Depraetere, Christian

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LE MODELE AGRO-HYDROLOGIQUE ACRU2: 
Le modèle agro-hydrologique ACRU2 a été développé en Afrique du Sud sous la direction du Professeur 
Roland E. Schulze de l'université du Natal à Pietermaritzburg. Ce modèle présente les caractéristiques 
suivantes (traduction libre de l'auteur à partir de Schulze, "ACRU : Background, concepts and theory, 
1989) : 
- I1 s'agit d'un modble physique et conceptuel. 
- Il est à usage multiple, fournissant soit (figure 1) : 
annuel). 
, réponse hydrologique (crue, débit de base, débit maximum au pas de temps journalier, mensuel ou 
. gestion de réservoir (débits évacués, remplissage, apports et pompages). 
. Apports skdimentaires (Pas de temps journalier, mensuel ou annuel, sédimentation de barrage). . Etat hydrique des sols et "évapotranspiration effective". . Fourniture (rivière ou barrage) et demande (en fonction des types de cultures et d'aménagement) 
. Effets des changements d'utilisation du sol (graduel ou soudain). 
. Rendement des cultures saisonnières (maïs, canne à sucre, blé d'hiver en culture sèche ou 
en eaux d'irrigation . 
irriguee). 
- Le modèle tourne au pas de temps journalier et suppose donc des ,données climatiques journalières. 
Certaines caractéristiques climatiques connues au pas de temps mensuel (températures par exemple) à 
composante saisonnière dominante peuvent être ramenées au pas de temps journalier dans ACRU par la 
méthode d'analyse de Fourier. 
- Le modèle ACRU fonctionne autour d'une gestion journalier de l'état hydrique d'un sol multicouche (daily 
multi-layer soil water budgeting, voir figure 2). I1 a été développé essentiellement en tant que modèle 
d'évaporation global adaptatif (versatile total evaporation model). En conséquence, il a eté structuré en 
fonction des spécifications suivantes: 
. forte sensibilité à l'effet des modifications des états de surface sur l'état hydrique des sols et le 
régime hydrologique. 
. optimisation des apports en eaux par irrigation. 
. etat du stress hydrique des plantes. 
- ACRU est conçu comme un modèle multi-niveaux avec soit de multiples options, soit des alternatives 
proposant des valeurs par défauts estimés à partir d'autres paramètres connus lorsque l'information n'est 
pas disponible. A titre d'exemples, l'évaporation potentielle, le taux d'interception, la relation 
surface/volume d'un réservoir peuvent être estimes ii l'aide de diverses méthodes en fonction de 
l'information disponibles. 
- Lorsque que la zone d'étude est complexe au niveau des sols et des Btats de surface, le modèle peut 
fonctionner soit en global; soit en "semi-distribué". En mode distribué, chaque entité peut générer des 
informations qui lui sont spécifiques. 
- Le modde comprend une option d'entrbe dynamique (dynamic input option) afim de faciliter l'introduction 
d'information sur les facteurs modifiants les intrants du système sol-plante (croissance de la végétation, 
urbanisation, extension d'un réseau d'irrigation), les changements brusques (déforestation, feu, changement 
de méthode de labours), changement intra-annuel en particulier pour les cultures à cycle "non-annuel" ou 
enfii des changements dans la nature des données climatiques. Un fichier d'entrée dynamique est 
disponible pour chaque annee avec de nouvelles donnees, par exemple le taux de croissance des plantes 
(crop coefficient), date de plantation, caractéristiques du sols en fonction des façons culturales (labours). La 
liste des paramBtres du modèle est donnée sur la figure 3. 
- ACRU est accessible à l'aide de son interface utilisateur appelée "Menubuilder". Les questions sont sans 
ambiguïté. L'utilisateur est aidé dans sa démarche par un système d'aide à la décision. 
Une session de formation à l'utilisation du modèle ACRU a ét6 organisée du 22 au 24 janvier 1991 au 
Laboratoire d'Hydrologie de PORSTOM à Montpellier en collaboration avec le Laboratoire d'Hydrologie 
Mathématique de l'université des Sciences et Techniques du Languedoc. La session a été anim6e par le 
Professeur Roland Schulze et un de ses collaborateurs M. Ken Tarboton. L'ensemble de la session qui s'est 
faite en Anglais a été suivi par 17 personnes dont 5 de I'ORSTOM. 
La documentation en Anglais comprend deux volumes : 
- Volume 1 : "ACRU : Background, concepts and theory", R.E. Schulze. 
modble. Les exemples présentés sont essentiellement localisés en Afrique du Sud ( 
Ce document présente de façon claire et détaillée les concepts et les méthodes utilisées dans le . 
- Volume 2 : "ACRU 2.0 : user manual", R.E. Schulze et al.. 
Le manuel de I'utilisateur se veut pedagogique : pour chaque module, les chapitres théoriques du 
volume 1 qui leur sont dédiés, sont mentionnés. Toutefois, il est parfois difficile de retrouver une 
information spécifique (absence d'index, mise en page peu claire). 
Les utilisateurs non-anglophones auront sans doute quelques difficult& à comprendre certains termes 
(dictionnaire technique indispensable). 
La version micro PC du modèle ACRU est disponible au Laboratoire d'Hydrologie. Il devrait être possible 
de la diffuser (documentations + disquettes avec les exkcutables) au sein de I'ORSTOM à partir du mois de 
mars 1991. Toutefois, on ne saurait trop recommander aux personnes souhaitant disposer de ce modèle de 
le faire dans un but purement didactique et exploratoire. Ce modèle &ant ambitieux dans ses moyens et ses 
objectifs, il s'avère assez "touffu" pour qui l'aborderait sans avoir suivi une session de formation au 
préalable. Quiconque souhaiterait en faire un usage opérationnel est instamment prié de le signaler au 
Laboratoire d'Hydrologie qui transmettra l'information auprès des concepteurs du modèle à l'Universit6 du 
Natal. Vous pouvez également les contacter directement à l'adresse suivante : 
Professeur R.E. Schulze. 
ACRU user consultant 
Department of Agricdtural Engineering 
University of Natal 
P.O.BOX 375 
Pietermaritzburg 3200 
Afrique du Sud 
Té1 : 0331 955489 
Fax : 0331 61896 
Nous signalerons qu'une autre session de formation devrait avoir lieu à Montpellier à la mi-décembre 1991. 
Les personnes intéress6es par ce stage peuvent se faire connaître dés maintenant auprès de l'Unit6 
Statistique et Modtlisation du Laboratoire d'Hydrologie à Montpellier. 
. 1  
Christian Depraetere. 
I 
I N P U T S  
MODEL 
o ~ E R A T ~ o N A L  
MODES 
S I M U L A T I O N  
O P T  ' O N S  
:OMB I N A T  IONS 
I U T -  x u  
ANNUA1 
R I S K  A N A L Y S I S  P U T  CRIPHICAL 
S P E C  I f I C 
Figitre 8.2.1 Tlic ACRU agrohydrological modclling syslcm : Conccpis 
Figure 2 : la structure generale du système de modelisation agro-hydrologique ACRU : 
p/ I I R R I G A T I O N  S U P P L Y J  I I R R I G A T I O N  D E M A N D [  
D Y N A M I C  T l U E  
A N N U A L  C Y C L I C  C H A N C E S  
A C R U  M O D E L  
P O I N T  Y S .  LUUPEO 
T O T A L  E V A P D R A T I O N  -----t v s .  D l S T R l 9 U T E O  
YODE L L  I NG Y S .  G.I.S. M O D E S  
S O I L  W A T t R  fJUDCEï INC / 
+ 
RUNOFF RESERVOIR SEDIMENT IRRIGATION IRRIGATION L A N D  USE CROP 
YIELD DEUAND SUPPLY , IUPACTS YIELD 
I , 
t. + + f f + - ' 
COMPONENTS STATUS 
I l I I l I A .  - 
t + f + f f + 
Slmral I mv Omlllsw: Sedimeml Appl icml imm f i m :  e r d m a l  c h q c  friamil 
Ocriqs i l m w  - smraml llmw I e i e r r m i r  
Pcok l i t t h m r ( t  - tccpmqc - liscd c y t l m  - rie81 mmd mrmpsroliss l i a l m r  # h e m 1  
- m v m f l l m *  (cmirmliom mmd1: - ietcfvmii Abrmpl chmmqc ? r m h c l i r i l l  - mm demmmi - rivrr lmlml M m i i a  I m s c l l m .  
u 
figure 6 1 2  Thc ACRU lgrdydrdogiul modclling rwcm : Gcnsral S I ~ U C I Y ~ C  
Figure 3 : les paramètres du fichier d'entr6es dynamique: 
THIS FILE CONTAINS DATA ENABLING A DYNAMIC DATA INPUT SYSTEM FOR 4CRC. 
ALONG THE LINES O F T H E  MENU USED FOR THE INITIAL OPTIONS AND VARIABLES. 
THE VARUBLES WHICH CAN BE CHANGED ARE CODED AS FOLLOWS 
VARIABLE WHICH CAN BE CHANGED FORMAT 
' I  
- .  , 
4 
i l l  
.I 
0 
S 
I 
10 
Il 
12 
15 
14 
15 
IG 
I7 
IS 
SUXIMRY (print summar of results - 0,1, ... ,10,99) 
WRTYLD (crop yield an? ysis option-O/l) 
RESYLD (reservoir vield analvsis oution - 0/1) 
IRRIGN (irrigation ioutine option -.O/l) 
Evaporation Informetion 
E(1) (read in observed monthly evaporation totals) 
Soils Information 
PEDDEP (soils de th class - L.6) 
DEPAHO [depth 1;horjzon - m) 
DEPBHO depth B horizon - m 
CRLEPO (critical leaf water otcntial) 
SMDDEP effective soil dept l  for quickflow response) 
CORPAN& (monthly pan cor,rection factors) 
COLAM(1) (monthly cod. of initial abstraction) 
CAY I) (monthly crop coeffiuent) 
E U d ( 1  (monthl leaf area index) 
ROOTA 1 monthly proportion roots in A-horizon) 
\:EGid() 1 monthly interce tion loss-mm/roinday) 
COVER( ) monthly cover &tors lor MLSLE) 
Scdiment Yield Varinhies In MUSLE 
SOIFAC soil erodibility factor - K) 
P F A m  {support practice factor - P) 
lrriration Information 
lrrieated Soils InformatiQn 
JI 
42 
43 
U 
45 
XI 
47 
IRRnEP irrig. soils de th class 1 2.5 6 )  
IRTEST [ i s  temure ,Pass - 1/ i . . fo /~ /~  
S!dXIRR ma,umum rooting depth - m) 
F('IR (S&C,ai FC 
t\ PIR (SWC at Wb) 
POIR (SWC at PO) 
crop Yicld Informiition 
CROP cro sclcctjon - 1/? ...3/ 4) 
PLDATd (wfc/spcctfy planting date - 0/1) 
ISTDAY (day of planting) 
ISTSIO month of planting) 
LENCTd (no. of days in owing season) 
SPRICE sellin price - RFon) 
BRKEVd (bres  even level - tons/ha/season) 
Reservoir Analvsis Information 
DAMCAP (w acity of dam - my.3) 
SURFAR (sureace area at capacity - ha) 
WIDTH (width of wall - m) 
QNORM (normal flow released - m**3/day) 
SEEP sec a e from dam - m**3 day) 
P A N D A h I ~  (fmmonthly correction /actor - lake: A-pan) 
PUMPIN (monthly umped inflow - 10e6m*'3 month) 
DRAFT& (monthly Irafi uaractcd - 10c6m**3/month) 
1X FI O 
1X:Fl:O 
lX.Fl.0 
1X.Fl.U 
12( lX,F?.l) 
1X F1.O 
1X:FS.2 
1X.Fj.Z 
IS.EI.0 
l.Y.Fj.1 
1X F52 
d F 6 . Z  
IX.Ffi.2 
1N.FS.1 
1X.11 
11 1XJI) 
1d.FJ.2. 
1X.N.2 
1XF5.2 
1X.Fj.2 
15.11 
IX.F-1.1 
IS.FJ.2 
lXF6.2 
l.X,Fl.O 
1X I l  
1X.F6.2 
1X.Fa.3 
K F 4 . 3  
I.Y.FJ.3 
1x:n 
IX.Fl.0 
1.XF1.0 
1X.12 
lS.I' 
1x13  
lXF6.2 
1X.F6.2 
1X FIO O 
1X:FS.Z 
1X.Fj.2 
1.F6.1 
1XF6.1 
IYRCH ( w a r  of change) 
IXIOCH (month of change) 
IF ASY OFTHESE VARIABLES ARE TO BE CHANGED-THE Y M R  AND MONTH O F T H E  
( H.A?rGE MUS? BE ?;PECIFIED r\ND THE CORRESPONDING CODE O F  THE VARWBLE 
TO BE CHAN(,ED I\ (rlVEN A \ALUE O F  1. 
FOR EXAMPLE IF  YEW VALUES OF CROP COEFFICIENT ARE NEEDED AT THE 
ßE(i1NNING OF'IQ87;' IYRCH = 37. IMOCH = O1 and IVAR(1J) = 1 
, 
Numero 15 Avril 91 
Sommaire 
O 
O 
O 
O 
O 
O 
O 
Make : un programme qui fait des programmes par 
Compte-rendu utilisateurs et adeptes Par 
de l'Informatique scientifique 
Le modele agro-hydrologique ACRUS Par 
Le logiciel TOT 
Compte-rendu conseil local informatique 
Convention UNIX 91 
Compte-rendu reunion SIG 
T. VALERO 
F. DELCLAUX 
C. DEPRAETERE 
M. MICHAUX 
T. VALERO 
F. GANDON 
ORSTOM Fonds Documentaire 
1 


Le modèle agro-hydrologique ACRU2

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