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…