dÉploiement des stations de mesure sur le bassin versant de cointzio b ilan & premiers...
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DÉPLOIEMENT DES STATIONS DE
MESURE SUR LE BASSIN VERSANT
DE COINTZIO
BILAN & PREMIERS RÉSULTATS
Clément DUVERT, Nicolas GRATIOT Octobre 2008
Projet STREAMS 2007 - 2009
C. PRAT, D. VINSON, A. PASTOR, S. VAN HECKE, P. HERNANDEZ, A. VAZQUEZ
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Contexte du projet
Octobre 2008
• Programme STREAMS = Sediment TRansport and Erosion
Across MountainS
• Financement ANR, période 2007-2009
• 2 sites d’étude : Bléone (FRANCE) & Cointzio (MEXIQUE)
• Site également étudié dans le cadre du projet européen
DESIRE
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Objectifs scientifiques
• Améliorer les connaissances sur les transits de sédiments fins au sein de bassins versants montagneux.
• Différentes échelles d’étude : spatiale (bassins entre 10 et 600 km2) et temporelle (archives historiques disponibles à compter de 1940).
• Mettre en relation les phénomènes d’érosion avec la pédologie locale, l’occupation des sols et la météorologie.
• Finalité : modélisation des flux sédimentaires aux différentes échelles d’étude.
Octobre 2008
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Site d’étude
• État du Michoacán
• Zone transvolcanique du centre du Mexique
• Climat tempéré avec saison des pluies de juin à octobre
MORELIA
Bassin de COINTZIO
Octobre 2008
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Site d’étude (2)
• Altitude entre 1980 et 3420 m
• Principalement Andosols et Acrisols
• Figures d’érosion marquées en différents points du BV
• Surfaces concernées demeurent faibles(- de 0,5 % du bassin)
Le bassin versant de Cointzio
Octobre 2008
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Choix des stations
Deux points de suivi complets (SBV : 400 - 600 km2)• Flux liquide Suivi hauteur d’eau en continu
• Flux solide - Suivi turbidité en continu
- Suivi MES bi-journalier
- Échantillonnage par asservissement sur les valeurs de
turbidité
Octobre 2008
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• Flux liquide Suivi hauteur d’eau en continu
• Flux solide - Suivi MES journalier
- Échantillonnage par asservissement sur les
valeurs limni
Choix des stations (2)
Deux points de suivi complets (SBV : 400 - 600 km2)
Trois autres points de mesure (SBV : 9 - 50 km2)
Le suivi sédimentaire par prélèvement demeure
pertinent (en crue : échantillonnage automatique
ISCO, et hors crue : prélèvement journalier)
Sous-bassins de petite taille caractérisés par un
signal "binaire" (2 régimes : en crue et hors
crue)
Contrainte : lame d’eau très
faible
Octobre 2008
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Choix des stations (3)
Deux points de suivi complets (SBV : 400 - 600 km2)
Trois autres points de mesure (SBV : 9 - 50 km2)
Suivi météorologique
• Une station météo à l’exutoire du bassin (CNA + IRD)
• 2e station à proximité du point de suivi de La Cortina
• Un troisième pluviomètre implanté à Huertitas
• Déploiement de 4 autres pluviomètres (emplacements à définir !)
Octobre 2008
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Choix des stations
Rio Grande à Santiago Undameo• Point situé à proximité de l’exutoire du bassin
• Renseigne sur les transits sédimentaires à l’échelle de tout le BV
• Disponibilité de données historiques (flux liquide & solide)
Rio Grande à San Antonio Coapa• Point en amont de Santiago Undameo situé à proximité de
l’exutoire du bassin
• Renseigne sur les transits sédimentaires à l’échelle de tout le BV
• Disponibilité de données historiques (flux liquide & solide)
Río Grande à Santiago Undameo• Point situé à proximité de l’exutoire
du bassin• Renseigne sur les transits
sédimentaires à l’échelle de tout le BV
• Recueil de données historiques (flux liquides & solides)
Río San Juan à San Antonio Coapa• Point situé dans la plaine alluviale, environ 10
km en amont de l’exutoire• Intègre les contributions de toute la partie
Sud et Ouest du BV
Octobre 2008
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Choix des stations
Rio Grande à Santiago Undameo• Point situé à proximité de l’exutoire du bassin
• Renseigne sur les transits sédimentaires à l’échelle de tout le BV
• Disponibilité de données historiques (flux liquide & solide)
Rio Grande à San Antonio Coapa• Point en amont de Santiago Undameo situé à proximité de
l’exutoire du bassin
• Renseigne sur les transits sédimentaires à l’échelle de tout le BV
• Disponibilité de données historiques (flux liquide & solide)
Station Potrerillos• Zones fortement érodées sur acrisols,
tepetates*• Pâturages extensifs, forêts mixtes et
dégradées
Station La Cortina• Exclusivement sur andosols• Cultures de maïs + (avocats) et
forêts
Station Huertitas• Surfaces très dégradées sur
acrisols argileux• Sols cultivés
*Tepetate : tuf volcanique induré
Octobre 2008
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Équipements
Thalimède OTT
Station CAMPBELL CR800
Sonde turbidité ViSolid WTW Préleveur ISCO
3700
Asservissement évolutif aux valeurs de turbidité ou de
hauteur d’eau (selon les sites)
Octobre 2008
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Équipements
XX/10/08
Rio Grande à Santiago Undameo• Surface reprise : 590 km2
• Mesure turbidité à pas de temps 10 min
• Mesure heau à pas de temps 5 min
• Échantillonnage avec asservissement turbidité
• Échantillonnage manuel bi-journalier => analyses MES en labo
• Mesures limni disponibles depuis 2006
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Équipements
XX/10/08
Rio San Juan à San Antonio Coapa• Surface reprise : 390 km2
• Mesure turbidité à pas de temps 10 min
• Mesure heau à pas de temps 5 min
• Échantillonnage avec asservissement turbidité
• Échantillonnage manuel bi-journalier => analyses MES en labo
• Dispositif de mesure de l’érosion des berges par technique des "scour chains "
• Acquisition des mesures depuis 2008
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Équipements
XX/10/08
Potrerillos• Surface reprise : 12 km2
• Mesure heau à pas de temps 5 min
• Échantillonnage avec asservissement sur limni
• Dispositif de mesure de l’érosion des berges par technique des "scour chains «
• Acquisition des mesures depuis 2008
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Équipements
XX/10/08
Rio Grande à La Cortina• Surface reprise :
9 km2
• Mesure heau à pas de temps 5 min
• Échantillonnage manuel journalier => analyses MES
• Échantillonnage avec asservissement sur limni
• Acquisition des mesures depuis 2005
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Équipements
XX/10/08
Huertitas
• Surface reprise : 43 km2 ?
• Mesure heau à pas de temps 5 min
• Échantillonnage manuel journalier => analyses MES
• Échantillonnage avec asservissement sur limni
• Acquisition des mesures depuis 2005
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Premiers résultats
08/09/08 09/09/08 10/09/08 11/09/08 12/09/08 13/09/08 14/09/08 15/09/08
0
2
4
6
8
10
12
14
16
h limni (dm)
h scale (dm)MES lab (g/l)
MES turbi (g/l)
Station de suivi de Santiago Undameo
Octobre 2008
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Qualité de la mesure
À San Antonio Coapa
À Santiago Undameo
• Mesure limnigraphique (données 01/06/08 – 01/10/08)
Octobre 2008
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Qualité de la mesure (2)
• Mesure turbidimétrique (données 30/06/08 – 01/10/08)
À San Antonio Coapa
À Santiago Undameo
Octobre 2008
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Qualité de la mesure (3)• Suivi échelle limnimétrique (données 01/06/08 – 01/10/08)
À San Antonio Coapa
À Santiago Undameo
Le couplage des 2 mesures donne une information fiable
quasi-permanente
Octobre 2008
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10-3
10-2
10-1
100
101
102
10-2
10-1
100
101
102
Turbidité SiO2 (g/l)
ME
S f
iltra
tion
(g/l)
San Antonio Coapa
Santiago Undameo
Ajustement MES-turbidité
Forte dispersion pour les valeurs faibles de MES :
résolution sonde
3 mesures successives avec possible surévaluation
turbidité : encrassement de la sonde ?
Probable surévaluation de la valeur MES en
laboratoire (phase de décrue)
Surévaluation turbidité à
cause dépôt débris
végétaux (phase de
crue)07/08/08 08/08/08 09/08/08
0
5
10
15
20
h limni (dm)
h scale (dm)
MES lab (g/l)
MES turbi (g/l)
03/08/08 04/08/08
0
2
4
6
8
10
h limni (dm)
h scale (dm)MES lab (g/l)
MES turbi (g/l)
Octobre 2008
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Obstacles rencontrés
• Contacts électriques parfois défaillants, décharge imprévue de la batterie (16% des valeurs turbidité à Undameo)
• Encrassement du turbidimètre (5% des valeurs turbidité à Undameo)
• Obstruction de la sonde de turbidité par dépôts végétaux (26% des valeurs à San Antonio)
• Envasement du limnigraphe (14% des valeurs à San Antonio)
1. Dans l’acquisition des mesures
Octobre 2008
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Obstacles rencontrés (2)
Disparité dans les valeurs de filtration et d’évaporation
2. Au laboratoire
Protocole de filtration à affiner (sous-estimation
probable par mauvais mélange)
Octobre 2008
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Courbes de tarage
• Jaugeages réalisés par injection au sel
• Nécessité de compléter la courbe => fin de saison 2008 (??) + début de saison 2009
Élaboration de la courbe de tarage à San Antonio Coapa
Absence du palier attendu pour les débits
élevés…
Octobre 2008
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Dégager des tendances générales pour être plus
efficace sur la prévision l’an prochain
Statistiques sur les crues de la saison
2008
Courbes de tarage (2)
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220
1
2
3
4
Heure
Nb
even
emen
ts >
100c
m
Octobre 2008
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Octobre 2008
• Les crues se produisent majoritairement entre 18h et 7h.
• Aucune relation visible entre l’heure de début de crue et sa durée totale.
• Pas de corrélation entre la durée de crue et la hauteur maximum atteinte.
• Pas de relation non plus entre la vitesse de montée de crue et le niveau maximum atteint.
! Régime différent à Potrerillos (autre station à jauger)
Courbes de tarage (3)
Conclusions de l’étude statistique :
• Les crues se produisent majoritairement entre 18h et 7h.
• Aucune relation visible entre l’heure de début de crue et sa durée totale.
• Les crues se produisent majoritairement entre 18h et 7h.
• Aucune relation visible entre l’heure de début de crue et sa durée totale.
• Pas de corrélation entre la durée de crue et la hauteur maximum atteinte.
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Améliorations à apporter
1. Sur la qualité de la mesure
• Vérification systématique du bon fonctionnement des appareils en fin de visite hebdomadaire + nettoyage des instruments
• Amélioration de la prise de mesure turbidité à San Antonio Coapa : nettoyage post-crue par la personne chargée du prélèvement / pose d’un filet de protection en amont ?
• Perfectionnement de la connexion batterie / panneau solaire à Santiago Undameo
• Optimisation des programmes d’asservissement (turbidité => idée d’asservir l’ISCO sur des écarts de mesure plutôt que sur un seuil)
Octobre 2008
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Améliorations à apporter2. Perspectives à court terme• Pertinence de l’équipement d’un autre site ? (emboîtements…)
• Modification du suivi physico-chimique mensuel du BV ? (à voir avec Julien => points plus ou moins pertinents)
• Travail sur la spectrocolorimétrie : mission à prévoir ?
• Impact du curage des chenaux sur les phénomènes d’érosion, impact des effets de frontières (routes, chemins…)
• Estimation du rôle tampon des retenues d’eau présentes sur le bassin vis-à-vis des flux solides
3. Autres pistes de réflexion
Octobre 2008
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Gracias…