[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le LTHE

Titre du projet

Fonctionnement hydrodynamique et écoulements de crue sur versants : variabilité, agrégation et passage à l'échelle du bassin
[ rapport de synthèse pdf ]

Type d'aléa
Crues en rivière et inondations
Année

1999

Mots-clés
Ruissellement de versant - Variabilité spatio-temporelle - Observations in situ - Parcelles expérimentales - Conductivité hydraulique du sol - Instrumentation - Simulateur de pluie - Traçage isotopique
Champs disciplinaires
Hydrologie, hydrométrie


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
LTHE
Organisme(s) associé(s)
Laboratoire de Biogéochimie Isotopique de Paris VI / LGM (Paris VI)
Coordonnateur
Jean-Pierre VANDERVAERE
Participants
Anne-Julie SCHIPMAN, Luc DESCROIX, Stéphane BOUBKRAOUI


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Bassin versant du Verderet (communes de Herbeys, Brié et Eybens)
Contexte de l'étude
Cette étude - réalisée dans le cadre de la thèse d’Anne-Julie Schipman - fait suite au projet financé en 1998 intitulé « Variabilité spatio-temporelle du ruissellement d'un versant », et vise à poursuivre la construction d’un jeu de données de ruissellement et d’écoulement subsurfacique sur un site de prairie, sous pluies naturelles et simulées, en vue d’améliorer la modélisation hydrologique à l’échelle du versant. La manip consiste en un traçage isotopique des écoulements.

En effet, les outils géochimiques, de plus en plus utilisés en hydrologie depuis une dizaine d’années, permettent de mieux comprendre les cheminements de l’eau et donc, d’améliorer la connaissance des vitesses d’écoulement dans les bassins versants. L’état actuel des connaissances dans ce domaine aboutit au paradoxe suivant : l’essentiel de l’eau présente dans les volumes de crue est constitué d’eau « ancienne » (pré-existante à l’événement) présente dans la nappe alors que les vitesses de circulation dans le sol semblent difficilement compatibles avec la rapidité des ondes de crue observées. Les principales tentatives d’explication de ce paradoxe rencontrées dans la littérature sont de deux types : importance de l’écoulement de subsurface et existence d’un effet « piston », l’eau nouvelle chassant l’eau ancienne qui participe ainsi à l’hydrogramme de crue.
Programme plus vaste
*
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
6,098 k€ (40 kF)
Part du CG38 - PGRN
30 %
(Co)-Financements
LTHE...
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Complément de financement pour les expérimentations.


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
Poursuivre l’acquisition de données expérimentales sur le ruissellement et les écoulements d’un versant, en vue d’une modélisation du fonctionnement d’un bassin versant de type péri-urbain.

Réaliser un traçage des écoulements : utilisation des outils géochimiques pour mieux comprendre les cheminements de l’eau et améliorer la connaissance des vitesses d’écoulement dans le bassin versant.
Méthodologie
Série d’expérience de traçage isotopique des écoulements sur le site expérimental :
- Choix des traceurs (Oxygène 18 et Rhénium) pour leur innocuité et leur non réactivité avec les constituants du sol.
- Prélèvement en surface et en subsurface d’échantillons d’eau écoulée.
- Analyses des échantillons par spectrométrie de masse.

Seconde série d’expérimentations (prévue fin 2000), consistant à faire, sous une pluie simulée non marquée, des apports d’eau marquée sur des lignes parallèles au captage (donc perpendiculaires à la pente) à différentes distances (15, 50 et 80 cm). But : accéder, moyennant la possibilité de déconvolution de l’hydrogramme d’avec la distance à l’exutoire, à des hydrogrammes par classes de distance de l’écoulement de surface et accéder à des vitesses moyennes de ruissellement.

Résultats
Mise en évidence d’une nette différence de signature isotopique entre les deux compartiments d’écoulement sous pluie simulée.

Analyses par spectrométrie et nouvelles expérimentations en cours lors de la rédaction du rapport.

À publier…



4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Chercheurs en hydrologie / hydraulique (LTHE…), Services techniques de la ville d’Eybens gestionnaires du bassin du Verderet
Production scientifique
- Méthodologie innovante
Produits délivrables
 
Partenariats
- Préexistant
- Initié par ce projet
- Qui se poursuit
Retombées du projet
Continuation sur cette thématique avec l’installation de parcelles expérimentales en Ardèche (2 DEA en 2006, dont l’un débouche sur une thèse).

Le partenariat avec Paris VI ne s’est pas poursuivi car le site expérimental était chez un particulier pour la durée de la thèse, à l’issue de quoi la parcelle a été rebouchée…

Les Services techniques d’Eybens ont pris connaissance des résultats et ils utilisent le pluvigraphe qui a été installé pour suivre les pluies hebdomadaires (via le particulier).

La publication reste à écrire…


5) Valorisation du projet

Publications et communications
Anne-Julie Schipman, 2002, Fonctionnement hydrodynamique et génération des écoulements de crue sur versants. Variabilité des processus et conséquences sur le fonctionnement d’un bassin péri-urbain. Thèse de doctorat INPG soutenue avec succès le 18/10/02 (mention TH avec Félicitations).
Pages Web
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