Modélisation conjointe du cycle de l'eau et du transfert des nitrates dans un système hydrologique PDF Download
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Book Description
Ce mémoire présente une méthodologie utilisant trois modèles conjointement pour représenter le transfert des nitrates dans un système hydrologique à l'échelle régionale. Cette méthodologie permet une description conceptuelle du transfert avec discrétisation spatiale en tenant compte à la fois de la biochimie de l'azote, de la production des nitrates dans le sol et de leur déplacement dans la nappe souterraine. Trois exemples permettent de tester la méthodologie à trois échelles différentes: échelle métrique, petit bassin versant expérimental et système régional
Book Description
Ce mémoire présente une méthodologie utilisant trois modèles conjointement pour représenter le transfert des nitrates dans un système hydrologique à l'échelle régionale. Cette méthodologie permet une description conceptuelle du transfert avec discrétisation spatiale en tenant compte à la fois de la biochimie de l'azote, de la production des nitrates dans le sol et de leur déplacement dans la nappe souterraine. Trois exemples permettent de tester la méthodologie à trois échelles différentes: échelle métrique, petit bassin versant expérimental et système régional
Author: J.J. Groot Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9401134340 Category : Nature Languages : en Pages : 244
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In the Netherlands the Institute for Soil Fertility Research plays a major role in soil biological, soil physical and plant nutritional research on the availability of nitrogen to crops. Main subjects of research are nitrogen turnover in the crop-soil ecosystem through biological transformations, nitrogen transport through the soil and nitrogen losses by leaching, denitrification and volatilization, and nitrogen use efficiency of various crops and cropping systems. The current knowledge in the different fields of research is integrated in simulation models. Simulation models not only make it possible to summarize and structure knowledge, but also, after verification, to extra- late the knowledge to situations different from the situations that have actually been studied. Such research is also carried out in other European and non-European countries. To compare the various simulation models currently in use, a workshop was organized by the Institute for Soil Fertility Research on 5-6 June 1990 on the occasion of its centennial. The title of the workshop was 'Nitrogen turnover in the soil-crop ::cosystem: modelling of biological transformations, transport of nitrogen and nitrogen use efficiency'. The 40 Jarticipants, who came from Canada and various European countries, were requested to run their model with data Jrovided by the Institute prior to the workshop. Data from 18 cases were made available to the participants: three ocations, three treatments, and two seasons.
Author: C.A. Brebbia Publisher: WIT Press ISBN: 184564199X Category : Science Languages : en Pages : 625
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Water resources, upon which the well-being of future generations depends, are under extreme pressure today all over the world. Resulting problems have given rise to many issues including water quality, quantity, management and planning, and reflect the growing concern and importance accorded to their sustainable management. The Fifth International Conference on Water Resources Management presents the more recent technological and scientific developments associated with the management of surface and sub-surface water resources. The papers are grouped under the following topics: Water Management and Planning; Waste Water Treatment and Re-use; Water Quality; Pollution Control; Management and Economics; Decision Support Systems; Hydraulic Systems; Flood Risk; Hydraulic Modelling; Irrigation Problems; Governance and Monitoring.
Author: C. A. Brebbia Publisher: WIT Press ISBN: 1845641159 Category : Science Languages : en Pages : 673
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Featuring papers from the Ninth International Conference on Water Pollution, this volume covers coastal areas and seas, lakes and rivers, groundwater and aquifer issues, oil spills, agricultural contamination, environmental monitoring and sensing, and remote sensing applications.
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE DE MODELISER LE CYCLE HYDROLOGIQUE SUR UN BASSIN VERSANT AGRICOLE ET D'APPLIQUER CETTE MODELISATION AU TRANSFERT DES NITRATES POUR DEFINIR DES ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DE NITRATES ET ANALYSER L'IMPACT D'APPORTS VARIABLES SUR CES ZONES. POUR REPONDRE A CET OBJECTIF, NOUS AVONS DANS UN PREMIER TEMPS VALIDE UN MODELE HYDROLOGIQUE SEMI DISTRIBUE, BASE SUR LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES: LE TOPMODEL. LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES ET LE FORMALISME QUI EN DECOULE (DECOUPAGE DE L'ESPACE EN FONCTION DE VALEUR D'UN INDICE TOPOGRAPHIQUE) A ETE APPLIQUE A UNE CARACTERISATION DE L'HYDROMORPHIE DES SOLS POUR ESSAYER D'INTEGRER DES DONNEES SOLS DANS LA MODELISATION HYDROLOGIQUE. DANS UN SECOND TEMPS A L'ECHELLE D'UN BASSIN VERSANT DE 600 HECTARES ET DE SOUS-BASSIN VERSANT DE TAILLE VARIABLE, NOUS AVONS DETERMINE LES PRATIQUES AGRICOLES ET LES CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES SPECIFIQUES A CHAQUE BASSIN VERSANT. NOUS AVONS ENSUITE ANALYSE LA DYNAMIQUE DES NITRATES SUR CES DIFFERENTS BASSINS. A PARTIR DE CES OBSERVATIONS, NOUS AVONS COUPLE UN MODULE DE TRANSFERTS DE NITRATES AU MODELE HYDROLOGIQUE, MODULE ADAPTE A LA STRUCTURE DU TOPMODEL, POUR DETERMINER LES PROCESSUS INFLUANT SUR LES SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE D'UN BASSIN VERSANT. LA MODELISATION HYDROLOGIQUE SUR LE BASSIN TEST A PERMIS DE RENDRE COMPTE DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE DU BASSIN VERSANT. DE PLUS, L'ANALYSE DE LA DISTRIBUTION DES VALEURS DE L'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI EST LA BASE DU DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DEUX RELATIONS: 1) UNE RELATION STATISTIQUE ET SPATIALE ENTRE LES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE ET LE DEGRE D'HYDROMORPHIE DES SOLS; 2) UNE RELATION ENTRE LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE ET LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DES DOMAINES A PRATIQUES AGRICOLES HOMOGENES. CETTE DERNIERE RELATION, NOUS A PERMIS DE SPATIALISER LES APPORTS DANS LE MODULE NITRATE SUR UNE BASE IDENTIQUE A CELLE DU MODELE HYDROLOGIQUE. L'ANALYSE DE L'IMPACT DES MODIFICATIONS DE NIVEAUX D'APPORTS SUR LES DIFFERENTS DOMAINES DEFINIS A PERMIS DE MONTRER L'EXISTENCE DE ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DES NITRATES. IL S'AGIT ESSENTIELLEMENT DES ZONES A FORTES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI CORRESPONDENT AUX ZONES DE BAS-FONDS OCCUPEES ESSENTIELLEMENT EN PRAIRIES PERMANENTES ET SUR LESQUELLES TOUTE MODIFICATION DES NIVEAUX D'APPORTS OU DU TYPE D'OCCUPATION DES SOLS INTRODUIT UNE REPONSE IMMEDIATE EN TERME DE SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE DE MODELISER LE CYCLE HYDROLOGIQUE SUR UN BASSIN VERSANT AGRICOLE ET D'APPLIQUER CETTE MODELISATION AU TRANSFERT DES NITRATES POUR DEFINIR DES ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DE NITRATES ET ANALYSER L'IMPACT D'APPORTS VARIABLES SUR CES ZONES. POUR REPONDRE A CET OBJECTIF, NOUS AVONS DANS UN PREMIER TEMPS VALIDE UN MODELE HYDROLOGIQUE SEMI DISTRIBUE, BASE SUR LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES: LE TOPMODEL. LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES ET LE FORMALISME QUI EN DECOULE (DECOUPAGE DE L'ESPACE EN FONCTION DE VALEUR D'UN INDICE TOPOGRAPHIQUE) A ETE APPLIQUE A UNE CARACTERISATION DE L'HYDROMORPHIE DES SOLS POUR ESSAYER D'INTEGRER DES DONNEES SOLS DANS LA MODELISATION HYDROLOGIQUE. DANS UN SECOND TEMPS A L'ECHELLE D'UN BASSIN VERSANT DE 600 HECTARES ET DE SOUS-BASSIN VERSANT DE TAILLE VARIABLE, NOUS AVONS DETERMINE LES PRATIQUES AGRICOLES ET LES CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES SPECIFIQUES A CHAQUE BASSIN VERSANT. NOUS AVONS ENSUITE ANALYSE LA DYNAMIQUE DES NITRATES SUR CES DIFFERENTS BASSINS. A PARTIR DE CES OBSERVATIONS, NOUS AVONS COUPLE UN MODULE DE TRANSFERTS DE NITRATES AU MODELE HYDROLOGIQUE, MODULE ADAPTE A LA STRUCTURE DU TOPMODEL, POUR DETERMINER LES PROCESSUS INFLUANT SUR LES SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE D'UN BASSIN VERSANT. LA MODELISATION HYDROLOGIQUE SUR LE BASSIN TEST A PERMIS DE RENDRE COMPTE DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE DU BASSIN VERSANT. DE PLUS, L'ANALYSE DE LA DISTRIBUTION DES VALEURS DE L'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI EST LA BASE DU DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DEUX RELATIONS: 1) UNE RELATION STATISTIQUE ET SPATIALE ENTRE LES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE ET LE DEGRE D'HYDROMORPHIE DES SOLS; 2) UNE RELATION ENTRE LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE ET LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DES DOMAINES A PRATIQUES AGRICOLES HOMOGENES. CETTE DERNIERE RELATION, NOUS A PERMIS DE SPATIALISER LES APPORTS DANS LE MODULE NITRATE SUR UNE BASE IDENTIQUE A CELLE DU MODELE HYDROLOGIQUE. L'ANALYSE DE L'IMPACT DES MODIFICATIONS DE NIVEAUX D'APPORTS SUR LES DIFFERENTS DOMAINES DEFINIS A PERMIS DE MONTRER L'EXISTENCE DE ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DES NITRATES. IL S'AGIT ESSENTIELLEMENT DES ZONES A FORTES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI CORRESPONDENT AUX ZONES DE BAS-FONDS OCCUPEES ESSENTIELLEMENT EN PRAIRIES PERMANENTES ET SUR LESQUELLES TOUTE MODIFICATION DES NIVEAUX D'APPORTS OU DU TYPE D'OCCUPATION DES SOLS INTRODUIT UNE REPONSE IMMEDIATE EN TERME DE SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE
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Ce travail a eu comme objectif de comprendre et quantifier les transferts d'azote agricoles dans les rivières des bassins versants Gascons, afin d'évaluer l'efficacité de scénarii agricoles sur la teneur en azote nitrique des rivières. Un protocole de mesure en continue dans le petit bassin versant agricole d'Auradé (Gers, Sud-Ouest de la France) de 3.3km2 a été mis en place pour mesurer la variabilité de la teneur en nitrate. Les variations infra-journalières des concentrations lors d'évènements de crue sont fortes, les flux correspondant sont importants a l'echelle annuelle. L'approche de modélisation à base physique du bassin versant d'auradé a ensuite été envisagée pour calculer les bilans hydriques et agronomiques de ce type de bassin. Deux modèles de bassin versant ont été choisis : TNT2, entièrement distribué, adapté aux petits bassins versants à nappe superficielle, SWAT, semi distribué, développé pour de plus larges bassins versants. Leur utilisation a permis de : - montrer qu'aucun n'est capable de prédire l'intensité journalière des flux d'azote nitrique observée dans la rivière en période de crue, même si l'approche de SWAT est mieux adaptée pour simuler les transferts rapides - simuler un bilan d'eau et d'azote proche pour les deux modèles mais avec des processus simulés opposés - montrer l'importance de la simulation de la dénitrification et de la minéralisation pour conclure sur la capacité des modèles à reproduire la réalité. TNT2 a été jugé plus adapté pour simuler des scénarios agricoles imaginés ou déjà implantés sur le bassin versant d'Auradé. Les résultats de simulation montrent que les mesures agro-environnementales implantées auraient eu une efficacité de 16% de diminution des flux d'azote nitrique annuels à l'exutoire, à laquelle s'ajouterait encore 18% de diminution en cas d'implantation de Culture Intermédiaire de Piège à Nitrate. Le paramétrage global de SWAT sur la Save, bassin versant de 1110km2 contenant le bassin d'Auradé, a ensuite été modifié pour le contexte agro-pédologique d'Auradé, représentant 25% de la surface du bassin de la Save. Les paramètres hydrologiques majeurs calibrés sur le bassin d'Auradé sont transposés sur cette surface. L'amélioration des prédictions à l'exutoire de la Save est significative, et montre la contribution importante de ces zones aux débits à l'exutoire de la Save lors de certains évènements pluvieux. Une meilleure prise en compte de l'occupation du sol est à envisager pour améliorer ces prédictions.
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DANS CE TRAVAIL, UN OUTIL DE MODELISATION MATHEMATIQUE A ETE MIS AU POINT POUR MODELISER DE FACON SIMPLE ET RAPIDE, ET AVEC UNE PRECISION ACCEPTABLE, LE TRANSPORT DES NITRATES D'ORIGINE AGRICOLE DANS LES EAUX SOUTERRAINES. LES DONNEES NECESSAIRES POUR L'UTILISATION DE CET OUTIL DE MODELISATION PEUVENT ETRE RECUEILLIES SUR UNE ANNEE, AVEC UN NOMBRE RESTREINT DE MESURES IN SITU. LE MODELE PEUT ETRE APPLIQUE A UNE NAPPE LIBRE ALIMENTANT UNE STATION DE POMPAGE ET SUR LAQUELLE L'IMPACT DE LA POLLUTION NITRATEE D'ORIGINE AGRICOLE EST TRES FORT. L'OUTIL DE MODELISATION EST CONSTITUE D'UN MODELE DE TRANSPORT EN ZONE SATUREE, DEVELOPPE EN LANGAGE DE PROGRAMMATION TURBO-PASCAL ET INTEGRE DANS UN SYSTEME D'INFORMATION GEOGRAPHIQUE (IDRISI). LE SIG JOUE UN ROLE D'INTERFACE POUR LE MODELE ET PERMET UNE SAISIE RAPIDE DES DONNEES DE MODELISATION. UN CERTAIN NOMBRE DE SIMPLIFICATIONS APPORTEES A LA THEORIE DU MODELE PERMET DE RESTREINDRE LE NOMBRE DE DONNEES NECESSAIRES A LA SIMULATION : - LE MODELE EST BASE SUR UN PRINCIPE CONVECTIF PUR (LA DISPERSION ETANT NEGLIGEE) ; - IL TRAITE EGALEMENT L'EVOLUTION ANNUELLE DE LA PIEZOMETRIE DE LA NAPPE PAR UNE INTERPOLATION MATHEMATIQUE ENTRE LA PIEZOMETRIE DES HAUTES EAUX ET DES BASSES EAUX. LE MODELE DE TRANSPORT, NE GERANT PAS L'HYDRODYNAMISME DE L'AQUIFERE, A ETE COUPLE AVEC UN MODELE HYDRODYNAMIQUE : MODFLOW. LE MODELE DE TRANSPORT A EGALEMENT ETE COUPLE AVEC UN MODELE DE TRANSFERT DE NITRATES EN ZONE NON SATUREE : AGRIFLUX. CET OUTIL DE MODELISATION, TESTE SUR DEUX SITES D'ETUDE DU POITOU-CHARENTES, A DONNE POUR CHACUN DES RESULTATS DE MODELISATION SATISFAISANTS, ASSURANT AINSI LA VALIDATION DU MODELE. UNE MODELISATION PARALLELE, CONDUITE POUR LES DEUX SITES AVEC UN MODELE DE TRANSPORT CLASSIQUE (MT3D, COUPLE AVEC MODFLOW), A PERMIS D'OBTENIR DES RESULTATS TRES PROCHES DES PREMIERS, PERMETTANT AINSI UNE VALIDATION COMPLEMENTAIRE DE L'OUTIL DE MODELISATION.
Author: Jérôme Molenat Publisher: ISBN: 9782905532893 Category : Languages : en Pages : 272
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La pollution diffuse d'origine agricole est à l'origine de problèmes sanitaires et environnementaux liés à la détérioration de la qualité des eaux de surface. La maîtrise de cette pollution nécessite d'atteindre une connaissance fine, à toutes les échellesde temps, du transfert des éléments polluants transportés par l'eau. Ce travail a pour objectif d'établir le ou les temps de transfert du nitrate dans un bassin versant élémentaire. Il s'agit de connaître les réservoirs et les mécanismes responsables des variations saisonnières ,et pluri-annuelles des concentrations en nitrate dans la rivière. L'étude des dynamiques hydrologiques de trois bassins versants agricoles (Kervidy, Mélarchez, Mercube) a été réalisée à partir d'observations globales (pluie, débit). Une méthode basée sur la représentation spectrale des séries temporelles d'observations a été reprise et développée. Ainsi, par cette méthode, les parts respectives des contributions de la nappe et de l'écoulemênt rapide aux débits de la rivière sont établies. Le modèle d'écoulement en nappe et ses paramètres sont également définis. Cette méthode a été étendue à l'identification des modèles de transfert de nitrate. Une étude expérimentale a été mise en oeuvre .Trois transects du bassin versant de Kervidy (Morbihan, Bretagne) ont été équipés de piézomètres pour observer la nappe d'altérite. Les niveaux piézométriques ont été mesurés et un échantillonnage de la nappe a été réalisé afin d'analyser les teneurs de l'eau en nitrate, sulfate et chlorure. Ces observations ont permis de préciser l'hydrodynamique de la nappe et d'identifier ses principaux traits chimiques. Un schéma de fonctionnement du transfert de nitrate dans le bassin versant à l'échelle inter-mensuelle est proposé à la suite de l'analyse et de l'interprétation de l'ensemble des observations. Un modèle numérique spatialisé du fonctionnement de la nappe du bassin versant de Kervidy a été établi sur la base des observations et des connaissances acquises à la suite du travail de terrain
Author: Qing Zhi Geng
Author: Qing Zhi Geng
Author: J.J. Groot
Author: C.A. Brebbia
Author: C. A. Brebbia
Author: PATRICIA.. BRUNEAU
Author: Patricia Bruneau
Author: Sylvain Ferrant
Author: Eric Gomez
Author: Frédérique Lasserre
Author: Jérôme Molenat