Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Béjaia - Abderrahmane Mira
Affiliation
Département d’Hydraulique
Auteur
LAKHDAR, Houmoura*
Directeur de thèse
Larbi, Houichi* (Maitre de conférence)
Filière
Hydraulique
Diplôme
Magister
Titre
Élaboration des structures neuronales et adaptations d’un modèle conceptuel sur la base des mesures historiques pour le transfert pluie-débit à l’échelle annuelle et mensuelle pour des bassins jaugés de l’Algérie
Mots clés
Pluie-débit Réseau de neurones artificiels Bassin versant
Résumé
La transformation de la pluie en débit dépend largement des états hydriques initiaux des bassins étudiés. Cette transformation se manifeste en deux phases différentes et à travers deux fonctions, l’une est dite fonction de transfert et l’autre est de production, cette combinaison lui a offert en conséquence une caractéristique de non linéarité qui complique la compréhension du phénomène naturel et rend délicat toute tentative de modélisation. Dans cette thèse et au travers plusieurs chapitres, l’apport en contribution scientifique vise en finalité la possibilité de pouvoir arriver à des constatations et des conclusions fructueuses qui consistent à affirmer que les modèles conceptuels type GR (GR1A et GR2M), (modèle du Génie Rural à 1 paramètre Annuel et à 2 paramètres Mensuel) ne peuvent en leurs états initiaux modéliser la physique des écoulements liquides des bassins hydrographiques Algériens et que le recours aux méthodes appropriées de reproduction simulatrice, des systèmes naturels dotés d’un caractère non linéaire, s’avère fortement conseillé. Le premier chapitre du présent manuscrit est un aperçu bibliographique sur la modélisation et le processus hydrologique du transfert pluie-débit. Le deuxième chapitre a penché sur la description de la zone d’étude, formée à l’époque par trois grands bassins hydrographiques à savoir : Alger, Constantine et Oran. Le troisième chapitre a caractérisé la région d’étude du point de vue mesure et observations des paramètres hydro-pluviométriques d’où une collecte des données et une constitution des échantillons à étudier, et ce, au cours de la période historique considérée s’étalant de 1924 à 1946. Dans le quatrième chapitre, des essais de test l’applicabilité des modèles conceptuels à la zone d’étude seront entrepris. Deux modèles à deux échelles différentes seront envisagés ; annuelle en appliquant le GR1A et mensuelle en appliquant le GR2M. Onze stations de mesure de pluie et débit ont été utilisées en application des modèles GR, ces stations sont réparties comme suit : six stations (Béni Bahdel, Bou Rhara, Remchi, Bel-Abbès, Bou-Hanifia et Bakhadda) dans le département d’Oran, deux stations (Ghrib et Hamiz) dans le département d’Alger, trois stations (Ksob, Edgard-Quinet et Rhumel) dans le département de Constantine. A l’échelle annuelle en appliquant le modèle GR1A, seule la station de Hamiz est caractérisée par un critère de Nash de 68.7 % en phase de validation. A l’échelle mensuelle en appliquant le modèle GR2M, seules les deux stations (Bel-Abbès et Hamiz) ont été caractérisées par des critères de Nash en phases de validations égales à 60.11% et 53.39%, respectivement. Dans le cinquième chapitre et en revanche des modèles conceptuels, le recours à une technique issue de l’intelligence artificielle a été menu, il s’agit des neurones artificiels type perceptron multicouches (PMC) où les entrées sont les valeurs mensuelles des pluies et les évapotranspirations. Seule la station. Hamiz et à l’échelle mensuelle a été caractérisée par un critère de Nash égal à 73.58% en validation ce qui mène à une nette amélioration de 38% par rapport au résultat du modèle GR2M. Tous les résultats et les discussions retenus au sixième chapitre affirment que la prise en compte des résultats du modèle conceptuel comme base d’entrée au modèle neuronal PMC, et ce, en introduisant les données des réservoirs sol et échange en tant qu’entrées complémentaires outre la pluie et l’évapotranspiration. La station Hamiz et à l’échelle mensuelle, en introduisant la pluie, l’évapotranspiration et le réservoir d’échange, a été caractérisée par un critère de Nash égal à 77.33% en validation ce qui mène à une nette amélioration de 45% par rapport au résultat du modèle GR2M et une légère amélioration de 7% par rapport à un modèle PMC aux seules entrées (pluie et évapotranspiration). Plusieurs variantes ont été élaborées au cours de cette contribution, ces variantes s’appuient essentiellement sur la notion de normalisation des données ainsi que la suppression des valeurs extrêmes (nulles (pas d’écoulement) et maximales (fortes crues)). Nous tenons au terme de cette étude de recommander l’utilisation les modèles conceptuels pour les écoulements normaux quant aux pics (crues), ils sont bien reproduits par les modèles neuronaux. Des critères de performances outre le critère de Nash ont été examinés à savoir le coefficient de détermination, la RMSE (Root Mean Squared Error), …etc. Finalement, on peut annoncer que tous les indices de qualité soient en cohérence et confirment les mêmes résultats et constatations.
Date de soutenance
2012
Cote
627M/34
Pagination
228 f.
Illusatration
cartes;graph.;tabl.
Format
30 cm
Notes
Bibliogr.f.225-228
Statut
Soutenue