Analyse et modélisation de l'influence de réseaux de fossés sur les échanges surface-souterrain en bassin versant méditerranéen PDF Download
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Author: Cécile Dagès Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
Book Description
L'influence des fossés sur les échanges surface-souterrain pendant une crue est étudiée par voie expérimentale et par voie numérique à l’échelle d'un tronçon de fossé et à l’échelle d’un réseau de fossés dense. A l’échelle du tronçon est établi un schéma de fonctionnement du massif de sol non saturé et saturé sous le fossé engendré par l'infiltration. Une approche de modélisation darcienne des écoulements permet de reproduire l’ensemble des processus dans la zone non saturée comme dans la nappe. A l'échelle du réseau de fossé, est observée la dynamique tridimensionnelle induite par l'infiltration dans le réseau. Le calcul du bilan hydrologique sur une unité de paysage permet de démontrer que la part de la recharge concentrée des nappes peu profondes en contexte Méditerranéen est significative. En terme de modélisation il s’avère indispensable de développer une approche de modélisation tridimensionnelle des écoulements tenant compte d’un point de vue découpage de l'espace, des réseaux de fossés, et d’un point de vue représentation des processus, de la zone non saturée et de la nappe
Author: Cécile Dagès Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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L'influence des fossés sur les échanges surface-souterrain pendant une crue est étudiée par voie expérimentale et par voie numérique à l’échelle d'un tronçon de fossé et à l’échelle d’un réseau de fossés dense. A l’échelle du tronçon est établi un schéma de fonctionnement du massif de sol non saturé et saturé sous le fossé engendré par l'infiltration. Une approche de modélisation darcienne des écoulements permet de reproduire l’ensemble des processus dans la zone non saturée comme dans la nappe. A l'échelle du réseau de fossé, est observée la dynamique tridimensionnelle induite par l'infiltration dans le réseau. Le calcul du bilan hydrologique sur une unité de paysage permet de démontrer que la part de la recharge concentrée des nappes peu profondes en contexte Méditerranéen est significative. En terme de modélisation il s’avère indispensable de développer une approche de modélisation tridimensionnelle des écoulements tenant compte d’un point de vue découpage de l'espace, des réseaux de fossés, et d’un point de vue représentation des processus, de la zone non saturée et de la nappe
Author: Safar Marofi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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EN MILIEU AGRICOLE, LES AMENAGEMENTS ANTHROPIQUES, EN PARTICULIER LE RESEAU DE FOSSES, OCCASIONNENT DES DISCONTINUITES HYDROLOGIQUES QUI INFLUENT SUR LES ECHANGES ENTRE EAUX SUPERFICIELLES ET EAUX SOUTERRAINES. CE TRAVAIL DE THESE S'INTEGRE DANS LE CADRE DU PROGRAMME ALLEGRO-ROUJAN, ENTREPRIS PAR L'UMR SCIENCE DU SOL DE L'INRA-MONTPELLIER SUR LE BASSIN VERSANT EXPERIMENTAL DE ROUJAN (HERAULT), ET VISE DEUX OBJECTIFS PRINCIPAUX : I) IDENTIFIER LES MECANISMES DE CIRCULATION DE L'EAU DE SURFACE AU SEIN DU RESEAU DE FOSSES DEPUIS LA PARCELLE JUSQU'AU BASSIN VERSANT ET II) DETERMINER ET QUANTIFIER LE ROLE DES FOSSES DANS LES MECANISMES D'ECHANGES DE FLUX D'EAU ENTRE FOSSES ET NAPPES. CETTE ETUDE A COMPORTE UN IMPORTANT DISPOSITIF EXPERIMENTAL SUR LE TERRAIN POUR LE SUIVI DURANT DEUX ANS, DES DEBITS EN DIFFERENTS POINTS DU RESEAU DE FOSSES ET DU NIVEAU DE LA NAPPE. LES PRINCIPAUX RESULTATS CONCERNENT LES MECANISMES DE CIRCULATION DES EAUX DE SURFACE ET SOUTERRAINES SUR LE BASSIN VERSANT DE ROUJAN, L'IMPACT DU ROLE DES FOSSES SUR LES ECHANGES ENTRE LA SURFACE ET LE MILIEU SOUTERRAIN EN FONCTION DES CONDITIONS CLIMATIQUES ET DES CARACTERISTIQUES TOPOGRAPHIQUES DU MILIEU. LE RESEAU DE FOSSES D'ORIGINE ANTHROPIQUE A UNE INFLUENCE IMPORTANTE, MAIS VARIABLE DANS LE TEMPS ET DANS L'ESPACE : IL PRESENTE SIMULTANEMENT DES ZONES INFILTRANTES ET DES ZONES DRAINANTES, DETERMINEES PAR L'ALTITUDE RELATIVE DU FOND DE FOSSE PAR RAPPORT A CELLE DE LA NAPPE. CES RESULTATS AURONT UNE IMPLICATION DIRECTE POUR TOUTE APPROCHE DE MODELISATION DES ECHANGES ENTRE NAPPES ET FOSSES ; LES PRINCIPAUX PARAMETRES ET CONDITIONS A CONNAITRE SONT : LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DU FOSSE, LES PROPRIETES HYDRODYNAMIQUES DES PAROIS ET DU FOND DES FOSSES, LE GRADIENT HYDRAULIQUE ENTRE LA NAPPE ET LE FOSSE ET L'IDENTIFICATION DES CONDITIONS INITIALES DES CRUES.
Author: Nicolas Le Moine Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 322
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Les hydrologues dits "de surface" ont longtemps développé des représentations du fonctionnement des bassins versants basées sur une équation de continuité à trois termes : la pluie, l’évapotranspiration, et le débit. L’une des hypothèses de ces modèles (restée souvent implicite) est donc que les infiltrations profondes, ne réapparaissant pas à l’exutoire des bassins topographiques, sont une quantité négligeable. Ce travail a pour but d'en questionner la pertinence. Les modèles hydrologiques disposent souvent d’artifices numériques leur permettant d’adapter le bilan en eau, et les conséquences néfastes de cette hypothèse n’apparaissent que rarement au grand jour : en effet, tout déficit d’écoulement peut être imputé à une autre sortie du système, l’évapotranspiration, tout aussi difficile à estimer. Nous avons donc axé nos recherches dans deux directions complémentaires. D'un côté, nous avons cherché à établir des méthodes et des outils pour évaluer le réalisme des flux souterrains—ou supposés tels—simulés par les modèles. De l’autre, nous avons cherché à modifier la formulation des échanges dans des modèles pluie-débit journaliers et horaires dans le but principal d’améliorer la capacité de ces modèles à reproduire le seul flux mesurable : le débit de surface. Ces travaux, basés sur un large échantillon de plus d’un millier de bassins versants français et australiens et menés au travers d’une approche comparative, nous ont permis d’aboutir plus particulièrement à une amélioration de la simulation des étiages. Ce processus a également été l’occasion de soulever des questions relatives aux critères d'évaluation des modèles et au choix d’un niveau de complexité.
Author: Sami Lallahem Publisher: ISBN: Category : Groundwater Languages : fr Pages : 238
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Les structures géologiques influencent les circulations des eaux souterraines dans un milieu crayeux fissuré. À partir d'observations de terrain et de mesures hydrologiques nous abordons une méthodologie nouvelle pour mieux quantifier et relier les paramètres géométriques aquifère et les réponses hydrodynamiques du massif crayeux. Nous avons élaboré dans ce but un modèle conceptuel structure-écoulement souterrain qui a permis de bien mettre en valeur l'effet direct de la géométrie de l'aquifère sur les écoulements. Nous avons analysé qualitativement et quantitativement les réponses piézométriques suite à la traversée des milieux non-saturés et saturés fissurés sous l'incidence des pluies. Puis a été abordée la liaison entre les paramètres physico-chimiques des eaux et les variations de débit de plusieurs sources témoins de l'Artois. Afin de bien cerner l'hydrodynamisme des eaux souterraines a été appliquée une méthode originale par la combinaison du modèle Hydrométéorologique à Réservoirs MMO8 et du modèle des Réseaux de Neurones Artificiels (RNA). Ont été mis en évidence : les paramètres pertinents influençant les émergences de l'aquifère crayeux, une simulation ainsi qu'une prévision des débits et une variation des amplitudes de la piézométrie basées respectivement sur une validation de 72 heures et de 30 jours. Ces modèles permettent d'approcher les phénomènes hydrodynamiques naturels dans leur complexité et de manière efficace proposer une prévision utile à la gestion des ressources naturelles en eau.
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Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la gestion du bassin versant méditerranéen de la Têt, principale rivière du département des Pyrénées-Orientales, sur une section comprise entre Perpignan et Canet-en-Roussillon. Les contributions de cette thèse se situent à plusieurs niveaux : 1) Développement d’un modèle d’aide à la décision, pluie/débit, comme outil de prédiction des débits de crues extrêmes : nous proposons un modèle basé sur un réseau de neurones de Elman qui permet la prédiction du débit de la rivière à Perpignan, au jour J+1, ainsi que les débits d’influents des stations d’épuration de Perpignan et de Canet, au jour J+1. 2) Classification des données qualitatives, représentatives de la rivière et des deux stations d’épurations situées sur la zone d’étude, à l’aide des cartes auto-organisatrices de Kohonen. Ceci permet notamment de mettre en évidence les corrélations des paramètres entre la rivière et les stations d’épuration. 3) Développement d’un modèle bilan matière permettant de quantifier l’impact des stations d’épuration sur le milieu naturel. Les paramètres fondamentaux nécessaire à cette étude sont l’azote, le carbone dissous et les phosphates. 4) Ces paramètres essentiels pour la modélisation sont difficilement accessibles par des mesures en ligne. Nous avons donc adapté le modèle de classification de Kohonen afin de compléter les données manquantes dans une base de données contenant ces paramètres.
Author: FRANCOISE.. LE MEILLOUR Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 320
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST UNE CONTRIBUTION A L'ANALYSE DES PROCESSUS DE FORMATION DES CRUES SUR UN BASSIN MEDITERRANEEN A L'OCCASION DES EPISODES PLUVIEUX. NOUS AVONS ESSAYE DE COMPRENDRE LES CARACTERISTIQUES HYDROLOGIQUES D'UN BASSIN PAR UNE DEMARCHE MECANISTE. POUR CELA, NOUS AVONS ETUDIE LA PART, DANS LE DEBIT DE LA RIVIERE PENDANT LES CRUES, DU DEBIT PROVENANT D'UN ECOULEMENT SOIT PAR RUISSELLEMENT GENERALISE, SOIT SOUTERRAIN OU DE SUBSURFACE, SOIT SUR ZONES SATUREES CONTRIBUTIVES. LE BASSIN VERSANT A ETE SCHEMATISE COMME LA SUCCESSION DE DEUX UNITES HYDROLOGIQUES: LE VERSANT ET LE RESEAU HYDROGRAPHIQUE. AINSI, LA PREMIERE PARTIE DE CE MEMOIRE EST CONSACREE A L'ANALYSE MECANISTE DES APPORTS A LA RIVIERE A L'ECHELLE DU VERSANT. POUR CHAQUE PROCESSUS, UNE ETUDE EXPERIMENTALE A ETE MENEE AFIN D'ETUDIER LES LOIS QUI REGISSENT CES ECOULEMENTS. NOUS AVONS MONTRE QUE LES ECOULEMENTS EN SURFACE NE SUIVENT PAS UNE LOI D'ECOULEMENT PLAN TURBULENT. LES ECOULEMENTS EN LITIERE, IMMEDIATEMENT SOUS LA SURFACE DU SOL, SUIVENT UNE LOI DE MANNING. ENFIN, LES ECOULEMENTS DE SUBSURFACE SUIVENT UNE LOI DE DARCY. A L'ECHELLE DU VERSANT, LA MODELISATION DES ECOULEMENTS AVEC LES LOIS MESUREES NE LES ENTRETIENT JAMAIS ASSEZ LONGTEMPS POUR EXPLIQUER LES HYDROGRAMMES DE BASSIN. LA SECONDE PARTIE DE CE MEMOIRE CONSISTE EN UNE MODELISATION A L'ECHELLE DU BASSIN DES ECOULEMENTS DANS LE CAS DES TROIS PROCESSUS DE FORMATION DES CRUES. CETTE MODELISATION A CHERCHE A REPRODUIRE LES HYDROGRAMMES DU BASSIN. ON MONTRE QUE LORSQUE LE BASSIN EST SEC, LES ECOULEMENTS PROVIENNENT PRINCIPALEMENT DU RUISSELLEMENT GENERALISE. LORSQUE LE BASSIN EST PLUS HUMIDE, LES PLUIES METTENT D'ABORD EN ACTIVITE DES ECOULEMENTS SOUTERRAINS ET DE SUBSURFACE, PUIS SI LES PLUIES SONT IMPORTANTES, LE MECANISME D'ECOULEMENT SUR SURFACES SATUREES CONTRIBUTIVES DEVIENT PREPONDERANT
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Le fonctionnement hydrologique des petits bassins versants ruraux de quelques km2 à régime intermittent est complexe car de nombreux processus affectent le cheminement des eaux de surface. Il en résulte une variabilité de la densité de drainage et de la dynamique de l'écoulement au sein du réseau hydrographique. Cette dynamique de fonctionnement est peu prise en considération du fait des difficultés d'ordres techniques et économiques pour suffisamment observer les mouvements de l'eau à la surface. Or, c'est une information essentielle pour décrire la connectivité hydrologique du bassin qui représente la distribution spatiale et temporelle des surfaces contributives à l'écoulement par leur connexion au réseau de drainage. De telles connaissances seraient utiles pour traiter la question de la séparation entre production et transfert effectuée dans les modèles hydrologiques, avec la perspective de proposer des simulations plus justes physiquement. L'objectif de la thèse est de proposer des approches spatiales pour mieux intégrer la dynamique de fonctionnement du réseau de drainage en lien étroit avec la réponse hydrologique du bassin. Le Mercier (7 km2) est le site expérimental situé en tête du bassin versant de l'Yzeron (142 km2) localisé à l'ouest de l'agglomération lyonnaise. Ce bassin sur socle cristallin est composé essentiellement de surfaces agricoles et de forêts. Son fonctionnement hydrologique est affecté par l'existence de zones humides contributives. Un réseau de routes et de fossés anthropiques s'ajoute aux talwegs naturels. Les méthodes développées relèvent de deux approches : (1) la microtopographie issue d'un MNT LiDAR (Light Detection and Ranging) permet d'identifier et décrire des extensions fonctionnelles du réseau de drainage d'une part au niveau des linéaires artificiels avec un apport minimal de données externes, et d'autre part au niveau des talwegs naturels en distinguant la présence ou l'absence d'un chenal de drainage, signe d'un potentiel d'écoulement concentré. (2) Un dispositif de 18 capteurs limnimétriques est mis en œuvre pour assurer un suivi permanent de la réponse hydrologique par emboitement de stations au sein du réseau hydrographique. Cette observation « multi-locale » permet de mesurer l'évolution de la densité de drainage, d'identifier localement la hiérarchie des facteurs qui affectent la réponse et de distinguer différentes dynamiques de transfert dans le réseau de drainage. Les résultats des approches par la microtopographie et par observations multi-locales aident à identifier des régions du bassin au comportement différent. Ils permettent notamment de mieux comprendre les interrelations entre occupation du sol et processus hydrologiques, voire géomorphologie et processus. Ces résultats valident donc l'intérêt du capteur LiDAR et celui d'un dispositif in situ souple et adaptable pour proposer un « pattern de drainage » réaliste en limitant le recours au terrain. Enfin, ce pattern décrivant la tendance d'organisation spatiale des écoulements, est paramétré dans une fonction de transfert géomorphologique calculée sur la base des cheminements fournis par un MNT. L'usage de cet outil constitue une ébauche mais conforte l'idée d'un couplage entre le pattern de drainage et la réponse du bassin versant dans des conditions d'intensité pluvieuse soutenue et d'humidité modérée pour expliquer la réponse rapide du bassin. L'ensemble des résultats justifie donc la mise en avant de la nature transitoire du réseau de drainage pour paramétrer des modèles spatialisés avec la perspective d'améliorer leurs capacités prédictives.
Author: Francis Macary Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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Il est désormais avéré que les pratiques intensives de production agricole mises en œuvre depuis les années 1960 en Europe, sont responsables de la dégradation des écosystèmes et notamment de la qualité des eaux de surface et souterraines. Afin de respecter les objectifs de résultat définis par la Directive Cadre sur l'Eau à l'échéance 2015, les gestionnaires de la ressource ont désormais ciblés prioritairement la protection des zones d'alimentation des captages. Cela nécessite une évaluation environnementale à une échelle adaptée aux mesures mises en œuvre. Ces éléments expliquent les objectifs de cette thèse, à savoir la contribution au développement de méthodes d'évaluation environnementale des activités agricoles à l'échelle des territoires, en complément de celles déjà existantes. Nous avons ainsi utilisé (i) des méthodes d'analyse et de modélisation multicritère (ELECTRE) combinées avec un système d'information géographique au niveau de petits bassins versants élémentaires de 2 à 5 km2 (sur le bassin de l'Oir, en Basse Normandie, Nord-ouest de la France et celui d'Auradé sur les Coteaux de Gascogne, Sud-ouest de la France) (ii) une approche par modélisation spatiale (dénommée PIXAL) des risques agro-environnementaux en utilisant la télédétection et un SIG, au niveau d'un grand espace à enjeu environnemental de plusieurs milliers de km2, (Coteaux de Gascogne). Dans les deux approches, nous avons montré que la combinaison de critères de vulnérabilité des eaux et de pression agricole choisis de façon pertinente, permettent d'évaluer les risques agro-environnementaux à différents niveaux d'organisation spatiale. L'évaluation à la parcelle agricole (niveau de la prise de décision par les acteurs de terrain) procure une représentation au niveau du bassin versant élémentaire. L'évaluation au pixel de l'image satellitale (Landsat 5-TM) permet une représentation à différents niveaux de bassins versants emboîtés par agrégation. En perspective, un couplage entre un modèle d'analyse multicritère avec un modèle spatial, pourrait permettre d'améliorer la performance de l'évaluation aux différents niveaux de l'action publique ou de terrain et d'apporter des éléments de réponse supplémentaires à la problématique du changement d'échelle spatiale.
Author: Cécile Dagès
Author: Cécile Dagès
Author: Safar Marofi
Author: Sylvie Le Forner
Author: Nicolas Le Moine
Author: Sami Lallahem
Author: Vincent Bailly-Comte
Author: Frédérik Thiery
Author: FRANCOISE.. LE MEILLOUR
Author: Benoit Sarrazin
Author: Francis Macary