Modélisation hydrologique et hétérogénéité spatiale des bassins. Vers une comparaison de l'approche globale et de l'approche distribuée

The question whether a distributed approach is more relevant than a lumped one for rainfall-runoff modelling has not yet been answered clearly. Most of the time, the problem is solved rather intuitively on a case basis. In this research, we attemped to bring an objective answer to this problem, in order to progress in catchment modelling. Two complementary approaches were used on the same set of fifteen gauged French catchment triplets, each triplet being composed by two up to down juxtaposed catchments and by a little downstream catchment. In the first approach, we tried to assess whether it was interesting or not to partition a catchment into two sub-units during the hydrological modelling process. The statistical study of the fit of the results, as expressed by Nash and Sutcliffe criterion, did not show a significant difference between both lumped and semi-distributed modelling approaches. In the second approach, we used the same catchment sample and measured, for each sub-unit, physical characteristics assumed to be relevant for its hydrological behaviour : drainage network density, hypsometry, soils and vegetation. Differences observed in the sub-units characteristics were quantified to obtain catchment heterogeneity indexes. / La pertinence de l'utilisation d'une approche distribuée par rapport à une approche globale de la transformation pluie-débit à travers un modèle hydrologique est une question souvent résolue de façon intuitive et au cas par cas. Cette recherche présente une tentative pour répondre à ce problème, afin d'améliorer les procédures de modélisation des débits d'un bassin versant, mais aussi de les généraliser aux différentes situations rencontrées. Deux approches complémentaires ont été suivies sur un échantillon de quinze triplets de bassins versants français jaugés, chacun de ces triplets étant constitué de deux sous-bassins juxtaposés d'amont en aval et de superficie équivalente, et d'un petit sous-bassin aval. La première approche a consisté à étudier l'intérêt de découper un bassin versant en sous-unités pour sa modélisation hydrologique. Pour ce faire, une analyse statistique non paramétrique des résultats du critère de Nash de validité d'un modèle s'est avérée être la plus pertinente pour classer les bassins en fonction de la valeur du test de Wilcoxon. La seconde approche a porté sur une recherche, pour le même échantillon de bassins, de caractéristiques supposées à priori déterminantes pour l'hydrologie, à savoir la densité du réseau hydrographique, l'hypsométrie, et la nature des couvertures pédologique et végétale. Les différences observées sur les caractéristiques de deux sous-bassins juxtaposés ont été quantifiées afin d'obtenir des indices d'hétérogénéité de bassin.