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

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

2 Statut des apports fluviatiles (RI) dans le PAM La Méditerranée, -comme dautres mers- est sujette à la pollution, à la contamination et à leutrophisation, surtout par suite des apports fluviatiles Des problèmes additionnels proviennent de grandes quantités deaux 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 (« daction ») efficaces et financièrement supportables.

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 leau, agriculture, utilisation des sols, etc..)

4 Les étapes dune 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 dautres sources.

5 Définition du flux Le flux (« débit massique") est une masse par unité de temps BASIC Que lon 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

6 Quelles méthodes sont de bonnes candidates à lopérationnelle? 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=aQ b, C reconstruction BASIC

7 1: Calcul de la concentration par corrélation BASIC 2: Calcul direct des flux avec une équation Procédures classiquement utilisées

8 Équation classique (aQ b ) BASIC –Lajustement non linéaire (à G.) surestime les flux élevés, est est biaisé (correction possible) –Mauvais ajustement Les corrélations sont-elles appropriées ?

9 Éléments dune approche opérationnelle (1) Des valeurs non biaisées du flux imposent de de sajuster 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, dautres stations ou par le débit. La reconstruction en fonction du temps demande seulement une interpolation, qui na pas de biais.

10 Éléments dune approche opérationnelle(2). Exemples

11 Éléments dune approche opérationnelle(3) 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, linterpolation des concentrations entre des mesures est une option raisonnable Dautres 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, lapproche globale permet de justifier la possibilité é de conduire des interpolations. Ce type dapproche est partagé avec les développements en cours dEuroWaternet pour le calcul correct des variances destimation de la moyenne annuelle.

12 Éléments dune 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 dautres stations (par ex. station amont

13 Procédure utilisée à lIfen Le calcul des flux est installé dans un système de calcul, lui-même partie dun ensemble de traitement de la donnée BASIC Système de calcul des flux

14 Architecture de traitement (Eau) DATA Nécessaire aux Flux

15 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. DATA 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 dautres calculs de flux.

16 Évaluation des données (2) DATA Les procédures de calcul préparent et exportent les données dans des fichiers correspondant aux 15 cas calculables (4D na aucune donnée à traiter…)

17 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 Q échant. vs. Q journ. –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 DATA

18 Traitement des données et calcul des flux (1) DATA

19 Traitement des données et calcul des flux(2) Le calcul des flux sappuie strictement sur léquation fondamentale, Aussi, lévaluation des données et la reconstruction visent la fourniture de données C qui peuvent être interpolées. Linterpolation 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 linterpolation qui respecte strictement les valeurs observées / forcées DATA

20 Traitement des données et calcul des flux (3) DATA 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.

21 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 lhypothèse derreurs. DOCUMENTING Rhône LoireSeine

22 Fourniture des résultats Les résultats sont attendus : –Par les principaux clients (MedPol, Ospar, lAEE désormais, besoins nationaux), –Pour des publications, –Pour des usages généraux (autres organisations par exemple), Aussi, plusieurs supports et niveaux dagrégation sont nécessaires DOCUMENTING Interactive reportingPaper reporting

23 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 lexistence dagences de leau. La méthodologie est en cours de développement sous les auspices de la CE (projet EuroHarp). Demande des sources très variées RECONCILING

24 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 RECONCILING

25 Consolidation (3) Comparaison des flux avec les autres émissions RECONCILING Les résultats des réseaux de surveillance, utilisés également pour dautres objectifs (évaluation de la qualité des eaux, compte de leau, comptes de ressource, exprimés en flux Les résultats des évaluations des rejets, eux-même alimentés par la modélisation des surplus agricoles, sont tous utilisés également pour dautres objectifs ( par ex. construction des matrices NAMEA construction, REE, etc.,) exprimés en émissions

26 Consolidation (4): fermeture de bassin versant (F) En France, laccroissement du nombre de barrages mis en service sest tradit pas de larges portions de BV fermés, modifiant ainsi les profils de transport des MES.

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

32 Évaluation finale(2) Forme générale du profil des données MES reconstruites, –MAIS les données journalières mal reconstruites, (-83% to +238%). –Lintroduction des données mesurées devrait améliorer le calcul Annual tonnage correctly assessed (Δ~4%) Calculation system included into the Nopolu platform facility.

33 Calculs pratiques Ouvre lapplication Nopolu. Lien supprimé si lapplication nest pas installée.

34 Fin de lexposé auteur:


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