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
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
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
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
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
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
• 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Qualité de la mesure
À San Antonio Coapa
À Santiago Undameo
• Mesure limnigraphique (données 01/06/08 – 01/10/08)
Octobre 2008
Qualité de la mesure (2)
• Mesure turbidimétrique (données 30/06/08 – 01/10/08)
À San Antonio Coapa
À Santiago Undameo
Octobre 2008
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
Gracias…