Deterministic versus conceptual models to evaluate influence of drainage on water regime

SIDRA is a deterministic saturated groundwater model for subsurface drainage, comprising a peakflow term proportionnal to rainfall intensity ; its input parameters can be measured in situ. GR3 is a conceptual rainfall-runoff model, requiring only 3 parameters to be calibrated on observed outflow values. Using the Rosenbrock optimization technique, SIDRA and GR3 parameters were calibrated on outflow data collected in Arrou experimental drainage field. Parameters of SIDRA peakflow term could be calibrated only after a threshold-value was introduced on data used to calculate the object function. Dependency between some parameters of SIDRA is revealed by response surface map analysis. This dependency can be suppressed using a proper reparameterization : as a result, the two sets of equations governing both models happen to be formally identical, leading to practical considerations about relations between deterministic and conceptual models. After calibration, both models proved to give satisfactory predictions of drainflow rates. / SIDRA est un modèle de nappe phréatique saturée déterministe pour le drainage souterrain, comprenant une période de pic de débit proportionnelle à l'intensité des précipitations. Ses paramètres d'entrée peuvent être mesurés sur place. GR3 est un modèle de précipitations-ruissellement conceptuel nécessitant seulement 3 paramètres pour le calibrage sur les valeurs de débit observées. Les paramètres SIDRA et GR3 ont été calibrés à l'aide de la technique d'optimisation de Rosenbrock en fonction des débits mesurés dans le cadre du champ de drainage expérimental de Arrou. Les paramètres de la période de pic de débit SIDRA ont pu être calibrés uniquement après qu'une valeur seuil ait été introduite pour les données utilisées pour calculer la fonction de l'objet. L'interdépendance de certains paramètres de SIDRA est illustrée par l'analyse de réaction de la carte de surface. Cette dépendance peut être supprimée à l'aide d'une reparamétrisation adéquate : par conséquent, les deux ensembles d'équations gouvernant les deux modèles s'avèrent être identiques du point de vue formel, entraînant des considérations pratiques au sujet des rapports entre les modèles déterministe et conceptuel. Après calibrage, les deux modèles se sont avérés donner des prévisions satisfaisantes des débits de drainage.