Etude de l’influence d’un fossé collecteur de drainage sur le  comportement hydrologique d’un

Etude de l’influence d’un fossé collecteur de drainage sur le comportement hydrologique d’un

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Unité de Recherche Qualité des Eaux et Prévention des Pollutions Proposition de stage Etude de l’influence d’un fossé collecteur de drainage sur le comportement hydrologique d’un versant. Contexte Les fossés situés sur un bassin versant rural peuvent accélérer, ou au contraire freiner, les écoulements par rapport à ce qu’ils seraient sur un versant naturel. Cette modification des écoulements, si elle n’est pas très importante en termes quantitatifs, peut l’être en terme de qualité, dans la mesure où un fossé influence essentiellement les composantes peu profondes de l’écoulement (ruissellement et écoulement dans la couche labourée), susceptibles d’être chargées en produits phytosanitaires. Les fossés peuvent donc soit favoriser, soit diminuer le transfert des produits phytosanitaires de la parcelle jusqu’au réseau hydrographique. Afin d’étudier les rôles de collecte et de transfert d’eau que peuvent avoir les fossés dans un basin versant rural, l’équipe Pollutions Diffuses de l’Unité de Recherche Qualité de l’Eau et Préventions des Pollutions du Cemagref de Lyon a instrumenté deux fossés aux caractéristiques bien distinctes sur le site ARVALIS-Institut du Végétal de la Jaillière (44). Le premier de ces fossés, perpendiculaire à la ligne de plus grande pente, a été étudié dans le cadre d’une thèse, qui s’achève. Le second est un tronçon de 200 mètres d’un fossé collecteur de drainage, non influencé sur cette portion par des rejets de drainage et ...

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Unité de Recherche Qualité des Eaux
et Prévention des Pollutions
Proposition de stage
Etude de l’influence d’un fossé collecteur de drainage sur le comportement
hydrologique d’un versant.
Contexte
Les fossés situés sur un bassin versant rural peuvent accélérer, ou au contraire freiner, les écoulements
par rapport à ce qu’ils seraient sur un versant naturel. Cette modification des écoulements, si elle n’est
pas très importante en termes quantitatifs, peut l’être en terme de qualité, dans la mesure où un fossé
influence essentiellement les composantes peu profondes de l’écoulement (ruissellement et écoulement
dans la couche labourée), susceptibles d’être chargées en produits phytosanitaires. Les fossés peuvent
donc soit favoriser, soit diminuer le transfert des produits phytosanitaires de la parcelle jusqu’au réseau
hydrographique.
Afin d’étudier les rôles de collecte et de transfert d’eau que peuvent avoir les fossés dans un basin
versant rural, l’équipe Pollutions Diffuses de l’Unité de Recherche Qualité de l’Eau et Préventions des
Pollutions du Cemagref de Lyon a instrumenté deux fossés aux caractéristiques bien distinctes sur le site
ARVALIS-Institut du Végétal de la Jaillière (44). Le premier de ces fossés, perpendiculaire à la ligne de
plus grande pente, a été étudié dans le cadre d’une thèse, qui s’achève. Le second est un tronçon de 200
mètres d’un fossé collecteur de drainage, non influencé sur cette portion par des rejets de drainage et
situé à l’aval immédiat d’une bouche de drainage. C’est le fonctionnement hydrologique de ce deuxième
fossé qui constitue le sujet du stage ici proposé.
Ces travaux sont complétés par l’étude de la rétention des phytosanitaires au sein des petits fossés, dans
le cadre d’une deuxième thèse qui s’achève elle aussi.
Sujet de stage
Le stage consistera dans un premier temps à analyser et interpréter les données existantes (piézométrie
sur des transects longitudinaux et transverses au fossé, débitmétrie à l’amont et à l’aval du fossé, depuis
l’été 2001). L’interprétation des données sera d’abord effectuée à l’échelle saisonnière, qui est celle de la
dynamique globale des deux nappes présentes sur le versant étudié. Une fois les principales périodes de
fonctionnement du système versant/fossé identifiées (notamment, il est d’ores et déjà acquis qu’en début
de période le fossé contribue à infiltrer l’eau issue du réseau de drainage, alors qu’au contraire plus tard
en saison, il accroît le débit transféré par drainage latéral de la nappe qu’il incise), on s’attachera à
l’étude de quelques événements pluvieux représentatifs.
Cette phase d’analyse des données débutera par des tests sur les capteurs de pression servant à mesurer
les débits amont et aval dans le fossé ; il s’agira notamment d’estimer l’influence de la température sur
ces capteurs, une analyse préliminaire des données disponibles ayant montré qu’une correction en
température s’avérait nécessaire.
Les hypothèses de fonctionnement du système auxquelles on aboutira seront alors formalisées et testées
via une modélisation adaptée : vraisemblablement onde diffusante ou Saint Venant pour l’écoulement
surfacique ; et modélisation bidimensionnelle saturée/non saturée sur un transect perpendiculaire au
fossé. La validité du schéma retenu pour représenter l’écoulement à surface libre sera estimée : en effet,
compte tenu du faible tirant d’eau dans le fossé et de la rugosité de son lit (végétation développée), il est
probable que les hypothèses sous tendant l’équation de Saint Venant ne soient pas respectées.
Il s’agira notamment par cette modélisation de trancher sur la nécessité de prendre en compte ou non
l’apport par drainage latéral de la nappe au ruisseau en situation de pluie, où la contribution du réseau de
drainage par tuyaux enterrés au débit du fossé est sans doute prépondérante : cela impliquera de prendre
en compte les temps de réponse caractéristiques respectifs du versant (nappe) et du fossé (réponse du
système drainé alimentant le fossé à son amont), ainsi que les flux induits par ces deux systèmes.
Ce stage contribuera ainsi à une meilleure compréhension du fonctionnement d’un petit fossé collecteur
de drainage, selon la période de l’année considérée et que l’on est ou non en période pluvieuse. Cette
compréhension est nécessaire pour estimer l’influence que peuvent avoir de telles structures, non
seulement sur la réponse hydrologique d’un petit bassin rural, mais aussi sur la rétention des produits
phytosanitaires qu’ils sont susceptibles de collecter et transférer jusqu’au ruisseau, ou au contraire
contribuer à retenir, selon les conditions d’écoulement.
Modalités
Profil souhaité :
Connaissances en hydrologie, en mécanique des fluides et en physique des sols ; attrait
pour la modélisation.
Durée du stage :
Au moins 6 mois, à partir de janvier 2004
Lieux :
Cemagref de Lyon. Eventuellement une campagne de terrain sur le site expérimental
d’ARVALIS-Institut du Végétal à la Jaillière (44).
Indemnité
de 346 € par mois
Personne à contacter
: Nadia Carluer (04-72-20-87-12) :
nadia.carluer@cemagref.fr
(
Cemagref – 3 Bis,
Quai Chauveau – 69 336 LYON Cedex 09
)