Calcul opérationnel des apports fluviatiles Philippe Crouzet, avec des contributions de Michel Meybeck et Guillaume le Gall Information générale :

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1 Calcul opérationnel des apports fluviatiles Philippe Crouzet, avec des contributions de Michel Meybeck et Guillaume le Gall Information générale : cette présentation a été complétée à partir de la conférence faite le 18/12/ 2003 au cours de la session de formation du séminaire d’Orléans. Les changements consistent en l’insertion de commentaires détaillés pour toutes les diapositives qui ne demandent. L’original a été préparé en anglais, et secondairement traduit en français par l’auteur (y compris les commentaires). Ces compléments ont été ajoutés de manière à permettre à des formateurs secondaires d’utiliser ces supports pour sessions en français ou en anglais. Une présentation simplifiée (fonds supprimés) est faite par copie des originaux afin de permettre l’édition d’un support sous MS Word de taille raisonnable. Cette présentation traite des calculs opérationnels des flux fluviatiles, qui apportent des quantités de substances à la mer ou à des secteurs aval des bassins versants (dans le cas notamment des rivières transfrontalières). Le terme « opérationnel » vise les concepts et les outils qui sont utilisées désormais en France pour produire les données requises au rapportage vers les Conventions internationales, de l’agence européenne pour l’environnement (AEE) et pour les utilisations nationales.

2 Statut des apports fluviatiles (RI) dans le PAM
La Méditerranée, -comme d’autres mers- est sujette à la pollution, à la contamination et à l’eutrophisation, surtout par suite des apports fluviatiles Des problèmes additionnels proviennent de grandes quantités d’eaux usées insuffisamment épurées, déversées dans des baies semi-fermés. La connaissance précise des apports fluviatiles ("flux") et des rejets directs est la clé pour construire des programmes de mesures (« d’action ») efficaces et financièrement supportables. Les définitions des termes suivants sont prises dans cet exposé : Pollution: désigne tout apport de substance, énergie, éléments biologiques, etc., résultant des intentionnellement ou non des activités humaines. On compte dans les « pollutions «  les substances demandeuses d’oxygène (matières organiques), nutriments, pesticides, métaux, substances organiques (dangereuses, comme les hydrocarbures halogénés ou non, pétrole), germes microbiens, etc. Eutrophisation : désigne le processus d’enrichissement des eaux en matières organiques ou ne nutriments qui provoquent un changement de l’état trophique, au niveau secondaire (augmentation des détritivores) ou primaire (augmentation de l’activité photosynthétique) qui peuvent conduire à des efflorescences algales. L’eutrophisation, dans son acception la plus commune, est un phénomène qui se traduit par l’augmentation de la production primaire, amenant une production secondaire (ou néo-formée) de matières organiques qui surpasse les possibilités de broutage / consommation de détritus / décomposition du milieu récepteur considéré. Apports fluviatiles : les rivières apportent de l’eau douce , de la pollution (y compris les nutriments et de la matière organique néoformée dans le cas de rivières elles-même eutrophisées) ainsi que des matières en suspension (MES). Les flux de MES ne sont pas considérés comme de la « pollution » au sens strict, bien que dans certains cas ils résultent d’activités polluantes (mines, augmentation de l’érosion des sols, dragages). Eaux usées : désigne les eaux eaux usées urbaines et industrielles. Les apports réels à la mer se composent des apports fluviatiles et des eaux usées déversées directement dans la bande littorale. Dans les zones soumises à la marée, les apports fluviatiles sont le plus souvent calculés en des points relativement loin en amont, car le débit liquide ne peut pas être mesurés près de la mer. Aussi, une procédure spéciale de calcul doit prendre en compte les rejets directs d’eaux usées situés entre le point e calcule t la point le plus proche de la mer. Assessment of both require methods that apply to general surveillance programmes, otherwise they would not be funded. However, accurate assessment of discharges (both riverine and from sewage) is a prerequisite to consistent and effective measures programmes to combat pollution of the sea.

3 Buts Pour être calculés de manière efficace, les apports fluviatiles et les rejets directs doivent être calculés au moyen de procédures implémentées dans un système opérationnel, en relation étroite avec autres utilisations des données de base.: Débits (par ex., pour les Comptes de ressource en eau) Mesures chimiques (par ex., pour le rapportage de la qualité des eaux) Eaux usées et autres apports polluants (Population, usages de l’eau, agriculture, utilisation des sols, etc..) Dans de nombreux pays, les dépenses de mesure sont considérées comme « de l’argent perdu ». Dans de nombreux cas, il est dit que « trop de données sont mesurées ». Ce n’est pas le but de cette session de discuter sur ce point., mais de montrer que les meilleurs résultats proviennent de programmes de surveillance à finalités multiples, qui aident dans la qualification de la donnée, puisque plusieurs évaluations proviennent des mêmes sources d’information. Un système opérationnel de calcul des apports fluviatiles sera d’autant mieux exploité que les échantillons sont pris en commun pour d’autres usages, sous réserve que les besoins de l’évaluation des flux soient effectivement pris en compte dans la définition du programme de surveillance. De même, les suivis de débit des cours d’eau sont d’autant mieux conduits qu’ils le sont par des équipes entraînées s’occupant de réseaux standard. Enfin, le suivi des rejets directs répond à différentes obligations, la première étant la police des autorisations de rejet.

4 Les étapes d’une calcul opérationnel des AF
Quels sont les principes de base et leur application opérationnelle, Évaluation de la qualité des données met reconstruction des données manquantes, Archivage et documentation de la production de données, Calcul et formatage des résultats Validation & consolidation avec d’autres sources. La production opérationnelle de flux est une tâche permanente qui doit suivre des standards professionnels. Première étape : la qualité des données doit être évaluée et les données douteuses doivent être soit rejetées, soit être confirmées par le producteur. La procédure utilisée sen France comporte : Chaque mesure (par ex. nitrate, température) est analysée par rapport à 5 limites (impossible car trop bas, douteux trop bas, ok, douteux haut, impossible car trop élevé). La structure de la base de données comporte deux champs de test, le premier marque le niveau de vérification et le forçage éventuel. Le second champ est le code qualité. D’autres processus dans l’application Nopolu gèrent tous les codes possibles, permettant à l’utilisateur de prendre en compte ou de rejeter les valeurs douteuses, : non vérifiées par exemple. Les valeurs impossibles ne sont jamais traitées; Toutes les données introduites dans la base de données des mesures de qualité des eaux sont vérifiées avec les limites indiquées ci-dessus et un code de qualité est délivré. Les données marquées «  impossible » sont systématiquement rejetées. Celles marquées douteuses sont soumises au producteur qui peut les confirmer, elles sont alors marquées « forcées » dans la base de données. Durant le calcul des flux, des données peuvent être manquantes. Le choix de calculer malgré tout dépend de l’importance des données manquantes : si de données de débit manquent pendant l’étiage, elles peuvent être juste interpolées. En revanche, si des débits manquent en crue, leur reconstruction peut faire appel à des régressions, des avis d’experts, etc. Seconde étape : l’archivage et la documentation sont des étapes très importantes à la fois d’un point de vue scientifique et légal. À partir du moment où des valeurs de flux sont produites pour respecter des obligations internationales, elles doivent être clairement documentées et archivées pour conserver la trace des étapes de calcul, et éventuellement corriger des erreurs (ou compléter des données incertaines). Ces procédures, indispensables, mais ennuyeuses sont automatisées dans l’application Nopolu utilisée pour conduire ces calculs en France. Calcul et formatage des résultats : cette étape dit être aussi automatisée que possible, car c’est un gisement important de productivité. C’est évidemment le cas dans l’application mentionnée. L’étape finale est le contrôle des résultats, et leur possible réutilisation pour d’autres buts. Il est très important de garder à l’esprit (voir diapo précédente) que les données doivent être traitées en « collecte unique, utilisation multiple ». La consolidation avec d’autres sources est la seule manière de tester correctement et précisément la qualité des résultats (par exemple : le flux de nitrate est-il cohérent avec des évaluations raisonnables des pertes agricoles, ou non ?).

5 BASIC Définition du flux Le flux (« débit massique") est une masse par unité de temps Que l’on peut en pratique calculer à partir du débit et de la concentration Toutes les procédures de calcul tentent de reproduire la seconde équation, qui produit des valeurs non biaisées Le flux F (ou Φ) au cours d’une certaine période est défini comme la somme des flux élémentaires Mi. Comme Mi ne peut pas être mesuré, l’équation pratique est la somme des produits des volumes élémentaires par leur concentration respective en substance, C et Q sont respectivement la concentration et le débit. En intégrant sur le temps, du début à t on obtient le flux attendu. Les deux équations ont la même équation aux dimensions, aussi la première peut être remplacée par la seconde. M.t-1 = M.L-3 * L3.t-1

6 Quelles méthodes sont de bonnes candidates à l’opérationnelle?
BASIC Quelles méthodes sont de bonnes candidates à l’opérationnelle? De nombreuses méthodes de calcul ont été publiées : En général, elles visent à pallier le manque de données Plusieurs sont très discutables : précision, capacité prédictive pour les tendances, cohérence, bais, utilisation partielle des données, facilité de calcul. Revue de quelques méthodes couramment utilisées C moyen par gamme de Q, régression c=aQb, C reconstruction Les auteurs ont proposé de nombreuses équations pour palier le manque de données ou l’absence de résultats régulièrement acquis. Pour résoudre ce problème, on a considéré ici que les données de Q étaient en général disponibles à l’échelle journalière (débit moyen journalier), alors que les concentrations sont le plus souvent mesurées au pas de temps mensuel (parfois mieux). Il a été démontré que le débit est le principal facteur de variabilité du flux, que ce soit pour le dissout ou les MES, particulièrement sensible aux forts débits (les forts débits ont plus d’énergie ce qui permet le transport de MES). La réponse logique à cette situation est la reconstruction des concentrations journalières en utilisant des techniques de reconstruction et d’interpolation qui se basent sur les relations entre le temps et le débit avec les concentrations observées. Meth. Extrapolation methods Meth. Interpolation methods M1 Log – Log rating curve M14 Product of means of sampled Ci and Qi M2 Corrected rating M1 (Ferguson correction) M15 Mean of instantaneous fluxes M3 Corrected rating M1 (Duan correction) M16 Constant concentration hypothesis around sample M4 Seasonal rating (6 month) M17 Product of means of sampled Ci and annual discharge M5 Seasonal rating (quarter) M18 Flow weighted mean concentration M6 Seasonal/stage rating M19 Beales Ratio Estimator applied to M18 M7 Stage/rating M20 Beales Ratio Estimator applied to M18 Stratification according to the mean discharge M8 Corrected rating M1 (previous/next sample) M21 Beales Ratio Estimator applied to M18 Stratification according to the median discharge M9 Corrected rating M1 (next sample) M22 Flow stratified interpolation procedure M10 Flow duration M11 Corrected flow duration M11 (Ferguson correction) M12 Corrected flow duration M12 (Duan correction) M13 Flow interval technique (subdivision of the discharge record into uniform intervals)

7 Procédures classiquement utilisées
BASIC Procédures classiquement utilisées 1: Calcul de la concentration par corrélation 2: Calcul direct des flux avec une équation Le manque de données a conduit de nombreux auteurs à présenter des formules destinées au calcul des flux à partir de peu de données. Historiquement, nombre de formules s’expliquent par l’absence de possibilités informatiques et des contraintes de calcul dans cette situation. Cette préoccupation particulière mise à part, le recherche de formules générales vise la compréhension des relations fondamentales entre la concentration et le débit ou le régime hydrologique. Le premier type de relations est exprimé par la formule classique dans laquelle C= a x Q **b (*= multiplication; ** puissance). Il n’est pas licite de faire des régressions entre le flux et le débit (F =f(Q)) car le débit est déjà présent dans l’expression du flux, amenant ainsi à des corrélations irrégulières. Toutefois, C=a*Q*b est transformé en flux facilement F=a*Q**(b+1). La seconde famille cherche à fournir le flux en réponse à des valeurs moyennes de débit, etc. Ces équations sont rappelées par commodité. Elles ne sont pas utilisées intensivement dans la méthodologie développée pour les calculs opérationnels, détaillée dans les diapositives suivantes.

8 Les corrélations sont-elles appropriées ?
BASIC Équation classique (aQb) Cette diapositive montre les résultats obtenus en appliquant des corrélations sans différents cas. La formule « classique » est celle rappelée dans les diapositives précédentes. La formule « améliorée » est C=(a*Q**b)*exp(c*Q) qui s’ajuste mieux, sans toutefois pouvoir produire des résultats effectivement utilisables, sauf exception. Les exceptions sont toutefois toujours mieux calculées avec la méthodologie d’interpolation décrite dans les diapositives suivantes. L’ajustement non linéaire (à G.) surestime les flux élevés, est est biaisé (correction possible) Mauvais ajustement

9 Éléments d’une approche opérationnelle (1)
Des valeurs non biaisées du flux imposent de de s’ajuster aux valeurs mesurées, Il faut rechercher des estimateurs non biaisés de la concentration entre deux mesures réelles, La plupart des concentrations sont fortement expliquées par le temps, d’autres stations ou par le débit. La reconstruction en fonction du temps demande seulement une interpolation, qui n’a pas de biais. Il a été démontré que le débit Q est le principal facteur de variabilité du flux, que ce soit pour le substances dissoutes ou pour les MES. Celles-ci sont encore plus dépendantes que les substances solubles aux forts débits (des forts débits ont davantage d’énergie, ce qui assure le transport des MES). La réponse logique à ces faits est la reconstruction des valeurs journalières de concentration en utilisant des techniques de reconstruction et d’interpolation qui s’appuient par exemple sur des relations entre le temps, le débit et les concentrations observées. Cette approche a été développée pour minimiser les biais et les autres problèmes intrinsèques à l’utilisation des corrélations pour calculer les flux finaux. (Ferguson, 1986; Moatar et Meybeck, 2003). Pour appliquer ce principe, il n’est pas nécessaire de calculer la vraie relation, il est suffisant de démontrer que le temps (corrélation de tendance, auto corrélation avec décalage de 1, 2 , -1, -2 etc.,) sont significatives.En général toute valeur est bien expliquée par ses 2 antécédents et son successeur. On utilise une interpolation polynomiale pour interpoler les valeurs entre deux observations, moyennant certaines précautions pour éviter des valeurs anormales et produire des séries non biaisées de concentrations qui sont alors utilisées dans l’équation générale de flux F=C*Q Ferguson R. I., "River loads underestimated by rating curves”. Water Resources Research. vol 22, n° 1. pp Moatar F., Meybeck M., “Are regular surveys able to produce accurate and precise estimates of riverine fluxes? The eutrophic Loire river , France”. ,papier présenté en session), Monitoring Tailor Made, 2003, The Hague p. 15.

10 Éléments d’une approche opérationnelle(2). Exemples
Ceci illustre la relation entre le temps et la concentration, ce qui justifie la pertinence d’une technique d’interpolation.

11 Éléments d’une approche opérationnelle(3)
D’autres ajustements (toutes les données) sur une transformée cosinus donne un très bon ajustement (R2 62%, contre 42% pour une corrélation avec Q). Des ajustements années par année sont encore meilleurs. Toutefois, l’approche globale permet de justifier la possibilité é de conduire des interpolations. Years Il existe des relations évidentes entre le temps et la concentration : A/ forte dépendance entre des observations successives B/ forte variabilité entre les années Aussi, l’interpolation des concentrations entre des mesures est une option raisonnable L’illustration montre l’ajustement des concentrations à une transformée cosinus des données et montre que l’ajustement linéaire de cette transformée est très significatif, ce qui autorise l’interpolation entre des mesures successives. Ce type d’approche est partagé avec les développements en cours d’EuroWaternet pour le calcul correct des variances d’estimation de la moyenne annuelle.

12 Éléments d’une approche opérationnelle (4)
Dans la plupart des cas, les données peuvent être reconstruites en utilisant des panoplies de techniques : Interpolation des valeurs du jour j à partir des mesures n-1, n-2 et n+1 (auto-corrélation) À partir des données d’autres stations (par ex. station amont Ces étapes sont totalement automatisées dans l’application NOPOLU Système 2 utilisée pour calculer les flux, avec des interventions possibles par l’opérateur, lui permettant de vérifier les données et la validité des résultats. De plus, les résultats sont totalement documentés, permettant ainsi de trouver les raisons de résultats inattendus. La procédure pratique de conduite des calculs est la suivante : 1.       Identifier la position des stations de mesure où des séries temporelles de concentration C des substances mesurées au temps t, sont disponibles, 2.       Identifier la position des stations hydrométriques en relation avec les stations de mesure chimique où des séries temporelles sont disponibles, et éventuellement compléter les trous dans les séries (par exemple au cours de périodes d’étiage), 3.       Extrapoler ou créer Q au point où ont été pris les échantillons des mesures chimiques, en utilisant les procédures offertes par les système, 4.       Exporter les fichiers combinés pour conduire les analyses statistiques destinées à évaluer les méthodes applicables au jeu de données. Cette analyse permet de justifier la technique d’interpolation applicable ou l’impossibilité d’extrapoler, auquel cas, des méthodes globales devront être appliquées (par exemple équation C=f( Q)), 5.       Si besoin est, reconstruire ou forcer des valeurs à la main dans le fichier de données, pour des dates particulières pour améliorer le calcul des flux. La reconstruction peut utiliser des résultats de corrélations spécifiques, ou par exemple, le forçage manuel permet de traiter des valeurs extrêmes pour lesquelles une documentation extérieure est disponible, 6.       Calculer les flux avec l’équation de base F=C*Q En général, le valeurs de C ne sont pas reliées simplement ou constamment au débit. Ceci est d’autant plus vrai si on considère les substances dépendant de Q (et de la vitesse), principalement les MES.

13 Procédure utilisée à l’Ifen
BASIC Procédure utilisée à l’Ifen Le calcul des flux est installé dans un système de calcul, lui-même partie d’un ensemble de traitement de la donnée Système de calcul des flux Voir la diapositive précédente pour le détail.

14 Architecture de traitement (Eau)
DATA Architecture de traitement (Eau) Nécessaire aux Flux Cette diapositive illustre l’architecture générale du système Nopolu utilisé pour le calcul des données relatives à l’eau. Elle est présentée pour montrer l’arrière-plan général de partage des données pour différents buts. Détails disponibles sur demande.

15 Évaluation des données (1)
DATA Évaluation des données (1) La première étape consiste à définir quelle est la typologie de calcul du flux, en considérant les positions respectives du point de restitution, du point « qualité et du point de débit. Les différentes situations peuvent être analysées par une matrice 4 x 4 matrix. Le type ad hoc définit la structure des jeux de données à préparer pour analyse et d’autres calculs de flux. Le calcul des flux est une représentation conventionnelles de la réalité. Dans les secteurs soumis à l’influence de la marée, il faut prendre des précautions pour éviter des erreurs. Dans l’exemple, le « point de restitution » final où les résultats sont attendus, est situé à l’aval d’une grande ville, dans un secteur soumis à l’influence de la marée. La procédure correcte de calcul, dans ce cas consiste à : Définir le point de restitution, Définir les stations de jaugeage pertinentes, non influencées par la marée, Utiliser les informations disponibles (voir illustration des trois diapositives suivantes de la présentation annexe appelée par la diapositive n° 12) Ajouter les valeurs de rejet direct des eaux usées aux flux.

16 Évaluation des données (2)
DATA Évaluation des données (2) Les procédures de calcul préparent et exportent les données dans des fichiers correspondant aux 15 cas calculables (4D n’a aucune donnée à traiter…) Quatre cas hydrométriques et autant des cas « qualité » de positionnement des stations en fonction du point de restitution font 16 cas types qui sont traités par le système de calcul. Une procédure spécifique est disponible pour chaque cas, créant le fichier d’export avec toutes les données nécessaires.

17 Évaluation des données(3)
DATA Évaluation des données(3) Les données sont réputées sans erreur (application de procédures spécifiques aux données avant utilisation), Recherche de trous dans les séries (Q) et reconstruction, Pour chaque point de calcul, les données sont exportées pour traitement avec un applicatif statistique : Test des distributions Qéchant. vs. Qjourn. Test des autocorrélations C vs. Temps et C Test des corrélations de C entre points (cas 3x) Ajustement C=f(Q) et C=f(autres) Reconstruction, si nécessaire des séries de données Sans commentaire

18 Traitement des données et calcul des flux (1)
DATA Traitement des données et calcul des flux (1) Cette procédures est détaillées dans la seconde présentation annexe. Le fichier des travail est une structure très importante de la méthodologie et facilite car il : Évite de polluer le fichier de base, Permet d’archiver et de refaire les calculs.

19 Traitement des données et calcul des flux(2)
DATA Traitement des données et calcul des flux(2) Le calcul des flux s’appuie strictement sur l’équation fondamentale, Aussi, l’évaluation des données et la reconstruction visent la fourniture de données C qui peuvent être interpolées. L’interpolation de base est celle de Lagrange entre deux mesures antérieures et une postérieure à la date. Des tests sont menées pour éviter des valeurs aberrantes. Les « valeurs hors gamme » peuvent être exclues de l’interpolation qui respecte strictement les valeurs observées / forcées Sans commentaire

20 Traitement des données et calcul des flux (3)
DATA Traitement des données et calcul des flux (3) La partie droite du graphique montre les valeurs interpolées entre des mesures (points). Ces mesures étant récentes, la partie gauche du graphique montre des flux calculés en appliquant la meilleure des corrélations obtenues. Cette diapositive, jouée, montre clairement le bénéfice obtenu par interpolation plutôt que par corrélation pour le calcul des flux.

21 Archivage et documentation
DOCUMENTING Archivage et documentation De nombreux jeux de données doivent être gardés afin : De garder la trace des statistiques obtenues avec les données et les choix de calculs, De garder la trace des données utilisées et reconstruites utilisées pour els calculs de flux, De permettre de nouveaux calculs / vérification dans l’hypothèse d’erreurs. Les boutons font un line actif avec les résultats dans le rapport électronique, fourni séparément. L’installer avant pour un présentation totalement interactive. Rhône Loire Seine

22 Fourniture des résultats
DOCUMENTING Fourniture des résultats Les résultats sont attendus : Par les principaux clients (MedPol, Ospar, l’AEE désormais, besoins nationaux), Pour des publications, Pour des usages généraux (autres organisations par exemple), Aussi, plusieurs supports et niveaux d’agrégation sont nécessaires Ajuster les liens pour les jouer. Interactive reporting Paper reporting

23 Consolidation (1) Cette partie est la moins avancées au moment présent
RECONCILING Consolidation (1) Cette partie est la moins avancées au moment présent Les flux sont une partie des émissions totales Les rejets directs sont la partie encore la plus fiable du système français de rapportage, malgré l’existence d’agences de l’eau. La méthodologie est en cours de développement sous les auspices de la CE (projet EuroHarp). Demande des sources très variées

24 Consolidation (2) Les questions sont :
RECONCILING Consolidation (2) Les questions sont : Les résultats sont-il corrects ? Les résultats sont-il cohérents avec les sources connues de pollution (si « oui », pourquoi ., sin « non », pourquoi ?)… Y a-t-il une tendance dans les résultats, et dans tous les cas, connaît-on la raison de cette tendance ? Le rapportage doit contribuer à la réponse à ces questions

25 Consolidation (3) Comparaison des flux avec les autres émissions
RECONCILING Consolidation (3) Les résultats des évaluations des rejets, eux-même alimentés par la modélisation des surplus agricoles, sont tous utilisés également pour d’autres objectifs ( par ex. construction des matrices NAMEA construction, REE, etc.,) exprimés en émissions Les résultats des réseaux de surveillance, utilisés également pour d’autres objectifs (évaluation de la qualité des eaux, compte de l’eau, comptes de ressource, exprimés en flux Comparaison des flux avec les autres émissions Méthode complète et liens prévus pour la publication dans un Etudes et Travaux (n° à définir) par l’Ifen.

26 Consolidation (4): fermeture de bassin versant (F)
En France, l’accroissement du nombre de barrages mis en service s’est tradit pas de larges portions de BV fermés, modifiant ainsi les profils de transport des MES. Les sources de charges en MES sont l’érosion des sols et du lit de la rivière ainsi que les processus de resuspension qui sont gouvernés par le débit et le régime. Les deux processus ne fonctionnent pas nécessairement en parallèle, aussi, les profils sédimentaires suivent des modèles qui dépendent des stocks de sédiments transportables. D’un point de vue pratique, une typologie des profils de transport sédimentaires doit être établie avant les calcul; cette typologie est définie par l’analyse des régimes hydrologiques et du bassin versant. Contrairement aux autres substances, les charges en MES présentent des profils très distordus. Dans des cas extrêmes, plus de 90% de la charge peut être transportées dans un tout petit laps de temps, au cours d’événements qui ne sont pas mesurés justement à cause du danger (crues extrêmes, crues éclair). Dans ces cas, il est très probable que très peu d’observations seront disponibles, rendant l’interpolation discutable. L’analyse des profils de MES donne deux grandes catégories : Dans nombre de rivières de plaine du nord, le profil sédimentaire est peu marqué, mais présente des relations C=f(Q) qui dépendent du côté de la pente de l’hydrogramme. Dans les rivières méditerranéennes, le profil de MES a une concentration très constante, et une croissance exponentielle pour les débits extrêmes. Aussi même si le flux en suspension est sujet à de grandes incertitudes car a) les données manquent à cause des événements extrêmes, b) que la relation C=f(Q) n’est pas bien identifiée ou sélectionnée c) parce qu(il n’existe pas de relation c=f(Q). Par suite de leur aptitude à décanter les sédiments fluviatiles, les barrages et les réservoirs ont une action marquée sur la production sédimentaire. Dans plusieurs cas, des barrages ayant un fort pouvoir de rétention peuvent annihiler toutes les forces de transport, et ainsi aucune particule ne passe à l’aval jusqu’à la prochaine mesure. Aussi, il faut garder à l’esprit que l’évaluation des flux en MES ne peut être interprétée (et reliée au productions sédimentaires de base) qu’en prenant en considération les ouvrages amont que sont les barrages et réservoirs. Dans le monde, la Banque mondiale estime que ceux-ci perdent annuellement 1% de leur capacité. Le terme capacité de piégeage décrit la possibilité pour un barrage de décanter les particules. Plusieurs méthodes empiriques ont été développées ; elles utilisent presque toutes le ratio du volume à volume annuel écoulé pour évaluer cette capacité de piégeage. Un exemple est l’équation de Vörösmarty (Vörösmarty, Meybeck et coll., 1977). L’équation de Vörösmarty est : Y= 1-(.05/sqrt(Capacity/inputvol)) Où Capacity and inputvol sont dans la même unité (par ex., respectivement millions m3 and millions m3a-1). Leur ratio est le temps de résidence hydraulique moyen. Cette équation est semblable à celle de Vollenweider sur la probabilité d’eutrophisation qui utilise de son côté la racine carrée du temps de résidence. Meybeck M., Idlafkih Z., Fauchon N., et coll. , "Spatial and temporal variability of Total Suspended Solids in the Seine basin.”. Hydrobiologia. n° 410. pp

27 Consolidation (5) Le manque de données conduit à des méthodes de remplacement pour évaluer les flux ; par exemple, le travail Eurosion pour le calcul des flux de MES.

28 Évaluation globale (1)

29 Évaluation globale (2)

30 Évaluation globale (3)

31 Évaluation finale (1) 1b 1a 2 3
Basée sur la géologie, climat et la bibliographie, on a défini quatre zones majeures, avec des ajustements locaux, auxquelles on applique des données globales. L’ajustement se fait tenant compte : Des barrages, Du traitement des données disponibles. 1a 2 3

32 Évaluation finale(2) Forme générale du profil des données MES reconstruites, MAIS les données journalières mal reconstruites, (-83% to +238%). L’introduction des données mesurées devrait améliorer le calcul Annual tonnage correctly assessed (Δ~4%) Calculation system included into the Nopolu platform facility. Dans ce cas, la procédure d’interpolation doit être précédée d’une phase de reconstruction.

33 Calculs pratiques Ouvre l’application Nopolu. Lien supprimé si l’application n’est pas installée.

34 Fin de l’exposé auteur: philippe.crouzet@ifen.fr