# Les interfaces graphiques pour la modélisation hydrologique. De la préparation des données à la prévision des débits

Olivier Delaigue, François Tilmant

► To cite this version:

Olivier Delaigue, François Tilmant. Les interfaces graphiques pour la modélisation hydrologique. De la préparation des données à la prévision des débits. Journée Shiny::INRAE, INRAE, Jan 2026, Montpellier, France. 26 p. hal-05489294

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Submitted on 2 Feb 2026

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<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons CC BY 4.0 - Attribution - International License
# Les interfaces graphiques pour la modélisation hydrologique

## De la préparation des données à la prévision des débits

Olivier Delaigue & François Tilmant

U.R. HYCAR (Antony)

28 janvier 2026
# Introduction à la modélisation hydrologiue
# Qu'est ce que l'hydrologie ?

## Hydrologie

Science de la Terre qui s'intéresse au cycle de l'eau, c'est-à-dire aux échanges entre l'atmosphère, la surface terrestre et son sous-sol

## Hydrologie de surface

Étudie le ruissellement, les phénomènes d'érosion, les écoulements des cours d'eau et les risques liés à l'eau (inondations et sécheresses)
# Qu'est-ce qu'un bassin versant ?

## Définition

* Ensemble des surfaces drainées par le réseau hydrographique situé en amont du point considéré

## Propriété

* Définissable en tout point d'un cours d'eau

<figure><img src="image_2.png" /></figure>
# Qu'est-ce qu'un modèle pluie-débit ?

## Définition

* Outil mathématique calculant des débits à partir de données de précipitations et d'évapotranspiration potentielle

<figure><img src="image_3.png" /></figure>
# Applications de modèles pluie-débit

## Reconstitution

Combler les lacunes existant
dans une série chronologique de débits

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

## Prévision

Évolution future du débit
evoluant dans le temps

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

## Simulation

Générer une chronique fictive de débits

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

## Prédétermination

Recherche d'une distribution statistique du débit
pour l'évaluation d'un risque ou d'une probabilité

<figure><img src="image_7.png" /></figure>
# Données nécessaires à la modélisation

## Superficie du bassin versant

* Élévation du terrain

* Réseau hydrographique

* Positions géographiques des stations hydrométriques

## Chroniques climatiques sur le bassin versant

* Précipitation

* Évapotranspiration potentielle
# Interfaces graphiques pour la modélisation hydrologique
# Étapes de la modélisation

<figure><img src="image_8.png" /></figure>
# Location of hydrometric stations

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

## Objectif

Vérifications coordonnées 5000 stations

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

## Utilisateurs

U.R. HYCAR

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

## Vérification

Superficie bassin calculée vs producteur
Position confluence amont/aval
Historique versions BD

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

## Cartographie

Cartes OSM, Google, IGN
Photos aériennes IGN
Google Street View

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

## Données

Fichiers locaux

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

## Packages R

DT
leaflet
sf
terra

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

## Accès

Restreint au poste de travail
# Location of hydrometric stations

Location of hydrometric stations

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

B. Interface

## Selection of the station

### Territory

Mainland France (SRTM DTM)

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

### Operating mode

<figure><img src="image_19.png" /></figure>

Station

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

Manual

### Zoom on station

Y321002101 - Le Lez à Montpellier - Trinquat

### Choose the location source

INRAE

### Date of the outlet location

2025

### Hydrological region

Y

### Origin metadata station

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

DIVAL

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

Hydroportail

### CRS of coordinates X / Y

Lambert 93 [epsg:2154]

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

X

Y

772403

6280380

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### Google Maps

Date

Hydroportail

INRAE

Vigicrues

25

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

Authors: Benoît Génot, Olivier Delaigue

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Launched © IGN Terms of use

### Station metadata

Year of metadata: 2025

Catchment area from Hydroportail [km²]: NA

Catchment area from INRAE [km²]: 164.96

Station code (H3): Y321002101

Station code (H2): NA

Label: Le Lez à Montpellier - Trinquat

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

### Information about the raster click location

X

Y

Y

RASTER

6800

8429

XL2E

728012.99

1847249.31

XL93

772313.23

6280080.55

XW84

3.9

43.82

Copy into clipboard

Export to csv

Area [km²] =
0

Copy L2E

Copy L93

Copy WGS84
# basinSample

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

## Objectif

Échantillons bassins versants
pour large sample hydrology

<figure><img src="image_30.png" /></figure>

## Utilisateurs

Chercheurs

<figure><img src="image_31.png" /></figure>

## Sélection

Morphométrie (forme, pente)
Climat (précip., temp.)
Hydro (débits, régimes)

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

## Données

Variables précalculées (bassin versant)

<figure><img src="image_33.png" /></figure>

## Packages R

DT
ggplot2
leaflet
plotly
sf

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

## Accès

Plateforme sunshine.inrae.fr
basinSample

<figure><img src="image_35.png" /></figure>

WMS

205 / 3632 (5.6 %)

Dessin versant

<figure><img src="image_36.png" /></figure>

Superficie [km²]

<figure><img src="image_37.png" /></figure>

Altitude [m]

<figure><img src="image_38.png" /></figure>

Pente [°]

<figure><img src="image_39.png" /></figure>

Pente, moy. annuelles [mm/an]

<figure><img src="image_40.png" /></figure>

Fraction solide des precip. [%]

<figure><img src="image_41.png" /></figure>

Débit moyen [mm/j]

<figure><img src="image_42.png" /></figure>

Taux de lacune des débits [%]

<figure><img src="image_43.png" /></figure>

Nb d'années de débits dispo. [-]

<figure><img src="image_44.png" /></figure>

Stockage amont [m³]

<figure><img src="image_45.png" /></figure>

Types d'influences

Inconnue

nulle ou faible

en <1000m=lage seulement

forte en toute saison

Carte

<figure><img src="image_46.png" /></figure>

Liste des bassins versants

Search:

<table><thead><tr><th>Code</th><th>Nom</th></tr></thead><tbody><tr><td>A1502010</td><td>Le Leuch à Linthel (lac de le Leuch)</td></tr><tr><td>A2153020</td><td>Le Strengbach à Aubure</td></tr><tr><td>K0030010</td><td>La Loire à Isserlaïa [Pont de la Borie]</td></tr><tr><td>K0030020</td><td>La Loire à Isserlaïa [Pont de la Borie]</td></tr><tr><td>K0043310</td><td>La Méjeanne à Sainte-Paul-de-Tartes (Montbeil)</td></tr><tr><td>K0114020</td><td>La Gazelle à la Besseyre-Saint-Mary</td></tr><tr><td>K0323010</td><td>L'Arzon à Chomelix</td></tr><tr><td>K0405010</td><td>Le Lignon du Vevey au Chambon-sur-Lignon</td></tr><tr><td>K0403020</td><td>Le Lignon Vellave aux Vestres [Pont Marie]</td></tr></tbody></table>

Débit moyen [mm/j]

<figure><img src="image_47.png" /></figure>

Superficie [km²]

<figure><img src="image_48.png" /></figure>

Liste des références bibliographiques

Search:

<table><thead><tr><th>Auteur</th><th>Année</th><th>Pas de temps</th></tr></thead><tbody><tr><td>BERTHET</td><td>2010</td><td>M</td></tr><tr><td>BOURGIN</td><td>2014</td><td>JH</td></tr><tr><td>BOURQUI</td><td>2008</td><td>J</td></tr><tr><td>GUINTOLI</td><td>2012</td><td>J</td></tr><tr><td>KOCHANEK</td><td>2014</td><td>J</td></tr><tr><td>LEBECHEL</td><td>2015</td><td>J</td></tr><tr><td>LEMOINE</td><td>2008</td><td>M</td></tr><tr><td>LERAT</td><td>2009</td><td>M</td></tr><tr><td>LOBLIGEDIS</td><td>2014</td><td>JH</td></tr></tbody></table>

Taux de lacune des débits [%]

<figure><img src="image_49.png" /></figure>

15 / 20 (75.0 %)

Références bibliographiques

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

Altitude [m]

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

Précip. moy. annuelles [mm/an]

<figure><img src="image_53.png" /></figure>

Nb d'années de débits dispo. [-]

<figure><img src="image_54.png" /></figure>

Pente [°]

<figure><img src="image_55.png" /></figure>

Fraction solide des precip. [%]

<figure><img src="image_56.png" /></figure>

Stockage amont [m³]

<figure><img src="image_57.png" /></figure>
# airGRteaching

<figure><img src="image_58.png" /></figure>

## Objectif

Enseignement modélisation hydro sans programmation

<figure><img src="image_59.png" /></figure>

## Utilisateurs

Étudiants / enseignants

<figure><img src="image_60.png" /></figure>

## Fonctionnalités

Visu. effets paramètres sur débits

Calage manuel/automatique

Évaluation numérique & graphiques

<figure><img src="image_61.png" /></figure>

## Données

Online : présélection

Local : libre

<figure><img src="image_62.png" /></figure>

## Packages R

airGR

dygraphs

<figure><img src="image_63.png" /></figure>

## Accès

Plateforme sunshine.inrae.fr

Package CRAN
<figure><img src="image_64.png" /></figure>

<figure><img src="image_65.png" /></figure>

<figure><img src="image_66.png" /></figure>

<figure><img src="image_67.png" /></figure>

Choose a dataset:

Low-land basin

<figure><img src="image_68.png" /></figure>

Choose a model:

Hydrological model

GR4J

<figure><img src="image_69.png" /></figure>

Snow model

None

<figure><img src="image_70.png" /></figure>

Parameters values:

X1 (production store capacity)

<figure><img src="image_71.png" /></figure>

X2 (intercatchment exchange coeff.)

<figure><img src="image_72.png" /></figure>

X3 (routing store capacity)

<figure><img src="image_73.png" /></figure>

X4 (unit hydrograph time constant)

<figure><img src="image_74.png" /></figure>

Automatic calibration:

Objective function

NSE [Q]

<figure><img src="image_75.png" /></figure>

✓ Model calibrated

Choose a plot:

Flow time series

<figure><img src="image_76.png" /></figure>

Select the time window:

<figure><img src="image_77.png" /></figure>

<figure><img src="image_78.png" /></figure>

Criterion

Qsim

NSE [Q]

0.81

NSE [sqrt(Q)]

0.85

NSE [1/Q]

0.38

KGE [Q]

0.78

KGE [sqrt(Q)]

0.82

KGE [1/Q]

0.14

BIAS [Qsim/Qobs]

1.06

Show previous simulation (Qold)

<figure><img src="image_79.png" /></figure>

No

<figure><img src="image_80.png" /></figure>

Yes

<figure><img src="image_81.png" /></figure>

Download sim. as csv

<figure><img src="image_82.png" /></figure>

Download plot as png

<figure><img src="image_83.png" /></figure>
airGRmaps

<figure><img src="image_84.png" /></figure>

### Objectif

Obtenir des paramètres lorsque calage impossible

<figure><img src="image_85.png" /></figure>

### Utilisateurs

Bureaux d'études

<figure><img src="image_86.png" /></figure>

### Utilisation

Coordonnées GPS ou clic carte

<figure><img src="image_87.png" /></figure>

### Données

Paramètres précalculés (grille 100 m)
France métropolitaine

<figure><img src="image_88.png" /></figure>

### Packages R

* DT
* htmltools
* leaflet
* sf
* terra

<figure><img src="image_89.png" /></figure>

### Accès

Plateforme sunshine.inrae.fr
airGRmaps

<figure><img src="image_90.png" /></figure>

INRAO

LMI Interface

Selection of the outlet
Station

A0220650 - Le Liesbach à Blotzheim

X

652521

Y

686161

CRS

Lambert 93

Submit

Clear

Selection of the model

GR4J

Metadata links

HYDRO

INRAO

VIGORIE

<figure><img src="image_91.png" /></figure>

Parameter

Value

X1 473.3

X2 -2.67

X3 42.43

X4 4.53

Copy into clipboard

Export to csv
# ProfHyl

<figure><img src="image_92.png" /></figure>

## Objectif

Profils en long débits

<figure><img src="image_93.png" /></figure>

## Utilisateurs

Services État autorisations rejets
Loi sur l'eau - débit référence étiage

<figure><img src="image_94.png" /></figure>

## Visualisation

Débit naturel (sans barrages)
Source → mer, & confluences

<figure><img src="image_95.png" /></figure>

## Données

Profils précalculés

<figure><img src="image_96.png" /></figure>

## Packages R

leaflet
plotly

<figure><img src="image_97.png" /></figure>

## Accès

Plateforme sunshine.inrae.fr
profHylhydro

<figure><img src="image_98.png" /></figure>

Profil's en long du débit des rivières

## Sélection

### Cours d'eau

Seine

<figure><img src="image_99.png" /></figure>

### Débit modélisé

Module

<figure><img src="image_100.png" /></figure>

## Caractéristiques

### Cours d'eau

Longueur [km] 774.7

Qmax [m³/s] 524.8

NDHmax (Q > 2 % Qmax) 7

### Point d'intérêt

Longueur [km] 407

Module [m³/s] 313.9

QMINAS [m³/s] 407

Altitude [m] 313.9

<figure><img src="image_101.png" /></figure>

<figure><img src="image_102.png" /></figure>
# PREMHYCE

<figure><img src="image_103.png" /></figure>

## Objectif

Prévisions étiage temps réel
pour 1300 bassins (Métropole &
Réunion)

<figure><img src="image_104.png" /></figure>

## Utilisateurs

Services État (DREAL/DDT)

<figure><img src="image_105.png" /></figure>

## Fonctionalités

5 modèles (BRGM/INRAE/EDF...)
Débits prévus de 1 à 90 jours
Scénarios météo multiples

<figure><img src="image_106.png" /></figure>

## Données

Mise à jour quotidienne
Rapatriement des obs. débits/météo
Calculs sur serveur
Stockage résultats serveur S3

<figure><img src="image_107.png" /></figure>

## Packages R

aws.s3

DT

ggplot2

leaflet

sf

<figure><img src="image_108.png" /></figure>

## Accès

Plateforme SK8

Accès via identifiants
<figure><img src="image_109.png" /><figcaption># PREMHYCE</figcaption></figure>
# Qu'est-ce que la plateforme PREMHYCE ?

Service hydroclimatique permettant aux gestionnaires de l'eau d'accéder en temps réel à des informations sur l'évolution des débits des cours d'eau dans les prochains jours ou mois

* 5 modèles hydrologiques

* Échéances de prévision : de 1 à 90 jours

<figure><img src="image_110.png" /></figure>
# Production de prévisions de débit en rivière

* Quotidiennes

* Probabilistes
  (estimation des risques de dépassement de seuils sécheresse)

* 3 types de scénarios météorologiques

<figure><img src="image_111.png" /></figure>
# Spécificités techniques de la plateforme

## Machine virtuelle pour le calcul

* Connexion directe à GitLab

* Lancement automatique (crontab)

## Stockage de la donnée

* Serveur S3

* Montage sur la machine virtuelle (s3fs, aws)

## Code

* R + Fortran

* Parallélisation

## Sorties de la plateforme

* Fichiers TXT et PDF

* Plusieurs milliers de fichiers produits

<figure><img src="image_112.png" /></figure>
# Caractéristiques de l'interface Shiny (1/2)

## Connexion à un serveur S3

* Package `aws.s3`

* Variables cachées (GitLab)

## Authentification par login / mot de passe

* Identifiants mis à disposition des utilisateurs sur simple demande

## Compteur de connexion

* Fichier stocké sur le serveur S3

## Chargement des données lors du lancement de l'interface

* Fichiers au format RDS produits par la plateforme
# Caractéristiques de l'interface Shiny (2/2)

## Carte interactive

* Package {leaflet} pour le fond de carte

* Packages {leaflet.extras} & {leaflet.minicharts} pour les indicateurs

* Informations dans des info-bulles

## Graphique dynamique

* Package {ggplot2}

* Zoom sur une période

* Changement d'échelle (log)

## Téléchargement des données

* Package {pdftools}

* Création d'une archive zip