Recherche d''une politique de gestion des stocks d''eau de barrages-réservoirs en vue de soutenir les étiages : 2. Utilisation d''un modèle alterné annuel apports-déficits pour la recherche des conditions de gestion

In the upper catchment of the River Loire, France, the construction of five reservoir dams has been planned to sustain the low flows in the Loire valley. The management of these reservoirs, to be built successively, must be approached from partial or complete points of view in order to establish the daily draft decisions at every stage of the project.A hydrological criteria concerning the low flows at a station in the valley (namely the “objective point”) is used to judge the results. It is possible to determine the optimal carry-over storage for this criterion with the use of a long series of simulated inflows to reservoirs and annual deficits, when the future conditions are presumed to be known. The statistical analysis of the results helps in the formulation of the objectives for long-term Q₁ assuring the carry-over storage for a predetermined risk of failure.This objective for long-term Q₁ will not hold good if the low flow is severe. Thus some deterministic and statistical hypotheses have been used to formulate an objective for the mean term of flow Q₂ (t_j) which is calculated each day t_j and adjusted to the hydrological conditions of the year. The target draft C_b at the objective point is the minimum of the pair [(Q₁, Q₂ (t_j)].Water is discharged each day to meet this target flow, while maintaining all the constraints of the flows downstream to the reservoirs. It takes into account the time needed for transfer of water and permits a good prediction of either the flow propagation in the upper watershed or the evolution of the inflows from downstream catchments.A modular model is used to calculate the daily flow. The results obtained from simulation were satisfactory.

Résumé

La construction de cinq barrages réservoirs est envisagée sur le haut-bassin de la Loire, en vue de soutenir les débits d'étiage dans la basse vallée. Une gestion en temps réel s'exprime par une formulation journalière des débits à lacher aux ouvrages de retenue. Cette formulation résulte d'une optimisation de la gestion des volumes d'apports, compte tenu d'une contrainte de défaillance liée à un état vide des réserves en cours d'étiage.La recherche de la gestion optimale des reports interannuels est faite au moyen d'un critère purement hydrologique: la distribution de probabilité des débits d'étiage en une station de la vallée, appelée point objectif. Une longue série simulée d'apports annuels aux réservoirs et de déficits au point objectif permet de déterminer les reports interannuels optimaux vis-à-vis de ce critère dans le cas d'un avenir certain. L'analyse statistique des reports effectués dans ces conditions permet de dégager la formulation d'un objectif à long terme assurant un report interannuel pour un risque déterminé de défaillance. Cet objectif défini en début de saison d'étiage et optimisant le report envisagé est appelé l'objectif à long terme Q₁. En cas de réserves assez faibles en début de saison, et d'étiage plus sévère que prévu, le maintien “ne varietur” de cet objectif peut conduire à la vidange totale des réservoirs en cours d'étiage. Une contrainte journalière a été ajoutée pour limiter ce risque. La répartition de la totalité des réserves disponibles sur la période probable d'étiage restant à courir, définit un objectif à moyen terme Q₂ (t_j). Sa réactualisation chaque jour évite toute défaillance brusque de la gestion. Le débit que l'on cherche à maintenir au point objectif ou débit cible est défini chaque jour par le minimum du couple [Q₁, Q₂ (t_j)].La réalisation pratique de ce débit cible à partir des délestages effectués aux différents barrages tient compte de la propagation des débits lachés et des prévisions d'apports des bassins intermédiaires. Un modèle modulaire de bassin a été conçu qui permet le calcul des lachures journalières réalisant un débit cible défini.La simulation de la méthode proposée sur les séries historiques disponibles fournit des résultats très satisfaisants.     

Détection des cavités à l'aide de mesures électriques et du géoradar dans une galerie d'amenée d'eau

Old water-delivery tunnels can become leaky and produce water losses of some economic importance. The detection of solution cavities behind the concrete lining was the purpose of an investigation in a 2 km long part of a water-delivery tunnel in Switzerland. A gypsum zone of about 700 m length was considered to be especially critical. Two geophysical methods were used at the same time: resistivity profiling with three different array lengths, and ground-penetrating radar. The cavities were characterized by higher electrical resistivity, principally for the short array (AB = 3 m). Detailed measurements with a pole-dipole array were made for a better depth interpretation of anomalies in some critical zones. The GPR investigations were made with an antenna of 500 MHz. Some transverse profiles were carried out with GPR in order to better delineate the discovered cavernous or weathered zones. GPR located cavities up to a few meters in length, at depths between 0 and 4 m behind the lining. Anomalies found by one investigation method were often confirmed by the other one. Their complementarity thus allowed a more reliable interpretation of the gathered data. Verifying drillholes have mostly confirmed the good correlation between geophysical interpretation and drilling results. Endoscopic investigations in the drillholes enabled us to have a real vision of discovered cavities.Although GPR-profiling has the advantage of a continuous underground imaging and of greater efficiency during data acquisition (investigation speed) we consider the combination of both methods in the present study as a good example of an integrated geophysical survey, which enables a more reliable interpretation of the gathered data.

Résumé

Les galeries d'amenée d'eau d'un certain âge peuvent poser des problèmes à cause de pertes d'eau parfois importantes. L'objectif de cette étude a été la mise en évidence et le positionnement de cavités derrière le revêtement d'une galerie en Suisse, sur une longueur de 2 km. Une zone de gypse longue de 700 m était considérée comme particulièrement critique. Deux méthodes géophysiques ont été conjointement utilisées: le traîné électrique multiple avec trois longueurs de ligne d'envoi de courant et le géoradar. Les cavités, caractérisées par des résistivités élevées, ont surtout été mises en évidence par le dispositif le plus court (AB = 3 m). Des mesures de détail ont été réalisées dans les zones critiques avec un dispositif pôle-dipôle en vue d'une meilleure interprétation des anomalies en profondeur. Les mesures de géoradar ont été exécutées avec une antenne de 500 MHz. Quelques profils transversaux ont été effectués pour vérifier l'extension des zones d'altérations ou des cavités. Le géoradar a pu localiser des cavités mesurant jusqu'à plusieurs mètres en longueur à des profondeurs variant entre 0 et 4 m derrière le revêtement de la galerie. Les anomalies décelées par une méthode ont souvent pu être confirmées par l'autre et leur complémentarité a permis une interprétation plus sûre. Des forages carottés ont montré une bonne corrélation entre les anomalies géophysiques et la réalité. Des mesures de fibroscopie dans les forages nous ont permis de déterminer la géométrie des cavités.Le géoradar possède des avantages certains: imagerie continue du massif rocheux et grande rapidité dans l'acquisition des données. Néanmoins, nous considérons la combinaison des deux méthodes utilisées dans cette étude comme le bon exemple d'une investigation géophysique combinée permettant une interprétation optimale de tous les résultats.     

Utilisation des données d''un radar météorologique pour la simulation des écoulements en rivière à l''aide d''un modèle hydrologique matriciel

A good knowledge of the spatial and temporal distribution of precipitation is required for streamflow forecasting with a mathematical model. Thus, an operational method for correcting and integrating radar and station data with a minimum of operator intervention is under development. A total of 297 CAPPI maps at a height of 2 km have been used, each map representing a 2 h accumulation for 43 rainy days in the summer of 1978.Preliminary results have shown that it is necessary to detect and correct ground clutter as well as echoes coming from anomalous propagation. Thus, an algorithm has been developed to do so. In order to obtain a better idea on the necessity of correcting those echoes and on the efficiency of the algorithm, estimations of the mean areal daily rainfalls on the basin calculated from station data, are compared to estimations computed from (a) raw radar data, (b) radar data corrected with a ground clutter mask, and (c) radar data corrected with the developed algorithm, before and after calibration with station data. Similar comparisons between measured streamflows and streamflows computed by the CEQUEAU model, are presented, except for raw radar data. Actual results show that the identification and correction algorithm behaves very satisfactorily and could permit the operational use of radar data with hydrological models. Moreover, the sensitivity of the calibration factor on the number of meteorological stations is studied. It is shown that a relatively small number of stations may be used to calibrate the radar data. However, this number should be greater for convective than for continuous rain.

Résumé

La prévision des écoulements sur un bassin versant à l'aide d'un modèle mathématique requiert la connaissance de la distribution spatiale et temporelle des précipitations. Pour ce faire, une méthode opérationnelle de correction et d'intégration des images de radar et des données des pluviomètres demandant un minimum d'intervention de l'opérateur est actuellement en cours de développement. Les recherches effectuées jusqu'à maintenant ont porté sur l'étude de 297 images de radar de type CAPPI cumulées sur 2 h à une altitude de 2 km et réparties sur 43 jours pluvieux de l'été 1978.Les premiers résultats obtenus ont vite démontré la nécessité de détecter et de corriger les échos de montagnes et les échos provenant de propagation anormale. Un algorithme a donc été développéà cet effet. Afin de mieux juger de la nécessité de corriger ces échos et de l'efficacité de l'algorithme, des estimations de la pluie moyenne sur le bassin effectuées à l'aide des données aux stations, ont été comparées aux estimations obtenues à l'aide (a) des données de radar brutes, (b) des données de radar corrigées à l'aide d'un masque d'échos de montagnes, et (c) des données de radar corrigées à l'aide de l'algorithme développé, avant et après étalonnage par les données des pluviomètres. Des comparaisons similaires ont été effectuées entre les débits observés et les débits simulés à l'aide du modèle CEQUEAU sauf pour les données de radar brutes. Les résultats obtenus démontrent que l'algorithme d'identification et de correction développé se comporte de façon très satisfaisante et pourrait permettre d'utiliser de façon opérationnelle des données de radar avec un modèle hydrologique. De plus, une étude de la sensibilité du coefficient d'étalonnage en fonction du nombre de stations météorologiques utilisées indique qu'un nombre relativement restreint de stations peut être utilisé pour étalonner les données de radar. Toutefois, ce nombre doit être plus élevé pour un épisode de pluie convective que pour un épisode de pluie continue.     

Utilisation de la radio-magnétotellurique pour la reconnaissance en site aquatique

The radio-magnetotelluric method (Radio-MT) can be operated in water tanks to an adaptation of the electric field transducer. Measurements are very easy to carry out: the set of transducers (electric and magnetic field transducers) is towed on a raft behind a boat. The small dimension of the system makes it possible to perform resistivity profiling across rivers and thus to assess lateral variations of the underground proprieties across the watercourse with a better accuracy than is possible with the direct current prospecting method where the total length of the measurement array is over about 200 m. With the latter method only profiles parallel to the watercourse are possible if the river is not wider than a few hundred metres. This means that the two methods are complementary.We have performed several experiments and survey campaigns with this new method. With one of them, we have compared the resistivity results obtained by both methods along a 7 km long profile. The second survey campaign has helped to understand the geological structure of the surroundings of a river across which a dam construction is planned. Lastly, we have carried out resistivity measurements along the same profile, some 50 m long, three times, in a lake with three different water depths: dry lake, and waterdepths of 30 cm and 1 m. With this comparison we have been able to experimentally confirm the theoretical modelling of the effect of water on the Radio-MT resistivity measurements.The applications of Radio-MT in water are the same as those of DC prospecting: geological surveying and survey of the sediment on the water floor (mud, sands and gravels). Of course, unlike DC resistivity prospecting, Radio-MT cannot be used at sea where the skin depth of the electromagnetic waves is too small.

Résumé

La radio-magnétotellurique (Radio-MT) peut être mise en œuvre dans l'eau grâce à l'adaptation du capteur de champ électrique. Les mesures sont très simples: il suffit de remorquer l'ensemble des deux capteurs (de champ électrique et de champ magnétique) sur un flotteur derrière un bateau. Le faible encombrement du matériel permet de réaliser des profils de résistivité apparente en travers des cours d'eau et donc d'évaluer, avec une meilleure précision qu'en prospection électrique par courant continu, les variations des propriétés du sous-sol en travers de la rivière. En effet, en courant continu la longueur totale d'un dispositif est au minimum de 200 m et seuls les profils en long sont possibles si le cours d'eau étudié a une largeur inférieure à quelques centaines de mètres. En revanche, en Radio-MT, les sondages ne sont pas possibles, ce qui rend les deux méthodes complémentaires.Nous avons effectué plusieurs expérimentations et campagnes de reconnaissance avec cette nouvelle méthode: L'une a consisté à comparer le long d'un profil de 7 km les mesures obtenues avec les deux méthodes. La deuxième campagne de reconnaissance a aidé à comprendre la structure géologique détaillée dans l'environnement d'une riviére où la construction d'un barrage est projetée. Enfin, nous avons réalisé trois fois le même profil de 50 m de long sur un lac avec trois profondeurs d'eau différentes: lac à sec, 30 cm et 1 m d'eau environ. Nous avons pu ainsi confirmer expérimentalement les résultats de la modélisation théorique concernant l'effet de la couche d'eau sur les mesures.Les applications de la Radio-MT en site aquatique sont les mêmes que celles de la prospection électrique par courant continu: reconnaissance géologique, étude du sédiment formant le fond des cours d'eau (vase, sables, graviers). Naturellement, contrairement au courant continu, la Radio-MT n'est pas applicable en mer où la profondeur de pénétration des ondes électromagétiques est trop faible.     

Utilisation d'un microdébitmètre à haute résolution pour les mesures de turbulence par avion

Résumé Nous avons décrit dansBardeau et al. (1987), la réalisation, le fonctionnement et les tests d'un microdébitmètre basé sur l'anémométrie à fil chaud. Il a été particulièrement montré que cet appareil était bien adapté aux mesures de pression et pression différentielle avec une grande sensibilité et une très faible constante de temps. Nous présentons ici les applications qui ont été faites de ce capteur aux mesures à haute résolution à bord d'avions instrumentés pour la recherche atmosphérique. L'avion utilisé était spécialement équipé pour les mesures de turbulence et permettait donc l'acquisition d'un grand nombre de paramètres indispensables à l'analyse des données de ce capteur. Dans les applications aéronautiques qui ont été faites, le capteur a surtout été utilisé en tant que variomètre. Les comparaisons avec les mesures standards d'altitude par pression et couplages pression-données inertielles montrent que cet instrument pourrait apporter une contribution intéressante dans le domaine de la mesure à haute fréquence des fluctuations de pression.     

Un modèle stochastique des séismes de la région de Vrancea —Les caractéristiques informationnelles des tremblements de terre

Résumé On définit le modèle stochastique des séismes dans la région de Vrancea et on établit en même temps une relation magnitude-fréquence correspondent à la répartition lognormale des magnitudes. On donne des formules pratiques de calcul des coefficients de la relation magnitude-fréquence et sont définis certains termes de séismicité. On donne enfin la définition des caractéristiques informationnelles du phénomène séismique, l'entropie et l'énergie informationnelle et on calcule ces caractéristiques pour des répartitions exponentielles et lognormales des magnitudes.Ouyrage annoncé à la Réunion de C.E.S., Luxembourg, Septembre, 1970.     

Couplage des équations de transfert de masse et des lois d''interactions solution-solide par l''utilisation des lanthanides comme traceurs — Approche expérimentale

In underground flow tracing studies, the estimation of the nature and the importance of interactions undergone by the substance used very often constitutes an obstacle to good modeling of mass-transfer processes in solution.

We propose a method to quantify these phenomena by the use of lanthanides as tracers.

For this study, we set up an analytical methodology adapted to routine measurements. The quality of five lanthanides as indicators has been examined. We have demonstrated the formation, by substitution, of a carbonate complex which is extremely stable in the natural environment. The field experiments carried out demonstrated the efficiency of those tracers and confirmed their great stability.

Tracer recovery graphs show that, in accord with our hypothesis, convection and dispersion are identical for all the lanthanide elements. Moreover, we have established a direct relation between their fixing rate on earth materials and the value of their stability constants.

Thus, we demonstrate the possibility of correlative multitracing, with known and quantifiable interelement relations.

Résumé

Dans les études de circulations souterraines par traceur, l'estimation de la nature et de l'importance des interactions subies par la substance utilisée constitue, bien souvent, un obstacle à une bonne modélisation des processus de transfert de masse en solution.

Nous proposons une méthode de quantification de ces phénomènes par l'utilisation des lanthanides comme traceurs.

Pour cette étude, nous avons mis au point une méthodologie analytique adaptée aux mesures de routine. Les qualités, en tant qu'indicateurs, de cinq lanthanides ont été examinées. Nous avons démontré la formation, par substitution, d'un complexe carbonaté extrèment stable en milieu naturel. Les expériences de terrain réalisées ont prouvé l'efficacité de ces traceurs et confirmé leur grande stabilité.

Les courbes de restitution obtenues ont montré que, conformément à nos hypothèses, la convection et la dispersion sont identiques pour l'ensemble de ces éléments. De plus, il a été établi une relation directe entre leurs taux de fixation sur le terrain et la valeur de leurs constantes de stabilité.

On dispose ainsi d'une possibilité de multitraçage corrélatif, avec des relations interélémentaires connues et quantifiables.     

An attempt to determine long-periodic variations in the drift of horizontal pendulums

Résumé On donne les résultats de l'analyse de la dérive des pendules horizontaux de la station Píbram-Bezové Hory au cours des années 1927–1938. Différemment aux résultats publiés déjà antérieurement[2], on a tout d'abord séparé par la méthode des moindres carrés la dérive linéaire et le terme à période de durée d'un an exactement et ce n'est que le reste qu'on a analysé par la méthode de l'analyse spectrale spéciale[4, 6]. On a trouvé dans les deux éléments une période de 222, respectivement 223 jours, non considérée jusqu'alors et ne pouvant pas être interprétée jusqu'à présent du point de vue physique. Les autres résultats sont en bon accord avec ceux reçus à l'origine. On peut conclure de la comparaison des phases des composantes annuelles des pendules horizontaux et du mouvement du pôle[5] que les deux événements sont du même origine.     

Cinq années de sondages ozone sur Cagliari (Sardaigne)

Resumé Pendant la période Février 1967-Février 1972 ont été accomplies, à l'Observatoire de Meteorologie Aéronautique de Cagliari,²) 157 sondages ozone par des sondes électrochimiques type Brewer.On présente un résumé des resultats des mesures et on décrit les caracteristiques principales de la répartition de l'ozone sur la verticale de Cagliari et ses variations saisonniéres.     

Kartographie der physikalischen Höhen bei der trigonometrischen Höhenmessung

Summary This is the continuation of a former article of the author. In the former have been described some maps of physical heights, based on levelling measurements. Here has been done the same with trigonometrical measurements, which show differences to the other. But there are some symmetries in the theory of both's, the one method based on the vertical, the other on the horizontal component of the gravity; moreover based on local and on waybounded terms, repeating in like manner. Those symmetries habe been shown, adding a map concerning the German Harz mountains.

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Résumé Cet article est la continuation d'un article précédent de l'auteur. L'autre se rapport aux mesures de nivellement, ceci aux mesures trigonométriques, conduisant à résultats différents. Mais il y a des symétries dans les théories, dépendantes des composantes verticales ou horizontales de la gravitation, et des termes locaux et de ceux attachés à la route. Les relations symétriques ont été démontrées, ajoutant une carte relative à la région montagneuse de l'Harz en Allemagne.

     

Observations d'ondesS a de typeSH

Résumé Nous observons fréquemment à l'aide de stations longues périodes de l'I.P.G. de Paris, une phase sismique S _a arrivant en tête de l'onde de Love et dont la période est de 30 à 40 s. L'analyse, par filtrage multiple nurnérique, de 44 enregistrements de séismes superficiels nous permet de dégager le caractère spécifique de la composanteSH du mouvement au sol au passage de l'ondeS _a et de remarquer que son mode de propagation peut s'expliquer par l'interférence des premiers harmoniques de l'onde de Love; la confrontation de l'amplitude observée pour la phaseS _a avec des résultats théoriques portant sur le niveau d'excitation des harmoniques de l'onde de Love est satisfaisante, même pour des foyers superficiels.La proximité des courbes de vitesse de groupe de ces harmoniques entre 30 et 40 s ne permettant pas de séparer les différents modes lors de l'analyse de l'onde en une ou deux stations, nous montrons la nécessité d'accroître la connaissance de la forme spatiale de l'onde et de développer des methodes fines d'analyse en nombre d'onde, en vue d'un apport d'informations sur l'asthénosphère et le manteau supérieur.     

Contribution a l'etude de l'influence des elements meteorologiques sur l'accroissement des forets

Résumé Lors des révisions d'aménagements de ces dernières années, bien des forestiers suisses ont constaté que le capital-bois de leurs forêts ne s'était pas développé selon les prévisions. D'aucuns ont imputé cette déficience de dévoloppement à la sécheresse de ces dernières années. Pour contrôler ces allégations, l'auteur a examiné le développement de 5 peuplements situés dans des climats très différent: l'un se trouve dans l'est du Plateau, dans un climat tempéré et relativement sec, deux dans les Préalpes où la température est plus rude mais les précipitations abondantes et deux en Engadine dans un climat sec et froid.L'accroissement forestier a été donné par la mesure de la largeur des cernes annuelles. L'auteur n'a examiné qu'une essence: l'épicéa.Les éléments météorologiques furent tirés des tables originales de postes d'observations climatologiques que la Station centrale suisse de Météorologie entretient à proximité des peuplements considérés. Les extraits en ont été faits séparément pour la longueur de la période de végétation, la température moyenne, la somme des températures et la somme des précipitations. On a tiré ces valeurs pour le printemps, l'automne et l'année de végétation, celle-ci étant composée d'un printemps et de l'automne précédent. La période de végétation a été définie comme celle où la température journalière moyenne dépassait 5°C.De la comparaison des courbes d'accroissement avec celles des éléments météorologiques, l'auteur tire la conclusion que la forêt ne réagit aux fluctuations de la somme des précipitations que dans les régions sèches. Dans les Préalpes par contre c'est la température du printemps qui joue le rôle principal.Pour éviter des surprises lors des révisions d'aménagement, l'auteur propose d'adapter les exploitations aux variations du climat tout en maintenant le procédé actuel de détermination de la possibilité.Il rend le forestier attentif au fait que l'influence des précipitations diminue avec la latitude et l'altitude mais augmente en raison inverse de l'indice d'aridité. Il propose enfin une méthode graphique pour la détermination du facteur météorologique minimum.

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Summary By controlling the managements of the forests, many swiss foresters noticed that the trees had not developed as forseen. Some foresters attributed this lack of development to the dryness of the least years. In order to control this allegations, the author has examined the development of five series of stocks situated in different climatic conditions: one resies in the East of the Swiss Plateau, in a temperate and relatively dry climate, two in the Prealps, where the temperature is rough and rain plentiful and two in the Engadin, in a dry and cold climate.The treegrowth as been measured through the width of annual rings. The author has examined just one species: Spruce.The meteorological elements have been taken from the original tables of climatological stations, which the Swiss Meteorological Office maintain in the neighbourhood of the examinated forests. The extracts have been made separately for the length of the vegetation period, for the mean temperature, for the sums of rainfalls and temperatures. These values have been extracted for spring, autumn and the vegatation year, this last one being composed of one spring and the preceding autumn. The vegetation period has been defined as a period where the daily mean temperature exceeds 5°C.From the comparison of the graphic curves of treegrowth with those of the meteorological elements, the author comes to the conclusion that the forest reacts to the fluctuations of the sum of rainfall only in dry regions. In the Prealps, it is the spring temperature which is most important.In order to avoid surprises by controlling the managements of forests, the author proposes to adapt the fellings to the climatic variations, but to maintain the present proceeding of determination of the possibility.He drais the attention of the forester to the fact that the influence of rainfall decreases with the latitude and the altitude, but increases in inverse ratio to the aridity. At last, he proposes a graphic method for the determination of the minimum meteorological factor.

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Zusammenfassung Anlässlich von Wirtschaftsplanrevisionen sind in den letzten Jahren in schweizerischen Wälder bedeutende Zuwachsrückgänge festgestellt worden die von manchen Forstleuten auf die Trockenheit der 1940-er Jahre zurückgeführt werden. Um die Richtigkeit dieser Vermutung zu prüfen, hat der Verfasser die Entwicklung von fünf Beständen in Gegenden mit verschiedenem Klima untersucht. Der erste Bestand liegt im ostschweizerischen Mittelland d.h. in einer Gegend mit mildem, verhältnismässig trockenem Klima; zwei Bestände befinden sich im kühlen, niederschlagsreichen Voralpengebiet und zwei im trockenen, rauhen Engadin.Der Zuwachs wurde durch Messung der Jahrringbreiten an Fichten (Picea excelsa Link) bestimmt.Die meteorologischen Angaben sind den Originaltabellen benachbarter klimatologischer Beobachtungsposten der Meteorologischen Zentralanstalt entnommen, und zwar erstrecken sich die Auszüge auf die Dauer der Vegetationsperiode, die mittlere Temperatur, die Temperatursumme und die Niederschlagsmenge. Diese Angaben wurden jeweils für den Frühling, den Herbst und das Vegetationsjahr berechnet. Letzteres setzt sich aus einem Frühling und den vorausgegangenen Herbst zusammen. Die Vegetationsperiode wurde mit Hilfe der Temperatur definiert (Tagesmittel: 5°).Durch Vergleichuug der Zuwachskurven mit den Kurven der meteorologischen Elemente stellt der Verfasser fest, dass der Wald nur in den trockenen Regionen auf die Niederschlagsmenge reagiert. In den Voralpen spielt dagegen die Frühlingstemperatur die Hauptrolle.Um Ueberraschungen bei den Wirtschaftsplanrevisionen zu vermeiden, schlägt der Verfasser vor, die jetzt übliche Methode der Etatberechnug zu behalten, die Nutzung den Klimaschwankungen aber anzupassen.Er macht darauf aufmerksam, dass der Einfluss des Niederschlages mit zunehmender geographischen Breite und Höhe über Meer abnimmt, dagegen bei steigendem Trockenheitsindex zunimmt. Er schlägt schliesslich ein graphisches Verfahren zur Bestimmung des meteorologischen Minimumfaktors vor.

     

Explication de décrues anormales par modèles analogiques de réservoirs

Résumé

Des modèles analogiques de réservoirs ont été élaborés à partir de l'analyse de débits de décrue de deux sources karstiques. La première source est caractérisée par une linéarité entre le débit et le temps; la seconde l'est par une loi en puissance. Pour les deux sources, il n'y a pas linéarité entre le volume d'eau souterraine stocké et le débit de la source pour un même temps. Les modèles analogiques élaborés sont constitués d'une association verticale en série de réservoirs. Pour la première source, il s'agit de réservoirs à parois verticales uniquement. Pour la seconde, il s'agit de réservoirs à parois verticales et d'un réservoir dont la géométrie des parois suit une loi en puissance à dimension non entière. La plausibilité et la reproductibilité des modèles analogiques proposés ont été validées en fonction des données disponibles. Il a été démontré que le cas de réservoirs linéaires en milieu karstique est un cas très particulier. Il correspond à des réservoirs à géométrie hyperbolique ou à des réservoirs à parois verticales à filtre poreux.

Editeur Z.W. Kundzewicz

Citation Carlier, E., Zouhri, L. et Shahrour, I., 2012. Explication de décrues anormales par modèles analogiques de réservoirs. Hydrological Sciences Journal, 57 (5), 913–927.     

Modélisation de l'incertitude sur les séquences futures de débits en rivière

Résumé

Le problème de la gestion du risque en ressources hydriques, tout comme celui de la gestion de réservoirs, est un problème de décision sous incertitudes, dont la qualité des solutions est extrêmement sensible à la façon dont la stochasticité des apports est prise en compte. Cet article propose une méthode pour modéliser l'incertitude sur les apports à court terme en fonction de la période de l'année. Pour cela, un modèle paramétrique markovien à temps continu, basé sur le processus de Poisson filtré, est construit et estimé grâce à des observations régulièrement espacées dans le temps puis validé sur trois stations hydrométriques situées au Québec (Canada). Les points étudiés sont sa capacité à représenter correctement les transitions de débits et ses performances en tant que prédicteur de la valeur à venir du débit. Ce dernier aspect est comparé à celui du modèle ARMA saisonnier. Les résultats montrent un bon comportement du modèle sur chacun de ces deux points.     

The quaternary stratigraphy of mount Etna,sicily: the effects of differing palaeoenvironments on styles of volcanism

Using recently published radiometric dates of important horizons within the Etna succession, correlations are proposed with the Late Quaternary biostratigraphies of the Italian mainland and the Mediterranean sea floor. This enables palaeoclimatic, palaeohydrological and palaeogeographical conditions on Etna to be established at stages in the volcano's evolution. It is argued that several major volcaniclastic suites were formed through the operation of processes that were under complex environmental, rather than simple volcanological control alone. In particular it is suggested that certain episodes of phreatomagmatic and laharic activity cannot be related to episodes of more evolved magma production, but rather to times during which the environment, height and configuration of Etna favoured the eruption and emplacement of these deposits. The authors reiterate their explanation of the formation of the Valle del Bove through processes of massive slope failure and indicate that conditions favouring this occurred at an appropriate stage in the history of the volcano. It is concluded that on active basaltic volcanoes, especially those like Etna which are also high mountains, the explanation of more violent phases requires the consideration of both internal volcanological and external environmental and morphological variables and that this is particularly important when its development has been set within the context of Late Quaternary environmental change. Finally the implications of these findings for the assessment of hazard are considered.

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Resumé Utilisant récemment des publications sur les datations radiométriques de couches importantes à l'intérieur de la succession de l'Etna, nous proposons d'établir des corrélations entre les biostratigraphies du Quaternaire Récent de la Péninsule Italienne et due fond marin Méditerranéen. Par ce procédé, nous pouvons établir les conditions paléoclimatiques, paléohydrologiques et paléogéographiques par stades selon l'évolution du volcan, capendant il faut tenir compte du fait que plusieurs suites volcaniclastiques majeures se sont formées à partir d'opérations de processus qui etaient eux-mêmes sous une complexe influence écologique plutôt que volcanologique seulement. Il est suggéré, en particulier, que certains épisodes d'activités phreatomagmatiquer et laharique ne puissent être reliés à des épisodes de production de magma plus elaborée, mais plutôt à des périodes pendant lesquelles le milieu, la hauteur et la configuration de l'Etna ont favorisé l'éruption et la localisation de ces dépôts. Les auteurs réitèrant leur explication sur la formation de la Vallée del Bove selon un processus de rupture radicale de pente et indiquent que les conditions favorables à ce dernier sont survenues à un stade opportun dans l'histoire du volcan. Ceci amènè à conclure que, sur des volcans basaltiques actifs comme l'Etna en particulier qui sont egalement des montagnes élevées, l'explication de phases plus violentes demande la consideration de facteurs volcanologiques internes d'une part, et morphologiques et écologiques externes d'autre part et que ceci est essential lorsque son développement a été fixé dans le contexte du changement de milieu au Quaternaire Recent. Enfin, il faut tenir compte de l'implication de ces résultats face aux incidences de risques.

     

Salinité des ressources en eau: intrusion marine et interaction eaux–roches (Maroc occidental)

Résumé

Le flux migratoire de la population vers les grandes villes et la multiplication des activités industrielles et agricoles, lors des ces dernières années (1990–2006), ont provoqué un accroissement des besoins en eaux de la nappe du bassin du Rharb (ouest du Maroc). Cette forte sollicitation a produit une augmentation de la minéralisation et une dégradation de la qualité hydrochimique (salinité) des eaux souterraines. Cet article a pour objectif de suivre l'évolution spatiale de la qualité hydrochimique des eaux souterraines et de comprendre le processus de cette minéralisation en fonction de l'intrusion marine, le gradient hydraulique et l'interaction eaux–réservoirs. Les corrélations hydrochimiques réalisées dans la zone côtière révèlent une contamination par les eaux marines. L'intrusion marine et la caractérisation des complexes pré-Rifains ont été identifiées par les méthodes géophysiques électriques et sismiques.

Citation Zouhri, L., Toto, E. A., Carlier, E. & Debieche, T.-H. (2010) Salinité des ressources en eau: dilution marine et interaction eaux–roches (Maroc occidental). Hydrol. Sci. J. 55(8), 1337–1347.     

A detailed comparison of theoretical wave spectra and wave forecasting methods

Summary Theoretical wave spectra derived by J. Darbyshire and G. Neumann, and a modification of Neumann's results by H. U. Roll and G. Fischer are compared with a carefully computed observed spectrum and with average period, significant height, and slope observations. Observations of waves for one of the two most intense storms in the North Pacific for a 35 year period are compared with forecasts made by the Sverdrup-Munk-Bretschneider wave forecasting method, the Pierson-Neumann-James-method, and the Darbyshire method.It is shown that the Neumann spectrum agrees best with the observed spectrum. It correctly predicts the significant height, and it is consistent with average period considerations, with sea surface slope considerations, and with the properties that the sea should have when photographed. Moreover, for wave observations for one of the most intense storms in the North Pacific the Sverdrup-Munk-Bretschneider and Pierson-Neumann-James-method agree within a few feet for the significant height. The Darbyshire method is too low by more than 12 feet although the sea was not fully developed, and it would have forecast a fully developed sea.The Roll-Fischer modification leads to discrepancies with the observable characteristics of the composite wave pattern which cannot be resolved by changing the constant of the spectral function in order to adjust the total wave energy to suit the wave height characteristics.Résumé Des spectres théorétiques des vagues derivées par J. Darbyshire et G. Neumann ainsi qu'une modification par Roll-Fischer des spectres proposés par G. Neumann sont comparés à un spectre soigneusement calculé à partir des enregistrements des vagues. Les valeurs de la période moyenne apparente, de la hauteur significative des vagues et de l'angle d'inclinaison des vagues, à dériver des spectres théorétiques, permettent de les mettre en parallèle avec des observations. De plus, on confronte des observations des vagues, prises des enregistrements d'une des deux tempêtes les plus fortes qui se sont produites pendant les dernières 35 années en océan Pacifique Nord, avec les résultats obtenus grâce aux méthodes de prévision des vagues de Sverdrup-Munk-Bretschneider, de Pierson-Neumann-James et de Darbyshire.Il se montra que le spectre d'après Neumann se rapproche le plus du spectre observé. Ses résultats correspondent aux observations de l'énergie totale de la mer agitée, aux considérations de la période moyenne, à l'angle d'inclinaison des vagues et aux propriétés statistiques de la surface de la mer agitée, comme elles se laissent dériver des photographies stéréophotogrammétriques. Des observations des vagues, provenant d'une des tempêtes les plus fortes en océan Pacifique Nord, correspondent également à quelques pieds près aux prévisions effectuées d'après les méthodes de Sverdrup-Munk-Bretschneider et de Pierson-Neumann-James. Au contraire, l'application de la méthode de Darbyshire donne des hauteurs trop faibles de 12 pieds bien que cette méthode eût prédit l'entrée d'un développement complet de l'agitation de la mer en vue des conditions données par la tempête. En réalité, la mer n'atteignit pas l'état d'une agitation complètement développée et le résultat de la prévision d'après la méthode de Darbyshire eut différé encore plus fort de l'agitation réelle complètement développée de la mer, vu la grande force des vents.La modification d'après Roll-Fischer entraîne des contradictions par rapport à certaines caractéristiques de l'agitation complexe de la mer, accessibles à l'observation. Une modification de la constante de la fonction spectrale ne peut pas faire disparaître ces contradictions lors même que l'on essayerait à adapter à la caractéristique des hauteurs des vagues l'énergie totale de l'agitation de la mer.Résultats des prévisions de l'agitation de la mer. — On compare différentes méthodes en tant qu'elles se basent sur des spectres des vagues et on trouve que la méthode proposée en 1955 par Pierson-Neumann-James semble s'accorder le mieux avec les conditions observées. Cela se vérifie particulièrement lorsqu'on considère un grand nombre de situations météorologiques et des conditions de la mer agitée, offrant le plus de différences et d'extrêmes possibles.

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Ausführliche Gegenüberstellung von theoretischen Wellenspektren und Methoden für die Seegangsvorhersage

Zusammenfassung Theoretische Wellenspektren nach Darbyshire und Neumann sowie nach der von Roll-Fischer vorgeschlagenen Änderung der Neumann-Spektren werden mit einem aus Seegangsregistrierungen sorgfältig berechneten Spektrum verglichen. Die aus den theoretischen Spektren abzuleitenden Werte für die mittlere scheinbare Periode, die kennzeichnende Wellenhöhe und die Neigungswinkel der wellenbewegten Meeresoberfläche lassen einen Vergleich mit den Beobachtungen zu. Außerdem werden Wellenbeobachtungen von einem der beiden stärksten Stürme innerhalb der letzten 35 Jahre im Nordpazifik den Resultaten der Seegangsvorhersage-Methoden nach Sverdrup-Munk-Bretschneider, Pierson-Neumann-James und Darbyshire gegenübergestellt.Es zeigt sich, daß das Neumann-Spektrum dem beobachteten Spektrum am nächsten kommt. Es stimmt überein mit der beobachteten Gesamtenergie des Seeganges, mit Betrachtungen über die mittlere Periode, die Neigungswinkel der Wellen und den statistischen Eigenschaften der wellenbewegten Meeresoberfläche, die man z.B. aus stereophotogrammetrischen Aufnahmen ableiten kann. Auch die Wellenbeobachtungen in einem der stärksten Stürme im Nordpazifik stimmen bis auf wenige Fuß mit den Vorausberechnungen nach den Methoden von Sverdrup-Munk-Bretschneider und Pierson-Neumann-James überein. Dagegen fallen die Höhen nach der Darbyshire-Methode um mehr als 12 Fuß zu niedrig aus, obwohl diese Methode den Seegang unter den im Sturm herrschenden Bedingungen als voll ausgereift angibt. Tatsächlich war der Seegang aber nicht voll entwickelt, und der Unterschied gegen die Darbyshire-Methode würde für voll ausgereifte See bei den hohen Windstärken noch größer sein.Die Roll-Fischer-Modifikation des Neumann-Spektrums führt zu Widersprüchen mit gewissen Eigenschaften des komplexen Seeganges, die der Beobachtung zugänglich sind. Diese Widersprüche lassen sich auch dann nicht durch Änderung der Konstanten der Spektralfunktion beseitigen, wenn man die Gesamtenergie das Seeganges der Wellenhöhencharakteristik anzupassen versucht.Ergebnisse der Seegangsvorhersage. — Methoden, soweit sie auf Wellenspektren gegründet sind, werden miteinander verglichen. Die von den Verfassern 1955 vorgeschlagene Methode scheint den beobachteten Verhältnissen am nächsten zu kommen. Dies zeigt sich besonders, wenn möglichst verschiedene und extreme Wetterlagen und Seegangsverhältnisse betrachtet werden.

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Comparaison détaillée des spectres théorétiques des vagues et des méthodes de prévision des vagues

     

Définition morphologique de la phase des composantes de l'écoulement en italie

Résumé Les moyennes mensuelles des débits mesurés à 229 stations de jaugeage des cours d'eau italiens ont permis le calcul de la composante annuelle et de la composante semi-annuelle par la méthode des combinaisons linéaires d'ordonnées de M. et MmeH. Labrouste. L'examen de la répartition géographique de la phase de chacune de ces composantes fait ressortir les différentes influences du relief continental et de la forme des côtes sur la mise en place dans le temps de ces deux fractions permanentes de l'écoulement.

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Summary The monthly average values of the run-off of italian rivers, measured in 229 gauging stations enabled the autors to calculate the annual component and the semi-annual component by the linear combinations of ordinates method (established by M. and MmeH. Labrouste). The geographical repartition of the phase of each component shows the different bearings of continental relief and coast outline on the time-distribution of these two permanent fractions of the flow.

     

Dynamic features in the western Baltic Sea investigated using NOAA-AVHRR data

Summary The western part of the Baltic Sea is a shallow transition area which is characterized by the water exchange between the Baltic and the North Sea. The dynamic processes in this area are forced by sea-level differences between the North Sea and Baltic Sea as well as by local wind and freshwater input. The response patterns are modified by Earth's rotation, bathymetric structures and the alignment of the coast. Series of satellite images permit synoptical views of these pattern and their temporal and spatial development.Sea surface temperature maps derived from infrared data supplied by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellite-borne Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) are used to show various features like upwelling filaments and eddies.The River Oder discharges into the Pomeranian Bight is the main source of freshwater input into the western Baltic. The variability of this inflow and of the affected coastal seas is being presented in relation to the prevailing meteorological conditions.

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Dynamische Besonderheiten in der westlichen Ostsee untersucht anhand von NOAA-AVHRR-Daten

Zusammenfassung Die westliche Ostsee ist ein flaches Übergangsgebiet, das durch den Wasseraustausch zwischen Nord- und Ostsee charakterisiert ist. Die dynamischen Prozesse werden in diesem Gebiet durch Wasserstandsdifferenzen zwischen Nord- und Ostsee, durch den lokalen Wind und die Süßwasserzufuhr getrieben. Die Reaktionsmuster werden modifiziert durch die Erdrotation, die Bathymetrie und den Küstenverlauf.Serien von Satellitendaten gestatten die synoptische Betrachtung dieser Muster und ihrer zeitlichen und räumlichen Entwicklung.Karten der Wasseroberflächentemperatur (SST), abgeleitet aus Infrarotdaten des Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), werden genutzt, um verschiedene Strukturen wie Auftrieb, Filamente und Wirbel zu präsentieren. Das Radiometer wird durch die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) auf Wettersatelliten betrieben.Der Flußeintrag der Oder in die Pommersche Bucht ist die bedeutendste Süßwasserzufuhr in die westliche Ostsee. Die Veränderlichkeit des Einstroms und die beeinflußten Gebiete sind in Abhängigkeit von den meteorologischen Bedingungen dargestellt.

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Recherche du caractéristiques dynamiques en mer Baltique ouest á l'aide de données NOAA-AVHRR

Résumé La partie ouest de la mer Baltique est une zone de transition de profondeur réduite, caractérisée par un échange des eaux entre la mer du Nord et la mer Baltique.Dans cette zone, les processus dynamiques proviennent des différences de niveau de la mer du Nord et de la mer Baltique, des vents locaux et de l'apport en eau douce. Les modèles créés sont modifiés à partir de la rotation terrestre, de la bathymétrie et de la morphologie côtière.Les données satellite permettent d'établir une étude synoptique de ces processus dans l'ensemble de la zone ainsi que leur développement spatio-temporel au moyen de séries.Des cartes de température superficielle (SST) obtenues à partir des données radiométriques infrarouges AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) sont utilisées pour présenter des exemples SST caractéristiques de résultats de processus dynamiques de l'ouest de la mer Baltique. Les données radiométriques proviennent du National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) à partir de satellites météorologiques.La dépendance des développements spatio-temporels de modèles en fonction des conditions météorologiques est discutée à partir de scènes et de séries particulières.Des exemples d'upwelling devant les côtes allemandes, suédoises et polonaises ainsi que des fronts, des filaments et des tourbillons sont présentés.La plus grande partie de l'apport en eau douce à l'ouest de la mer Baltique provient du fleuve Oder, en baie de Poméranie. L'influence des facteurs météorologiques sur la variation de ce déversement et sur les zones influencées est présentée.

     

Témoignages de la contamination dans les produits des éruptions explosives des M. Silvestri (1892) et M. Rossi (1669) (M. Etna)

Resume Les différentes étapes de la cristallisation des pyroclastes des Monti Rossi et Silvestri ont été reconstituées par l'étude des inclusions vitreuses intraminérales.L'olivine magnésienne (Fo 82) et le diopside cristallisent à partir d'un liquide basaltique de nature alcaline au cours de l'ascension, sous une forte pression de fluides liée à la quantité importante de gaz dissous (4 à 5% dont 2800–3500 ppm de S).L'« ouverture » du système s'accompagne de la démixtion d'environ 50% de la phase volatile dissoute.Les oxydes Fe-Ti, les olivines (Fo 74-75) et les salites cristallisent alors, à partir d'un liquide partiellement dégazé (2 à 2,5% d'éléments volatils, dont 1200 ppm de S), de composition hawaïtique, dans un domaine de température compris entre 1160 et 1140°C.Le plagioclase (An 82) se sépare tardivement dans un liquide dont la composition se rapproche de celle du liquide résiduel. Ce stade d'évolution qui s'accompagne d'une accumulation de gaz démixé, témoigne de conditions pré-éruptives de subsurface.Les teneurs anormalement élevées en fluides des basaltes alcalins etnéens comparées à celles de basaltes de même composition (par exemple dans les inclusions des Fo 82 du Piton de la Fournaise, des volatils 2%, S=1200 ppm et Cl=200 à 400 ppm) nous ont conduit à envisager la contribution de l'encaissant sédimentaire.La présence dans les produits des Silvestri de nombreuses enclaves carbonatées (fassaïte, wollastonite, anorthite), argilo-schisteuses (plagioclase, hercynite, sulfures) et gréseuses (quartz, verres rhyolitiques), l'abondance des inclusions fluides (CO₂, SO₂) dans les minéraux néoformés, les témoignages de phénomènes locaux d'assimilation (verres riches en Ca, Si...) viennent renforcer l'idée du rôle de la contamination (au moins en ce qui concerne les fluides) par l'encaissant sédimentaire, négligée jusqu'ici dans le cas des laves de l'Etna.

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The melt inclusions trapped inside crystals have allowed the determination of the different crystallization steps, for the M. Rossi and M. Silvestri pyroclastic products.Magnesian olivine (Fo 82) and diopside crystallize from an alkali basaltic liquid, during ascent. The high concentration (4–5% with S=2800–3500 ppm) of volatiles in glass inclusions involves a strong fluid pressure.The release of about 50% of dissolved gases reflects the « opening » of the magmatic system. Therefore, olivine (Fo 74-70), salite and Fe-Ti oxydes, crystallize from an hawaiitic melt, with lower volatile content (2 to 2,5% with S=1200 ppm). The temperatures range from 1160°C to 1140°C.Plagioclase phenocrysts (An 82) grow later from a more evolved liquid. Equivalences of gas accumulation infer a pre-eruption crystallization.The unusual content of volatiles in the alkali basalts compared to equivalent oceanic basalts (2% with S=1200 ppm and Cl= 200 to 400 ppm in olivine melt inclusions from Piton de la Fournaise volcano) suggests a wall rock contribution.Numerous xenoliths of carbonates (with fassaite, wollastonite, anorthite assemblages), shale (with plagioclase, hercynite and sulfide) or sandstone (with quartz and rhyolitic glasses) have been found among the M. Silvestri products.Fluid inclusions in the minerals as well as local SiO₂, CaO, FeO enrichments of the magmatic liquid infer partial assimilation of sedimentary rocks.All these observations support a contamination hypothesis, at least for the volatile phase.