National Research Institute of Science and Technology for Environment and Agriculture
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Notions de base et concepts utiles pour la compréhension de la modélisation synthétique des régimes de crue des bassins versants au sens des modèle QdF
No full textUsing a multi-duration and multi-frequency description of observed flows, we have recently developed the Cemagref QdF model to represent watershed flood regimes. The model is also used for the predetermination of flood characteristics, on both gauged and ungauged watersheds, in the range of frequent to rare floods. By allowing upstream and downstream recalculation of flood characteristics, the model answers questions relevant to integrated river management. In the present article we have emphasized the basic notions and concepts underlying the QdF models ; more detailed descriptions can be found in the referenced publications and theses. The studied hydrologic variables, maximal average flow (VCXd) and maximal threshold discharge (QCXd), are linked to continuous duration, d, which can vary from one second to thirty days. For every sample of duration, d, composed with a sampling method of independent maximal values above a given threshold, the exponential law is generally adequate for mean return periods, for means in the range from 0.5 to 20 years. A theoretical form, called "esthetic" GRADEX, is used to extrapolate observed floods to rare frequencies floods. From theoretical laws, relative to observations and extrapolations, discharge (Q) - duration (d) - Frequency (F) curves of a basin are then deduced. Using two basin descriptors, one for the transfer function (D parameter) and one for production (QIXA10 parameter), the preceding curves are then converted into an adimensional or normative form. Such dimensionless curves are then used to predetermine floods quantiles for all durations and frequencies, both on gauged and ungauged basins, using known site parameters D and QIXA10. Quantiles are easily computed from a mathematical formulation (QdF model) of norrmative QdF curves. Validation of QdF curves on about 250 basins revealed three main groups of hydrological floods regimes. Using the same mathematical form, the great diversity in flood characteristics in each group is well represented by one set of model parameters. The great variability of floods in space and time could then be predetermined in all basins, using three sets of fixed model parameters. / Ces dernières années a été développé, au Cemagref du groupement de Lyon, un outil de synthèse (dit QdF) des régimes de crue des bassin versants, selon une approche multidurées et multifréquences des crues observées. Qdf est donc un modèle continu de prédétermination des crues fréquentes à rares d'un bassin versant (observé ou non), qui permet de répondre à une conception de gestion intégrée des cours d'eau et de leurs bassins versants. Il nous a semblé utile tout en se référençant aux principales publications et travaux de thèse, d'insister sur les notions de base et les concepts à l'origine des modèles QdF. Les variables hydrologiques étudiées, débit moyen maximal (VCXd) et débit seuil maximal (QCXd) sont relatives à une durée continue pouvant varier d'une seconde à trente jours. Pour tout échantillon de durée d, constitué selon une technique d'échantillonnages de valeurs maximales indépendantes au-dessus d'un seuil donnée, l'adéquation de la loi exponentielle est en général vérifiée pour les fréquences observables. Pour l'extrapolation aux fréquences rares une forme théorique dite esthétique du GRADEX est privilégiée. Des lois théoriques, relatives aux observations et extrapolations, peuvent être ensuite déduites des courbes débit (Q) - durée (d) - fréquence (F) d'un bassin versant. Le choix de deux descripteurs du régime local qui renseignent sur la fonction de transfert (D) et sur la fonction de production (QIXA10) permettent de rendre adimensionnel le faisceau de courbes QdF précédent. A partir de ce dernier faisceau, il est possible de transférer sur un site quelconque, dont les descripteurs D et QIXA10 sont connus, des quantiles de crue pour toute durée et toute fréquence. L'opération est grandement facilitée par un formalisme mathématique (modèle QdF) de ce faisceau de courbes adimensionnelles. Les trois modèles QdF opérationnels actuels, chacun d'eux étant représentatif d'une famille hydrologique de bassins versants, ont permis lors de nombreuses applications de rendre bien compte de la grande variabilité spatio-temporelle des débits
La contamination des eaux superficielles par les produits phytosanitaires : les effets sur le milieu aquatique
No full textThe intensive use of pesticides in the environment is a source of contamination of water catchment areas and can have adverse affects on biological organisms. This paper reviews the problems caused by this type of contamination in water by examining the various types of effects - lethal, sub lethal , bio-concentration and bio-accumulation - that can be measured in a laboratory or in the natural environment when exposed to various types of crop treatment chemicals. / L'utilisation intensive de pesticides dans l'environnement est une source de contamination des milieux aquatiques récepteurs et de perturbations sur les organismes biologiques. Une revue des perturbations dues à cette contamination sur le milieu aquatique est proposée à travers l'examen des différents types d'effets, létaux, sublétaux, bioconcentration et bioaccumulation, susceptibles d'être mesurés au laboratoire ou dans le milieu naturel lors d'une exposition à des produits phytosanitaires de nature chimique diverse
Modèle d'érosion en bassin versant montagneux
No full textThe ETC event model is dedicated to torrential floods engeneering. It allows prediction, reconstitution, and simulation. It's a global and spatialized model, from rainfall to water and sediment discharge. In this paper, we describe first the specific uplands processes ; then the model itself is presented with applications. / Les phénomènes d'érosion et de transport solide dans les bassins versants montagneux engendrent des conséquences préjudiciables aux activités humaines. La modélisation de ces phénomènes est donc un objectif majeur de la recherche sur les risques naturels en montagne. Le modèle événementiel ETC (Erosion des torrents en crue) est essentiellement destiné à répondre aux besoins de l'ingénierie des risques résultant des crues torrentielles. Les applications envisagées sont la reconstitution, la prédiction, et la simulation (pour une aide à la décision). En montagne, les sédiments transportés par le torrent sont susceptibles de provenir tout autant des versants que du lit. En conséquence, ETC représente l'intégralité des processus hydrologiques et érosifs des bassins versants torrentiels depuis la pluie jusqu'aux débits liquides et solides à l'exutoire. La modélisation peut s'envisager à différentes échelles spatiales. Compte-tenu de la complexité des processus érosifs en montagne, le choix d'un modèle global spatialisable a été fait. L'incertitude élevée qui accompagne l'ensemble des mesures susceptibles d'être utilisées pour valider le modèle conforte ce choix : dans ce contexte, il aurait été peu cohérent d'envisager un modèle d'une grande finesse. Dans une première partie, on décrit les phénomènes d'érosion et de transport solide dans les bassins versants montagneux, afin notamment de bien situer l'échelle à laquelle ETC se situe ; on présente ensuite le modèle ETC, puis un exemple d'application. Les résultats satisfaisants des validations effectuées annoncent de nombreuses perspectives d'utilisation du modèle soit seul, soit en couplage avec des modèles plus fins, sur des parties de bassin versant
Study of irrigation canal dynamics for control purpose
No full textThe hydraulic behaviour of a reach is characterized as a function of dimensionless lengh and froude number using a dimensional analyse of saint Venant equations. Furthermore, a reach transfer function is obtained by linearising Saint Venant equations near a steady flow with the advantage of keeping the distributed parameter system characteristics and therefore the infinite state space dimension. So different classes of behaviour for discharge transfer and wave propagation are defined depending on dimensionless numbers of the reach. It is then possible to qualify reach behaviour and propose suitable control strategies. / Le comportement hydraulique d'un bief est caractérisé en fonction d'une longeur adimensionnelle et du nombre de froude en utilisant une analyse dimensionnelle des équations de Saint Venant. De plus, une fonction de transfert du bief est obtenue en linéarisant les équations de Saint Venant près d'un régime permanent. Cette formulation a l'avantage de garder le caractère à paramètres distribué du système et donc l'espace d'état de dimension infini. Ainsi on définit différentes classes de comportement pour le transfert de débit et la propagation d'ondes en fonction des nombres adimensionnels du bief. Il est alors possible de caractériser le comportement du bief et de proposer une stratégie de contrôle adaptée
Multivariable predictive control of irrigation canals : design and evaluation on a 2-pool model
No full textThis paper presents the formulation of a multivariable controller for centralized control of canals based on the methodology of predictive control. The formulation relies on a linear state space model derived from Saint-Venant's equations discretized through the Preissmann implicit scheme. Predictive control uses this model to compute the control action that verifies a performance criterion defined over a finite prediction interval. The controller is combined with a Kalman filter to reconstruct the state variables and the unknown perturbations from a reduced number of measured variables, which are water levels at the upstream and downstream end of each pool. The control system is numerically tested on a 2-pool canal using a full non-linear simulation package (SIC). / Cet article présente la formulation d'un contrôleur multivariable pour la commande centralisée d'un canal d'irrigation, basé sur la méthodologie de la commande prédictive. La formulation repose sur un modèle linéaire dans l'espace d'état obtenu à partir des équations de Saint Venant discrétisées selon le schéma implicite de Preissmann. La commande prédictive utilise ce modèle pour calculer des commandes permettant de satisfaire un critère de performance défini sur un horizon de prédiction fini. Le contrôleur est combiné à un filtre de Kalman pour reconstruire les variables d'état et les perturbations inconnues à partir d'un nombre réduit de mesures (niveaux à l'amont et à l'aval de chaque bief). Le contrôleur est testé sur logiciel de simulation non linéaire (logiciel SIC), sur un canal constitué de 2 biefs
Liens entre dessèchement et reprise des plants de chênes
No full textRed, pedunculate and sessile oak seedlings were exposed to various dessication durations, in a badly-humidified cold store or in a grading room. The effects of root rewetting and lifting dates were also considered. After samples had been analysed on water relations, these seedlings were outplanted and followed to measure their performance. The results revealed a close link between root moisture water content (RMC) and survival rate, with threshold value effects. So, values under 90% (on dry weight) led to lower survival, in all cases. Above this value, root rewetting can be profitable. Moreover, the same dessication level causes more damage when plants are lifted in November or March than in January. At last, transplanting shock is longer in Red Oak, with high mortality rates observed in summer. / Des plants de chênes sessile, pédonculé et rouge ont été exposés, pour des durées variables, à des dessèchements en chambre froide mal humidifiée ou en salle de tri. L'effet d'un mouillage des racines et l'influence de la date d'arrachage ont également été testés. Ces plants ont ensuite été plantés, après analyse de leur état hydrique sur échantillon, et sont évalués en jeune plantation. Les résultats révèlent un fort lien entre la teneur en eau des racines fines à la plantation et la survie mesurée un ou deux ans après plantation, avec des effets de seuil. Ainsi, des teneurs inférieures à 90% (par rapport au poids sec) affectent la reprise, dans tous les cas. Au dessus de cette valeur, le mouillage des racines pourrait être bénéfique. D'autre part, un même dessèchement se traduit par des pertes plus fortes lorsque les plants ont été arrachés en novembre ou en mars, par rapport à un arrachage en janvier. Enfin, la crise de transplantation est allongée pour le chêne rouge, ce qui se traduit par une forte mortalité estivale
Developments in hydrology of mountainous areas
No full textThis report is simultaneously the annual report n°4 of the AMHY Group of FRIEND, and this of the UNESCO IHP IV project n° H-5-6 named "Hydrology of mountaineous areas". It deals with several aspects of regional hydrology in mountains (AMHY and H-5-6), in mediterranean regions (AMHY) and in Carpathes (H-5-6). It represents also the proceedings of the Stara Lesna (Slovaquia) meeting in 1994." / Ce document est à la fois le rapport annuel n°4 du Groupe AMHY de FRIEND et le compte-rendu d'un petit projet de l'Unesco dit "Hydrologie de montagne" (projet numéroté H-5-6 dans le PHI IV). Il traite de divers aspects de l'hydrologie régionale en zone alpine et méditerranéenne (partie AMHY), et des spécificités de l'hydrologie des Carpathes (partie H-5-6). Il rend compte des travaux réalisés dans le Groupe AMHY durant l'année 1994-95, et des communications présentées à la réunion annuelle 1994 de Stara Lesna (Slovaquie)
Retour d'expérience sur l'évolution des pressions interstitielles dans les barrages en terre
No full textIn this report, several examples illustrate how differently pore pressures may evolve, depending on construction conditons and soil characteristics. It is important to improve anticipation of pore pressure development in order for stability calculations to be realistic. Two models are described, both with a finite element method and unsaturated soils. One is available for the construction period, the other for the behaviour of embankments after water impounding. / Ce rapport illustre par plusieurs exemples comment les pressions interstitielles peuvent évoluer différemment dans les barrages en terre, selon les conditions de construction ou selon la nature des matériaux. Il importe de mieux prévoir l'évolution des pressions interstitielles afin que les calculs de stabilité traduisent la réalité. Deux modélisations sont présentées, basées sur un calcul aux éléments finis prenant en compte la non saturation, l'un pour la phase de construction, l'autre pour le comportement évolutif du remblai après la mise en eau
Rupture et comportement du barrage en argile humide de Mondely et retour d'expérience
No full textMondely dam is a homogeneous clay fill dam where a sliding occurred on the upstream slope during the first drawdown in 1981. This paper presents the analysis of pore pressures and displacements. Reinforcement first consisted in creating a system of drainage trenches. As the displacements continue slowly and the pore pressures remain high, upstream and downstream shoulders will be added. Similarities between this accident and the failure of Mirgenbach dam enabled some lessons to be learnt on measured trends in pore pressures. / Le barrage de Mondely est un remblai homogène en argile, dont la première vidange a été accompagnée d'un glissement du talus amont en 1981. L'analyse des pressions interstitielles et des déplacements est présentée. Le confortement a consisté en l'implantation d'un réseau de tranchées drainantes dans un premier temps. Les déplacements se poursuivant lentement et les pressions interstitielles restant hautes, une recherche aval et amont seront ajoutées. La similitude de l'incident avec la rupture du barrage de Mirgenbach amène à tirer quelques leçons sur l'évolution constatée des pressions interstitielles
Interaction entre le sillage d'un cylindre et une couche de mélange plane
No full textThe interaction of the wake of a circular cylinder and a plane mixing layer were studied experimentaly in a wind tunnel at low air speed (2-3 m/s). Investigation has been carried out involving hot wire anemometry and flow visualisations. Results show a fluid motion in the wake formation zone, from the low to the high velocity side. / Une étude expérimentale de l'interaction entre le sillage d'un cylindre et une couche de mélange plane, a été effectuée à faible vitesse d'air (2 à 3 m/s) en soufflerie. Elle a mis en oeuvre l'anémométrie fil chaud une composante et des visualisations dans des plans lasers. Les résultats montrent un déplacement de fluide dans la zone de formation du sillage, des faibles vers les fortes vitesses de la couche de mélange