Les fonctions du package 'seinebasin2' permettent de simplifier au maximum les opérations de calage quine nécessitent que deux étapes : le chargement des données et le lancement du calage.
Le calage du modèle hydrologique semi-distribué utilise en entrée les précipitations, températures et évapotranspiration extraites de la base SAFRAN [@vidal50yearHighresolutionAtmospheric2010] et aggrégée à l'échelle des sous-bassins versants intermédiaires définis par @nuneztorresSimulationBassinVersant2021.
Les débits observés utilisés pour le calage proviennent de la banque hydro [@leleuRefoundingNationalInformation2014] et de données fournies par l'EPTB Seine Grands Lacs. Les débits observés aux prises et restitutions des réservoirs ont été fournies par l'EPTB Seine Grands Lacs.
Les fonctions du package 'seinebasin2' permettent de simplifier au maximum les opérations de calage qui ne nécessitent que deux étapes : le chargement des données et le lancement du calage.
## Calage des stations du bassin sans prise en compte des réservoirs
La fonction suivante se charge de lire la structure du modèle, des données météorologiques SAFRAN aggrégées à l'échelle des sous-bassins et des données de débits issus de la banque hydro et de stocker cela dans une liste.
## Calage des stations du bassin avec prise en compte des réservoirs {#calage_avec_reservoirs}
## Calage des stations du bassin avec prise en compte des réservoirs {#calage-avec-reservoirs}
Pour caler le modèle avec l'influence des réservoirs, on ajoute les prises et les restitutions des réservoirs à la structure du modèle ainsi que les débits observés à ces prises et restitutions. La "prise d'eau" du lac de Pannecière est calculée en fonction de l'apport naturel arrivant dans le lac.
Pour caler le modèle avec l'influence des réservoirs, on ajoute les prises et les restitutions des réservoirs à la structure du modèle ainsi que les débits observés à ces prises et restitutions.
La "prise d'eau" du lac de Pannecière est calculée en fonction de l'apport naturel arrivant dans le lac. Pour cela, on effectue un calage et un simulation des débits à l'amont du lac de Pannecière à l'aide de la fonction `addReservoirsQ`.
L'opération de calage peut ensuite avoir lieu avec prise en compte de ces influences.
...
...
@@ -50,7 +54,7 @@ OC <-
)
```
## Comparaison des calages avec et sans prise en compte des réservoirs
## Comparaison des débits simulés avec et sans prise en compte des réservoirs
Il faut lancer la simulation des deux modèles pour les sortir cote à cote. La fonction `seinebasin2::RunModel` ne nécessite qu'on lui fournisse les données d'entrée et le paramétrage du modèle pour fournir les chroniques de débits simulés.
Nous affichons ci-dessous les graphiques de chroniques de débits et les régimes pour les deux calages sur la station "H1231010 - L'Aube à Blaincourt-sur-Aube" située à l'aval de la restitution du lac Aube (Ces graphiques ont servi à produire la Figure 10 du rapport [Réf à fournir]).
```{r, warning=FALSE, fig.cap="Chronique des débits simulés et observés sans et avec intégration de l'influence des lacs-réservoirs pour la station H1231010 - L'Aube à Blaincourt-sur-Aube"}
```{r, warning=FALSE, fig.cap="Chronique des débits simulés et observés sans intégration de l'influence des lacs-réservoirs pour la station H1231010 - L'Aube à Blaincourt-sur-Aube"}
plot(OM_without[[station]], Qobs = BasinsObs$Q[IndPeriod_Run, station] , which = "Flows")
```
```{r, warning=FALSE, fig.cap="Chronique des débits simulés et observés avec intégration de l'influence des lacs-réservoirs pour la station H1231010 - L'Aube à Blaincourt-sur-Aube"}
plot(OM_with[[station]], Qobs = BasinsObs$Q[IndPeriod_Run, station] , which = "Flows")
## Naturalisation par simulation {#naturalisation_simulation}
## Désinfluencement par simulation {#desinfluencement-simulation}
La naturalisation des débits par simulation consiste à simuler le bassin versant avec les paramètres calés pour le modèle prenant en compte les influences humaines (Voir Section \@ref(calage_avec_reservoirs)) tout en supprimant toutes les influences humaines du modèle.
Parmi les méthodes disponibles de désinfluencement des débits [@terrierStreamflowNaturalizationMethods2020], nous avons choisi la méthode par simulation.
La désinfluencement des débits par simulation consiste à simuler le bassin versant avec les paramètres calés pour le modèle prenant en compte les influences humaines (Voir Section \@ref(calage-avec-reservoirs)) tout en supprimant toutes les influences humaines du modèle.
Nous chargeons donc la structure du modèle sans les réservoirs et les données climatiques :
# Les scénarios climatiques DRIAS 2020 {#drias2020}
```{r setup, echo=FALSE}
```{r setup, echo=FALSE, results='hide'}
library(seinebasin2)
library(sp)
library(dplyr)
...
...
@@ -9,7 +9,7 @@ cfg <- loadConfig()
## Format des données
Les chroniques de scénarios climatiques proviennent de données extraites du portail du DRIAS (http://www.drias-climat.fr). Les données, au pas de temps journalier, sont projetées sur une grille de 8 km de résolution qui couvrent tout le territoire métropolitain.
Les chroniques de scénarios climatiques font partie du jeu de données climatiques DRIAS 2020 débiaisées avec la méthode ADAMONT [@verfaillieMethodADAMONTV12017]. Les données, au pas de temps journalier, sont projetées, à l'instar de la base SAFRAN [@vidal50yearHighresolutionAtmospheric2010] sur une grille de 8 km de résolution qui couvrent tout le territoire métropolitain.
Nous avons effectué une sélection des mailles couvrant le bassin versant de la Seine avec l'exutoire à Vernon.
La liste des scénarios sélectionnés pour l'étude est la suivante : `r paste(cfg$hydroclim$drias$scenarios, collapse = ", ")`. Pour chaque scenario, les données sont présentes pour une période de référence (1950-2005) et une projection RCP4.5 (2006-2100).
# Modélisations des débits naturalisés sous forçage climatique {#QnatDrias2020}
# Modélisations des débits naturels sous forçage climatique {#QnatDrias2020}
## Simulation et enregistrement des chroniques de débits naturalisés
Dans ce chapitre, nous simulerons les débits naturels (c.-à-d. sans prise en compte des influences) à partir des projections climatiques DRIAS 2020 mises en forme à la section \@ref(drias2020).
```{r setup, echo=FALSE}
## Simulation et enregistrement des chroniques de débits naturels
```{r setup, echo=FALSE, results='hide'}
library(seinebasin2)
cfg <- loadConfig()
```
L'exécution des simulations avec les scénarios DRIAS entre 1950 (ou 1951) et 2100 et l'enregistrement des résultats au format définis à la section \@ref(naturalisation_simulation) s'effectue avec la fonction suivante qui regroupe toutes les opérations à effectuer pour lancer et sauvegarder la simulation d'un scénario climatique :
L'exécution des simulations avec les projections DRIAS 2020 entre 1950 (ou 1951) et 2100 et l'enregistrement des résultats au format définis à la section \@ref(desinfluencement-simulation) s'effectue avec la fonction suivante qui regroupe toutes les opérations à effectuer pour lancer et sauvegarder la simulation d'un scénario climatique :
Les données de débit naturalisées simulées avec les forçages climatiques du DRIAS 2020 créées par le script ci-dessus sont téléchargeables à l'adresse :
Les données de débits naturels simulés avec les forçages climatiques du DRIAS 2020 créées par le script ci-dessus sont téléchargeables à l'adresse :
file={C\:\\Users\\david.dorchies\\Zotero\\storage\\8SQ9UWXM\\Lang Delus - 2011 - Les étiages définitions hydrologique, statistiqu.pdf}
}
@article{leleuRefoundingNationalInformation2014,
title={Re-Founding the National Information System Designed to Manage and Give Access to Hydrometric Data},
author={Leleu, Isabelle and Tonnelier, Isabelle and Puechberty, Rachel and Gouin, Philippe and Viquendi, Isabelle and Cobos, Laurent and Foray, Anouck and Baillon, Martine and Ndima, Pierre-Olivier},
date={2014-02-01},
journaltitle={La Houille Blanche},
volume={100},
number={1},
pages={25--32},
publisher={{Taylor \& Francis}},
issn={0018-6368},
doi={10.1051/lhb/2014004},
url={https://doi.org/10.1051/lhb/2014004},
urldate={2021-05-31},
keywords={banque Hydro,base de données,data base,eau,hydrologie,hydrology,hydrométrie,hydrometry,information system,système d'information,water},
file={C\:\\Users\\david.dorchies\\Zotero\\storage\\M5PLGR49\\Leleu et al. - 2014 - Re-founding the national information system design.pdf;C\:\\Users\\david.dorchies\\Zotero\\storage\\SWI2NVWP\\2014004.html}
}
@thesis{nuneztorresSimulationBassinVersant2021,
type={other},
title={Simulation d'un bassin versant anthropisé à l'aide d'un modèle hydrologique semi-distribué : Le bassin de la Seine et ses réservoirs Rapport de stage ST5 -Polytech Sorbonne -1er septembre 2021},
...
...
@@ -67,6 +85,24 @@
file={C\:\\Users\\david.dorchies\\Zotero\\storage\\9ENK4C92\\Oudin et al. - 2005 - Which potential evapotranspiration input for a lum.pdf}
abstract={Over the past few decades, several naturalization methods have been developed for removing anthropogenic influences from streamflow time series, to the point that naturalized flows are often considered true natural flows in many studies. However, such trust in a particular naturalization method does not expose the assumptions underlying the method, nor does it quantifies the associated uncertainty. This review provides an overview of streamflow naturalization approaches. The terminology associated with naturalization is discussed, and a classification of naturalization methods according to their data requirements and main assumptions is proposed. A large set of studies developing or applying naturalization methods are reviewed, and the main challenges associated with the methods applied are assessed. To give a more concrete example, a focus is made on studies conducted in France over the last decade, which applied naturalization methods to estimate water extraction limits in rivers.},
langid={english},
file={C\:\\Users\\david.dorchies\\Zotero\\storage\\6KKQ9H7A\\Terrier et al. - 2020 - Streamflow naturalization methods a review.pdf}
}
@article{verfaillieMethodADAMONTV12017,
title={The Method {{ADAMONT}} v1.0 for Statistical Adjustment of Climate Projections Applicable to Energy Balance Land Surface Models},
author={Verfaillie, Deborah and Déqué, Michel and Morin, Samuel and Lafaysse, Matthieu},
...
...
@@ -85,4 +121,23 @@
file={C\:\\Users\\david.dorchies\\Zotero\\storage\\632RTVSW\\Verfaillie et al. - 2017 - The method ADAMONT v1.0 for statistical adjustment.pdf;C\:\\Users\\david.dorchies\\Zotero\\storage\\ISRZINHK\\2017.html}
Ce rapport contient le code reproductible permettant de modéliser le débit du bassin versant de la Seine.
La modélisation du bassin versant est réalisée à l'aide du package 'seinebasin2' qui fournit en autres des fonctions permettant d'encapsuler la complexité du modèle dans des fonctions simples au noms identiques à celles présentes dans 'airGR' et 'aiGRiwrm'.
La modélisation du bassin versant est réalisée à l'aide du R-package 'seinebasin2' qui fournit en autres des fonctions permettant d'encapsuler la complexité du modèle dans des fonctions simples au noms identiques à celles présentes dans 'airGR' et 'aiGRiwrm'.
La documentation du package est disponible à cette adresse : https://in-wop.g-eau.fr/seinebasin2/package
Le code du package et de ce rapport sont téléchargeables à l'adresse : https://gitlab.irstea.fr/in-wop/seinebasin2
Il est basé sur le travail initial effectué par @nuneztorresSimulationBassinVersant2021.
## A propos de ce rapport
Ce document est un rapport au format {bookdown} généré par le package {InraeThemes}.
Ce document est un rapport au format bookdown [@bookdown2016] généré par le package InraeThemes [@InraeTheme].
