débit amonthoraires
5 paramètres à caler :(τ0,K0,KR , S , IGF )
23
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Le modèle intégré TGR
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage
apportamont
apportlatéral
GRK
LRK
KR
ponctuel
diffus
IGF
E QP amont
Qaval
Modèle semi-linéaire
LRK (linéaire) :Routage bassin & rivière
GRK (non linéaire) :Production pluie nette
Entrées et paramètres
Pluie, ETP et débit amonthoraires
5 paramètres à caler :(τ0,K0,KR , S , IGF )
23
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Le modèle intégré TGR
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage
apportamont
apportlatéral
GRK
LRK
KR
ponctuel
diffus
IGF
E QP amont
Qaval
Modèle semi-linéaire
LRK (linéaire) :Routage bassin & rivière
GRK (non linéaire) :Production pluie nette
Entrées et paramètres
Pluie, ETP et débit amonthoraires
5 paramètres à caler :(τ0,K0,KR , S , IGF )
23
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Le modèle intégré TGR
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage
apportamont
apportlatéral
GRK
LRK
KR
ponctuel
diffus
IGF
E QP amont
Qaval
Modèle semi-linéaire
LRK (linéaire) :Routage bassin & rivière
GRK (non linéaire) :Production pluie nette
Entrées et paramètres
Pluie, ETP et débit amonthoraires
5 paramètres à caler :(τ0,K0,KR , S , IGF )
23
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Le modèle intégré TGR
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
Fonctiond'échange
ProductionS
Routage
apportamont
apportlatéral
GRK
LRK
KR
ponctuel
diffus
IGF
E QP amont
Qaval
Modèle semi-linéaire
LRK (linéaire) :Routage bassin & rivière
GRK (non linéaire) :Production pluie nette
Entrées et paramètres
Pluie, ETP et débit amonthoraires
5 paramètres à caler :(τ0,K0,KR , S , IGF )
23
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Validation en simulation
Résultats d'identi�cation
3 bassins : Tarn, Aveyron et Loue
Comparaison GR4H et G-FOD
P1 : 1995-2000, P2 : 2001-2005
Aveyron
Tarn
Loue(975 km²)
(935 km²)
(650 km²)
24
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Validation en simulation
Résultats d'identi�cation
3 bassins : Tarn, Aveyron et Loue
Comparaison GR4H et G-FOD
P1 : 1995-2000, P2 : 2001-2005
Aveyron
Tarn
Loue(975 km²)
(935 km²)
(650 km²)
24
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Validation en simulation
Résultats d'identi�cation
3 bassins : Tarn, Aveyron et Loue
Comparaison GR4H et G-FOD
P1 : 1995-2000, P2 : 2001-2005
Aveyron
Tarn
Loue(975 km²)
(935 km²)
(650 km²)
24
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Modèle couplé hydraulique/hydrologie
Synthèse partielle
Approche générique semi-distribuée
Modèle semi-linéaire à 5 paramètres
Entrées climatiques et hydrauliques prises en comtpe
Possibilité de mise en réseau
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
25
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Modèle couplé hydraulique/hydrologie
Synthèse partielle
Approche générique semi-distribuée
Modèle semi-linéaire à 5 paramètres
Entrées climatiques et hydrauliques prises en comtpe
Possibilité de mise en réseau
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
LRKGRK
P, E Qamont
Qaval
TGR
25
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Modèle couplé hydraulique/hydrologie
Synthèse partielle
Approche générique semi-distribuée
Modèle semi-linéaire à 5 paramètres
Entrées climatiques et hydrauliques prises en comtpe
Possibilité de mise en réseau
Sur
face
dra
inée
Abscisse longitudinale
principauxaffluents
LRKGRK
P, E Qamont
Qaval
TGR
25
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Modèle couplé hydraulique/hydrologie
Synthèse partielle
Approche générique semi-distribuée
Modèle semi-linéaire à 5 paramètres
Entrées climatiques et hydrauliques prises en comtpe
Possibilité de mise en réseau
LRKGRK
P, E Qamont
LRKGRK
P, E
Qaval
TGR
Qint
25
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Plan de la présentation
1 Introduction
2 Modèle hydraulique d'un bief
3 Modèle couplé hydraulique/hydrologie
4 Assimilation de donnéesPrévision des crues : le cas du SereinIdenti�cation du modèle TGRFiltre de KalmanRésultats de prévision
5 Conclusion et perspectives
26
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Prévision des crues : le cas du Serein
Problématique
Contexte, objectif
Le systèmeDébit horairePluie et ETP horaire parsous-bassin
Prévision actuelle : GR3P
Méthodologie d'analyse
2 scénarios de pluies futures
Prévision jusqu'à l'horizon 72h
27
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Prévision des crues : le cas du Serein
tempsinstant deprévision
débi
t
horizon deprévision
passé futur
seuil d'alerte
prévision
débit réel
Problématique
Contexte, objectif
Le systèmeDébit horairePluie et ETP horaire parsous-bassin
Prévision actuelle : GR3P
Méthodologie d'analyse
2 scénarios de pluies futures
Prévision jusqu'à l'horizon 72h
27
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Prévision des crues : le cas du Serein
Station hydrométrique
Poste pluviométrique
Problématique
Contexte, objectif
Le systèmeDébit horairePluie et ETP horaire parsous-bassin
Prévision actuelle : GR3P
Méthodologie d'analyse
2 scénarios de pluies futures
Prévision jusqu'à l'horizon 72h
27
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Prévision des crues : le cas du Serein
Station hydrométrique
Poste pluviométrique
Fonctiond'échange
Production
RoutageIGF
E P
Qaval
Mise à jour Qaval
mesuré
Problématique
Contexte, objectif
Le systèmeDébit horairePluie et ETP horaire parsous-bassin
Prévision actuelle : GR3P
Méthodologie d'analyse
2 scénarios de pluies futures
Prévision jusqu'à l'horizon 72h
27
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Prévision des crues : le cas du Serein
Station hydrométrique
Poste pluviométrique
Fonctiond'échange
Production
RoutageIGF
E P
Qaval
Mise à jour Qaval
mesuré
Problématique
Contexte, objectif
Le systèmeDébit horairePluie et ETP horaire parsous-bassin
Prévision actuelle : GR3P
Méthodologie d'analyse
2 scénarios de pluies futures
Prévision jusqu'à l'horizon 72h
27
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Prévision des crues : le cas du Serein
Station hydrométrique
Poste pluviométrique
Fonctiond'échange
Production
RoutageIGF
E P
Qaval
Mise à jour Qaval
mesuré
Problématique
Contexte, objectif
Le systèmeDébit horairePluie et ETP horaire parsous-bassin
Prévision actuelle : GR3P
Méthodologie d'analyse
2 scénarios de pluies futures
Prévision jusqu'à l'horizon 72h
27
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Identi�cation du modèle TGR
BV 1
BV 2
BV 3
BV 4
Structure du modèle TGR
1 apport distribué parbassin intermédiaire
Identi�cation
Bassin par bassin
Calage-contrôle croiséP1 = 1994-2001P2 = 2002-2009
28
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Identi�cation du modèle TGR
BV 1
BV 2
BV 3
BV 4
Q1
P , E1 1
TGR
TGR (1)
P , E2 2
TGR (2)
Q2P , E3 3
TGR (3)
Q3P , E4 4
TGR (4)
Q4
Structure du modèle TGR
1 apport distribué parbassin intermédiaire
Identi�cation
Bassin par bassin
Calage-contrôle croiséP1 = 1994-2001P2 = 2002-2009
28
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Identi�cation du modèle TGR
BV 1
BV 2
BV 3
BV 4
Q1
P , E1 1
TGR
TGR (1)
P , E2 2
TGR (2)
Q2P , E3 3
TGR (3)
Q3P , E4 4
TGR (4)
Q4
Structure du modèle TGR
1 apport distribué parbassin intermédiaire
Identi�cation
Bassin par bassin
Calage-contrôle croiséP1 = 1994-2001P2 = 2002-2009
28
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Identi�cation du modèle TGR
BV 1
BV 2
BV 3
BV 4
Q1
P , E1 1
TGR
TGR (1)
P , E2 2
TGR (2)
Q2P , E3 3
TGR (3)
Q3P , E4 4
TGR (4)
Q4
Structure du modèle TGR
1 apport distribué parbassin intermédiaire
Identi�cation
Bassin par bassin
Calage-contrôle croiséP1 = 1994-2001P2 = 2002-2009
28
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1)
y(k) = Cx(k)
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
k k+1k-1
débi
t ava
l
tempsk+2 k+3 k+4
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
k k+1k-1
prédiction
débi
t ava
l
tempsk+2 k+3 k+4
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
k k+1k-1
prédiction mesure
débi
t ava
l
tempsk+2 k+3 k+4
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
k k+1k-1
prédiction mesure
débi
t ava
l
temps
mise à jour
k+2 k+3 k+4
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
k k+1k-1
prédiction mesure
débi
t ava
l
temps
mise à jour prévision
k+2 k+3 k+4
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Filtre de Kalman
x(k) = Ax(k − 1) + Bu(k − 1) + w(k − 1)
y(k) = Cx(k) + v(k)
LRK
Q1
P , E1 1
GRK(1)
TGR
LRK (1)
P , E2 2
GRK(2) LRK (2)
Q2
P , E3 3
GRK(3) LRK (3)
Q3
P , E4 4
GRK(4) LRK (4)
Q4
u =
GRK (1)(P1,E1)
GRK (2)(P2,E2)
GRK (3)(P3,E3)
GRK (4)(P4,E4)
y =
Q1
Q2
Q3
Q4
Principe
Equations d'état
w (bruit de process)v (bruit de mesure)
Coe�cients depondération(états à corriger)
Algorithme en prévisionPrédictionMise à jourPrévision
Application à LRK
29
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Con�ance hydraulique/hydrologique
K0T0
KlKR
+ yiui
Quels états corriger ?
Etats hydrauliques
Etats hydrologiques
Pondération α
Critère NME
30
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Con�ance hydraulique/hydrologique
K0T0
KlKR
+ yiui
Quels états corriger ?
Etats hydrauliques
Etats hydrologiques
Pondération α
Critère NME
30
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Con�ance hydraulique/hydrologique
K0T0
KlKR
+ yiui
Quels états corriger ?
Etats hydrauliques
Etats hydrologiques
Pondération α
Critère NME
30
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Con�ance hydraulique/hydrologique
K0T0
KlKR
+ yiui
QN = αQ(τ0,K0)N
+ (1− α)Q(KR ,Kl
)
N
Quels états corriger ?
Etats hydrauliques
Etats hydrologiques
Pondération α
Critère NME
30
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Con�ance hydraulique/hydrologique
K0T0
KlKR
+ yiui
QN = αQ(τ0,K0)N
+ (1− α)Q(KR ,Kl
)
N
NME = 1N
∑Nk=1 ‖y(k)− Cx(k|k − 1)‖1
k k+1k-1
prédiction mesure
débi
t ava
l
temps
mise à jour
Quels états corriger ?
Etats hydrauliques
Etats hydrologiques
Pondération α
Critère NME
30
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Con�ance hydraulique/hydrologique
K0T0
KlKR
+ yiui
QN = αQ(τ0,K0)N
+ (1− α)Q(KR ,Kl
)
N
NME = 1N
∑Nk=1 ‖y(k)− Cx(k|k − 1)‖1
k k+1k-1
prédiction mesure
débi
t ava
l
temps
mise à jour
Quels états corriger ?
Etats hydrauliques
Etats hydrologiques
Pondération α
Critère NME
30
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Résultats de prévision (crue mars 2006)
31
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Résultats de prévision (crue mars 2006)
31
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Résultats de prévision (crue mars 2006)
31
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Résultats de prévision (crue mars 2006)
32
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Plan de la présentation
1 Introduction
2 Modèle hydraulique d'un bief
3 Modèle couplé hydraulique/hydrologie
4 Assimilation de données
5 Conclusion et perspectivesConclusionPerspectives
33
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusion
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Modélisation hydraulique
Approche physique et approximation fréquentielle
Modèle à 2 paramètres adapté à l'automatique
Prise en compte des débits amont et latéraux
In�uence des ouvragesMéthodologie (Advances in Water Resources)
Temps de réponse (Journal of Irrigation and Drainage Engineering)
34
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusion
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Modélisation hydraulique
Approche physique et approximation fréquentielle
Modèle à 2 paramètres adapté à l'automatique
Prise en compte des débits amont et latéraux
In�uence des ouvragesMéthodologie (Advances in Water Resources)
Temps de réponse (Journal of Irrigation and Drainage Engineering)
34
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusion
Questions abordées
Comment prendre en compte les débits latéraux dans unmodèle hydraulique simpli�é ?
Modélisation hydraulique
Approche physique et approximation fréquentielle
Modèle à 2 paramètres adapté à l'automatique
Prise en compte des débits amont et latéraux
In�uence des ouvragesMéthodologie (Advances in Water Resources)
Temps de réponse (Journal of Irrigation and Drainage Engineering)
34
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusion
Questions abordées
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
Intégration hydraulique � hydrologie
Approche générique de type semi-distribuée
Assimilation de données (�ltre de Kalman)
Reconstitution d'états internes non mesurésCas des prélèvements sur le bassin amont de l'Adour
35
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusion
Questions abordées
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
Intégration hydraulique � hydrologie
Approche générique de type semi-distribuée
Assimilation de données (�ltre de Kalman)
Reconstitution d'états internes non mesurésCas des prélèvements sur le bassin amont de l'Adour
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Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Conclusion
Questions abordées
Comment y intégrer une composante hydrologique ?
Comment intégrer les données reçues en temps réel en vuede corriger les erreurs de modélisation ?
Intégration hydraulique � hydrologie
Approche générique de type semi-distribuée
Assimilation de données (�ltre de Kalman)
Reconstitution d'états internes non mesurésCas des prélèvements sur le bassin amont de l'Adour
35
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Perspectives
Développements recherche
Intégration d'un module de demande
Extension au non linéaire (modélisation, assimilation)
Développement d'un contrôleur automatique
Vers des applications opérationnelles
Prévision des crues
Gestion des systèmes barrage-rivière
36
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Perspectives
Développements recherche
Intégration d'un module de demande
Extension au non linéaire (modélisation, assimilation)
Développement d'un contrôleur automatique
Vers des applications opérationnelles
Prévision des crues
Gestion des systèmes barrage-rivière
36
Introduction
ProblématiqueEtat de l'artObjectifs
Modèle
hydraulique
BO GignacFT simpli�éeDébit latéral
Modèle
couplé
StructureModèle TGRValidation
Assimilation
Le SereinIdenti�cationKalmanRésultats
Conclusion
ConclusionPerspectives
Modélisation intégrée des écoulements pour lagestion en temps réel d'un bassin versant
anthropisé
Simon Munier
Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l'Environnement(AgroParisTech)
Thèse préparée au Cemagref, UMR G-EAU
8 décembre 2009
37