Domaine de compétence

Mon objectif de recherche principal est la compréhension des processus hydrologiques dans les bassins versants, et l'impact de l'activité humaine en général (changement climatique, occupation des sols, usages de l'eau) sur ces processus.
Je m'appuie pour cela sur le suivi hydrologique de terrain (pluie, débit, humidité de sols), et sur le développement d’outils de simulation, les modèles hydrologiques spatialisés. Je travaille à l'échelle de petits bassins versants de quelques kilomètres carrés où pour étudier l'impact de l'urbanisation sur le fonctionnement hydrologique chaque déversoir d'orage sera explicitement pris en compte, comme sur des bassins beaucoup plus grands (plusieurs centaines de milliers de kilomètres carrés) dans lesquels les représentations sont nécessairement plus grossières. Je m'efforce de construire des approches de modélisation spatialisée adaptées aux échelles et questions abordées, d'une complexité maîtrisée, et conservant une représentation explicite des processus et le sens physique des paramètres. L'idée est que les modèles "donnent les bonnes réponses pour les bonnes raisons". Les plate-formes de modélisation hydrologique sont des supports de travail bien adaptés car elles permettent de construire des modèles à la carte en puisant dans des bibliothèques de modules réutilisables. Je développe également des méthodologies d’évaluation des modèles orientées sur la compréhension des processus, en s’appuyant sur les signatures hydrologiques (thèse Ivan Horner, en cours).
Ces axes de recherche principaux m'ont aussi conduite à aborder la thématique des incertitudes des données hydrologiques (principalement sur les courbes de tarage et les séries de débit), et à m’intéresser aux problématiques de stockage et mise à disposition des données, ainsi qu’à la question de la segmentation spatiale des modèles hydrologiques distribués (construction du maillage).

Encadrement

Encadrements de doctorants:

Horner, I (2017-2019): “Diagnostic-evaluation of distributed models using hydrological signatures: building up a multi-scale methodology including observational uncertainty”, co-supervisor: O. Vannier, CNR

Labbas, M. (2011-2015), Multi-scale approach to assess the impacts of land use evolution and rainwater management practices on the hydrology of peri-urban catchments. Application to the Yzeron catchment (France), Université de Grenoble, co-supervisor: I. Braud (Irstea)

Adamovic, M. (2011-2014), Scaling of regional distributed hydrological models prone to flash floods. Application to the Ardèche catchment (France), Université de Grenoble, co-supervisor: I. Braud (Irstea)

Jankowfsky, S. (2008-2011), Understanding and modelling of hydrological processes in small peri-urban catchments using an object-oriented and modular distributed approach. Application to the Chaudanne and Mercier sub-catchments (Yzeron catchment, France), Université de Grenoble, co-supervisor: I. Braud (Irstea)

Projets réalisés et en cours

Projets réalisés et en cours

MDR Eaux Souterraines (Agence de l'Eau RMC, BRGM, 2018-2019): Amélioration de la représentation des eaux souterraines dans le modèle hydrologique du Rhône.

MDR (Agence de l'Eau RMC, 2013-2016): Modélisation des Ressources et Gestion de l'Eau dans le bassin du Rhône (co-coordination avec E. Sauquet)

Hydrosign (Irstea, NIWA, 2015-2016): Mobilité longue d’un an au NIWA en Nouvelle-Zélande “Evaluation multi-échelle de modèles hydrologiques distribués en utilisant des signatures hydrologiques”

FloodScale (ANR, 2012-2015): Multi-scale observation and modelling for understanding and simulating flash floods (Coord. I. Braud)

HYDROMOD (Région Rhône-Alpes, 2012-2013): Modélisation hydrologique avec la plate-forme de modélisation JAMS (échanges scientifiques avec l'Université de Jena, Allemagne) (coordination).

R2D2 2050 (MEDDE GICC, 2011-2013): Risque, Ressource en eau et gestion Durable de la Durance en 2050  (Coord. E. Sauquet)

AVuPUR (ANR, 2009-2011): Assessing the vulnerability of peri-urban rivers (Coord. I. Braud)

Contribution au développement d'outils et logiciels

LIQUID: plate-forme de modélisation hydrologique

JAMS: plate-forme de modélisation hydrologique, collaboration avec l'université de Jena (Allemagne), licence open-source, voir http://jams.uni-jena.de/

J2000: modèle hydrologique développé dans la plate-forme JAMS, collaboration avec l'université de Jena (Allemagne). Modèles J2000-Rhône et J2000P (périurbain), licence open-source

GeoPUMMA: toolbox pour la création de maillage de modèles hydrologiques distribués détaillés prenant en compte les spécificités des zones urbaines, collaboration avec l'université du Chili, licence open-source, voir https://forge.irstea.fr/projects/geopumma

HRU-delin: toolbox pour la création de maillage pour le modèle hydrologique J2000, collaboration avec l'université de Jena (Allemagne), licence open-source, voir https://forge.irstea.fr/projects/hru-delin

BaRatin: approche Bayésienne pour la détermination des courbes de tarage et des incertitudes associées; diffusé gratuitement sous licence Irstea, voir https://forge.irstea.fr/projects/baratin

BDOH: base de données pour les observatoires en hydrologie (coordination du développement et administration). Données librement consultables et accessibles sur https://bdoh.irstea.fr/
 

Publications

Horner, I.; Renard, B.; Le Coz, J.; Branger, F.; McMillan, H. K. & Pierrefeu, G., 2018. Impact of Stage Measurement Errors on Streamflow Uncertainty. Water Resources Research, in press.
McMillan, H.; Westerberg, I. & Branger, F., 2017. Five guidelines for selecting hydrological signatures. Hydrological Processes, 31 , 4757-4761.
Sun, S.; Barraud, S.; Branger, F.; Braud, I. & Castebrunet, H., 2017. Urban hydrologic trend analysis based on rainfall and runoff data analysis and conceptual model calibration. Hydrological Processes, 31, 1349-1359.

Jankowfsky, S.; Branger, F.; Braud, I.; Rodriguez, F.; Debionne, S. & Viallet, P., 2014. Assessing anthropogenic influence on the hydrology of small peri-urban catchments: Development of the object-oriented PUMMA model by integrating urban and rural hydrological models. Journal of Hydrology, 517 , 1056-1071.

Branger, F.; Kermadi, S.; Jacqueminet, C.; Michel, K.; Labbas, M.; Krause, P.; Kralisch, S. & Braud, I., 2013. Assessment of the influence of land use data on the water balance components of a peri-urban catchment using a distributed modelling approach. Journal of Hydrology, 505 , 312-325.

Branger, F.; Braud, I.; Debionne, S.; Viallet, P.; Dehotin, J.; Henine, H.; Nedelec, Y. & Anquetin, S., 2010. Towards multi-scale integrated hydrological models using the LIQUID framework. Overview of the concepts and first application examples. Environmental Modelling and Software, 2010 , 25 , 1672-1681