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Affleurement de grès dans la Forêt de Fontainebleau (Seine et Marne, 2017). © BRGM

Développement du modèle hydrologique de prévision des écoulements sur le territoire de l’EPTB Seine-Grands-Lacs

18.09.2020
L’établissement public territorial de bassin Seine Grands Lacs (EPTB SGL) a pour mission d’assurer l’écrêtement des crues et le soutien d’étiage sur tout le bassin de la Seine, en amont de Paris. Dans le cadre de cette mission, le BRGM lui apporte son appui depuis 2005 et réalise notamment des outils d'aide à la gestion en étiage.

Carte du réseau hydrologique et hydraulique de l'environnement du lac - réservoir Marne @ BRGM

Le besoin

Les outils développés par le BRGM depuis 2005, afin d’appuyer l’EPTB SGL qui assure notamment le soutien d’étiage sur le bassin de la Seine, en amont de Paris, permettent, à partir d’une situation hydrologique donnée (date d’émission de la prévision), d’émettre, pour un nombre donné de mois à venir (durée de la prévision), une prévision statistique (ou prédétermination) des débits. Ces outils, modèles globaux et semi-globaux, ont été améliorés et recalibrés au fil du temps.

Le modèle semi-global EROS Marne, en particulier, a été reconfiguré au pas de temps journalier en 2012. Afin de mieux assurer sa mission de soutien d’étiage, voire de prévision des crues, l’EPTB Seine-Grands-Lacs a sollicité le BRGM, en 2017, en vue de vérifier l’apport du compartiment souterrain dans ce modèle EROS Marne.

Les résultats

Le nouveau modèle EROS Marne, couvrant 11 sous-bassins, comprend notamment trois stations hydrométriques supplémentaires sur la Marne par rapport à l’ancienne version. Il intègre de récentes évolutions du code de calcul et inclut la composante souterraine. Il permet de restituer de manière satisfaisante les débits et les niveaux piézométriques observés, même si les coefficients d’ajustement sur les niveaux piézométriques sont légèrement moins bons que ceux obtenus sur les débits, en particulier dans les secteurs karstiques (peu de piézomètres longues séries disponibles, comportements atypiques avec une représentativité très locale). Les valeurs des débits minimums simulés ont été améliorées par l’intégration des piézomètres dans le modèle, notamment pour les bassins dont le débit minimal observé est supérieur à 10 m3/s et le bilan hydrologique est également plus significatif puisque l’hydrosystème est désormais pris en compte dans sa globalité. On peut ainsi noter une plus forte contribution des eaux souterraines pour certains bassins (la Marne à Frignicourt notamment). Le nouveau modèle EROS Marne est ainsi plus robuste et mieux adapté à la simulation des étiages.

Ce modèle a, dans un deuxième temps, été testé en mode prévisionne (émission de prévisions statistiques d'évolution des débits pour les mois à venir au niveau de chaque station hydrométrique modélisée). Afin de cerner et valider la qualité du calage sur les prévisions, des scénarios rétrospectifs prévisionnels, sélectionnés dans le but de représenter certains étiages particulièrement sévères, ont été réalisés. Les résultats obtenus ont permis de valider le calage du modèle ainsi que sa robustesse.

L'utilisation

Des prévisions ont ainsi été effectuées, avec et sans restitution des barrages, pour trois stations hydrométriques : la Marne à Chamouilley, à Châlons-sur-Marne et à Gournay. Transmises à l’EPTB Seine-Grands-Lacs avant la période d’étiage de 2018, elles ont permis à ce dernier d’analyser la situation d’étiage et de proposer un ajustement de gestion en conséquence lors du Comité Technique de Coordination des études et travaux de Grands Lacs de Seine. En parallèle, la vérification a posteriori de ces prévisions a mis en évidence la fiabilité de celles-ci.

Le personnel de l’EPTB Seine-Grands-Lacs a ensuite été formé à l’utilisation du modèle en octobre 2018. A l’issue de cette formation, la nouvelle version du logiciel EROS, ainsi que sa notice d’utilisation, les fichiers de données et de prétraitement ont notamment été remis à l’EPTB Seine-Grands-Lacs, qui peut désormais réaliser directement les prévisions d’étiage et adapter ensuite au mieux la restitution du lac-réservoir.

Les bons résultats de ce nouveau modèle incitent, à moyen terme, à étendre sa couverture à l’ensemble du bassin versant de la Seine en amont de Paris.

Schématisation du modèle semi distribué EROS Marne 2018

LES PARTENAIRES

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