Exploitation d''un système de deux puits en situation de compétition et en situation de coordination

We propose to study two different ways of exploiting a two-well system in steady state. In the first case, two different economical agents manage one well each (competition). In the second case, both of the wells are managed by the same economical agent (coordination). These problems are special cases of an oligopoly game. In both cases, the hydrogeologic conditions are assumed to be favourable for groundwater exploitation and its only limiting factor of economic origin. It is shown that an equilibrium is always reached, but that, in the case of coordinated exploitation, at least one of the wells is operated at a lower production rate than in the case of competitive exploitation. Finally, a numerical application is made on a simplified example.

Résumé

On se propose d'étudier l'exploitation en régime permanent d'un système de deux puits dans deux situations. Dans la première situation, deux agents économiques gèrent chacun un puits (compétition). Dans la seconde situation, les deux puits sont gérés par un même agent économique (coordination). Ces problèmes sont des cas particuliers de jeu oligopolistique. Dans tous les cas, les conditions hydrogéologiques sont supposées suffisamment favorables pour que la seule limite à l'exploitation des eaux souterraines soit de nature économique. On démontre qu'un équilibre stable est toujours atteint, mais que, dans la situation de coordination, un puits au moins est utilisé avec un débit moindre que dans la situation de compétition. Une application numérique a été effectuée sur un exemple simple.     

Deplacement miscible avec contrastes de densite et de viscosite en milieu poreux. Identification des parametres de deplacement et stabilite en regime de dispersion mecanique

The behaviour and estimation of pollutant transport with water in an aquifer are based on the determination of displacement parameters (velocity field, dispersion tensor, kinematic porosity, etc.). We consider the one-dimensional and isothermal displacement of two miscible fluids through an isotropic and homogeneous porous medium in mechanical dispersion. An in situ measurement technique coupled with an impulse response method is used to verify the theoretical solution in the error function (trace case). With viscosity and density gradients, experimental and numerical (application of instability criterion) results are in good agreement. For a quasi-stable displacement, we have shown an asymptotic dispersion regime. The localization of a pollutant front in the studied configuration, is discussed.

Abstract

Le transfert d'un polluant par l'eau dans un milieu naturel repose sur la détermination des paramètres de déplacement (champ des vitesses tenseur de dispersion, porosité cinematique, ...). On considère un écoulement unidimensionnel et isotherme de deux fluides miscibles dans un milieu poreux homogène et isotrope en régime de dispersion mécanique. Une technique de mesure in situ couplée avec une méthode de réponse impulsionnelle a permis de vérifier la solution analytique en fonction erreur (cas du traceur). Dans le cas d'un déplacement avec contrastes de densité et de viscosité, les résultats expérimentaux et numériques (application d'un critère d'instabilité) concordent. Pour un déplacement quasi-stable, nous avons mis en évidence un régime de dispersion asymptotique. Nous analysons, ensuite, la localisation d'un front de pollution dans la configuration étudiée.     

Incertitude dans les débits de crues: Approche bayésienne

A stochastic model for the prediction of the largest exceedance above a given discharge base level, at a given location of a river, has been presented by Todorovic and Zelenhasic.

In the present paper a bayesian approach is followed in order to find the distribution function of the exceedance for a given return period when uncertainty arises in the parameters of the distribution function describing the model. The risks encountered in evaluating this exceedance using different lengths of period of record are compared.

Résumé

Un modèle stochastique pour prédire l'excédance maximum au-dessus d'un débit de base donné, à une station donnée d'une rivière, a été présenté par Todorovic et Zelenhasic.

Dans cet article les auteurs utilisent une approche bayésienne pour trouver la fonction de densité de l'excédance correspondant à une période de récurrence donnée quand une in-certitude apparaît dans les paramètres de la fonction de répartition décrivant le modèle. Les risques rencontrés en évaluant cette excédance à partir des périodes de données de longueurs différentes sont comparés.     

Segmentation des séries hydrométéorologiques — application à des séries de précipitations et de débits de l'afrique de l'ouest

An original segmentation procedure hydrometeorology series is setailed. From the beginning of this century, the results of rainfall and discharge series analysis exhibit a West African climatological evolution in successive stages. These stages, separated by jumps, come within more and more arid general tendency. The length of the sequences between the jumps are 9 to more than 19 years long. These climatological sequences, computed from various time series are concomitant and then have a regional significance.

Résumé

Une procédure originale de segmentation des séries hydrométéorologiques est présentée. Elle permet de mettre en évidence, aussi bien pour la pluviométrie que pour le débit de grands fleuves, une évolution climatique de l'Afrique de l'Ouest, depuis le début siècle, en séquence successives qui s'inscrivent dans une tendance générale d'aggravation de l'aridit′e. Ces séquences longues de 9 à plus de 19 ans, déterminées à partir de séries de localisation et de nature variées, sont concomittantes et ont donc une valeur régionale.     

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.     

Publications received by the Editor

Résumé

Dans la vallée du Merguellil (Tunisie centrale), le Barrage El Haouareb est implanté sur un seuil hydraulique karstique. Sa construction a totalement bouleversé les circulations superficielles et souterraines. L'eau désormais massivement infiltrée sous le barrage se mélange avec la nappe d'Aïn El Beidha, présente dans le bassin amont, et alimente le karst qui se déverse dans la grande nappe alluviale de la plaine de Kairouan. L'analyse isotopique (²H, ³H, ¹⁸O) de ces différents compartiments permet de préciser le bilan en eau régional et d'affiner sensiblement les informations hydrodynamiques existantes. Pour les périodes échantillonnées, la contribution des eaux du barrage à l'alimentation du karst varie de 21 à 66%; elle augmente avec la hauteur d'eau présente dans la retenue. Les eaux ainsi infiltrées depuis la construction du barrage ont déjà largement “contaminé” les sept premiers kilomètres de la nappe alluviale. Celle-ci garde cependant encore la trace de son ancien mode de recharge par infiltration des fortes crues de l'oued.     

Comment

Résumé

Les observations tensiométriques et piézométriques au voisinage du ruisseau des Maurets, dans le bassin du Réal Collobrier, fournissent des informations intéressantes sur les mécanismes hydrologiques en cas de crue. Des mesures au pas de temps hebdomadaire montrent une bonne corrélation entre le débit dans la rivière et le niveau piézométrique au voisinage de celle-ci. D'autre part, on observe que ce niveau ne peut monter que si la pression d'eau dans le sol avant la crue est voisines de zéro. D'autres observations tensiométriques plus détaillées ont été effectuées au pas de temps de la demi-heure. Elles montrent que seules les pluies de fortes intensités peuvent provoquer une montée rapide de la pression positive d'eau du sol (saturation), à condition que cette pression soit très voisine de zéro avant la pluie. Dans ce cas, le gradient vertical de la charge hydraulique est quasi-nul, et des zones saturées contributives apparaissent et se développent, accompagnées de forts débits de crue dans la rivière. Ainsi, même dans des conditions méditerranéennes, les crues peuvent être provoquées par le développement des surfaces saturées contributives au voisinage des rivières. Dans ce cas, sur le bassin étudié, ces surfaces saturées ont une durée de vie très courte.     

Vecteur de la pollution metallique du bassin versant de l’Oued El Bey vers le Golfe de Tunis (Tunisie)

Résumé

L’Oued El Bey, qui draine 60% de la charge polluante hydrique de plusieurs agglomérations urbaines du Nord-Est de la Tunisie, est un exemple représentatif du transfert des métaux lourds résultant de l’activité industrielle et urbaine. Il fournit une indication sur le devenir et la répartition des métaux lourds dans le Golfe de Tunis. Dans la fraction dissoute, Cd, Pb, Co et Hg ne sont pas détectés mais Zn varie entre 0,01 et 0,07 μg/L. Les concentrations du Mn, Zn, As, Ni, Pb, Cu et du Cd sont très élevées dans la fraction particulaire par rapport à la fraction dissoute, avec un coefficient de partage Kd de l’ordre de 10⁶, ainsi que dans les sédiments du lit de l’oued pour Pb et Zn. La pollution par les métaux la plus élevé de l’Oued El Bey a été trouvée pour Zn, Pb et Cu: les concentrations variaient respectivement entre 1698,9 et 14575, de 0 à 2153,7 et de 0 à 3431,8 μg/g. La variation spatiale des teneurs en métaux lourds confirme l’effet des eaux usées rejetées dans l’Oued El Bey. Les teneurs de ces métaux lourds dans les trois phases dissoute, particulaire (MES) et sédiments confirment que la MES constitue le vecteur de transport principal via la Sebkha Soliman vers le golfe. L’examen des rapports des différents éléments (Pb, Cu et Cd) par rapport au Zn dans les sédiments de l’oued montre une augmentation au niveau de la confluence de l’Oued El Bey et de son affluent l’Oued El Meleh, ce qui signifie que les apports sédimentaires de cet affluent contrôlent la signatutue chimique des sédiments de l’Oued El Bey.

Editeur Z.W. Kundzewicz; Editeur associé B. Touaibia

Citation Khadhar, S., Mlayah, A., Chekirben, A., Charef, A., Methammam, M., Nouha, S., et Khemais, Z., 2013. Bassin versant Oued El Bey: vecteur de transport de la pollution métallique vers le Golfe de Tunis (Tunisie). Hydrological Sciences Journal, 58 (8), 1803–1812.     

Impact des rejets urbains et industriels sur la qualité des eaux de la plaine de la Meboudja (Algérie)

Un site aquifère contaminé, situé en bordure de l’oued Meboudja (Annaba, Algérie), a été caractérisé en mettant en place une surveillance de la qualité des eaux de surface et souterraines affectées par les nombreux rejets industriels et urbains sur une période de 11 ans (1999?2009). Les déchets industriels sont déposés directement sur le sol et les effluents sont déversés dans l’oued Meboudja sans aucun traitement préalable. Les eaux souterraines présentent une conductivité électrique élevée (de 1000 à 6000 μS/cm), de fortes teneurs en chlorure et en sodium avec respectivement un maximum de 1400 et 730 mg/L. Partant des résultats de l’analyse en composantes principales effectuée sur 33 puits en juillet 2009, les trois principaux processus responsables de l’évolution chimique observée au niveau de l’aquifère ont été identifiés: (a) l’apport salifère du lac Fetzara et le lessivage des formations métamorphiques carbonatées (responsables de l’augmentation de la minéralisation) ; (b) l’alimentation de la nappe par les eaux de l’oued Meboudja, recevant de nombreux polluants industriels (responsable des fortes teneurs en fer et en manganèse) ; et (c) l’utilisation des produits chimiques dans l’agriculture (responsable de l’augmentation des teneurs en nitrates). Les fortes minéralisations sont enregistrées notamment dans les puits situés à proximité des rejets industriels. En outre, de fortes concentrations métalliques en fer et en manganèse sont observées dans les eaux de l’oued. L’évolution de ces deux éléments dans les eaux de la nappe au cours d’un cycle hydrologique montre que l’augmentation des teneurs est liée notamment à une réalimentation de la nappe par l’oued et à une mauvaise oxygénation de la nappe. L’existence de niveaux argileux peut en effet jouer le rôle d’écran en surface et favoriser les conditions réductrices dans la nappe. La Meboudja agit par conséquent comme une source diffuse de contaminants tout au long de son parcours. Les caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère ont été estimées à l’aide de l’interprétation des données des pompages d’essai effectués dans plus d’une dizaine de puits. Des modèles d’écoulement et de transport de polluants ont été élaborés en utilisant le code MODFLOW-MT3D. L’ampleur de la migration des contaminants a été évaluée pendant une période de 11 ans (1999?2009). L’interaction oued-nappe est considérée comme responsable de la migration des contaminants dans la plaine de la Meboudja.

EDITEUR Z. W. Kundzewicz

EDITEUR ASSOCIÉ C. Leduc     

Analyse conjointe des régimes pluviométriques et hydrologiques dans le bassin de la Tafna (Algérie Occidentale)

Résumé

La variabilité du climat, une gestion non optimale de la ressource en eau et l'intensification des activités anthropiques pourraient être les trois facteurs majeurs menaçant les écoulements et l'état de la ressource en eau dans les sous-bassins algériens. C'est le cas du bassin de la Tafna dans la partie occidentale de l'Algérie. Ce bassin est situé dans une région au climat semi-aride. Outre l'influence des précipitations, nous examinerons dans cet article la contribution possible d'autres facteurs (géologiques, topographiques et anthropiques) à la variabilité des écoulements dans le bassin de la Tafna. Pour cela, en plus de l'analyse du régime pluviométrique et des débits, nous avons choisi d'analyser le baseflow index ou BFI et les débits de base. Cinq sous-bassins de la Tafna, où des données journalières de pluie et de débit étaient disponibles sur la période 1976–2006 ont été étudiés. L'analyse, qui a distingué deux sous-régions déterminées par la topographie: les bassins d'altitude et ceux de plaine, montre que, selon leur contexte géologique, les sous-bassins ont des comportements différents en terme d'écoulement. Les zones en altitude présentant un écoulement de base et un BFI plus importants que les bassins de plaine. Ceci peut être relié à la nature lithologique des formations, les bassins d'altitude présentant une composante karstique importante. Les analyses de tendance/rupture sur les précipitations annuelles ne montrent aucune tendance significative sur la période 1976–2006. On note une baisse des débits moyens annuels uniquement sur deux stations en altitude (significatives aux seuils 1 et 10% respectivement). Une tendance à une diminution significative des débits de base est obtenue sur deux bassins d'altitude et un bassin de plaine (au seuil 1 ou 5%). La baisse du BFI est significative au seuil 1% pour seulement une station d'altitude. Ceci serait le signe d'une baisse du stock dans les bassins d'altitude. La modification des écoulements de base sur certains sous-bassins de la Tafna serait donc imputable à des causes, notamment de nature anthropique, ne relevant pas d'une diminution de la pluviométrie.

Editeur Z.W. Kundzewicz; Editeur associé M. Lang

Citation Bakreti, A., Braud, I., Leblois, E., et Benali, A. 2013. Analyse conjointe des régimes pluviométriques et hydrologiques dans le bassin de la Tafna (Algérie Occidentale). Hydrological Sciences Journal, 58 (1), 1–19.     

Intégration d'un filtre de Kalman dans le modèle hydrologique HBV pour la prévision des débits

Résumé

Un filtre de Kalman standard a été développé en vue de la mise à jour de certaines variables d'état de la fonction du sous-sol et de la sortie du modèle HBV. La version globale du modèle HBV, fonctionnant au pas de temps horaire, a été calée par essais et erreurs sur les bassins tunisiens des Oueds Barbara et Mellila. Le pas de temps journalier a été considéré pour évaluer la qualité de la reconstitution. Le modèle a été ensuite couplé avec le filtre en reformulant le modèle conceptuel en un système d'équations d'état dynamiques et en implémentant la procédure du filtre de Kalman. L'hydrogramme des débits horaires constitue la mesure introduite pour la correction des états. Malgré un choix suivant la littérature des erreurs sur les mesures et les états du système, ce filtre a permis de réduire nettement l'incertitude sur le débit engendré par le processus pluie—débit et la pluie d'entrée.     

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.     

Application du réseau des neurones artificiels à la prévision des débits horaires: Cas du bassin versant de l’Eure,France

RÉSUMÉ

Les modèles pluie–débit sont fortement utilisés dans la gestion des risques hydrologiques et la prévision des crues. Dans cette étude, nous présentons un modèle pluie–débit pour la prévision des débits horaires basé sur la technique des réseaux de neurones artificiels (RNA). Ce modèle a été développé et appliqué sur le bassin versant de l’Eure au Nord-Ouest de la France afin de dépasser les problèmes dus à la non-linéarité de la relation pluie–débit et à l’imprécision des données collectées. La création de ce modèle a nécessité plusieurs étapes pendant lesquelles nous avons pu déterminer les paramètres du modèle permettant la compréhension de la complexité hydrologique et la production des informations nécessaires à la prévision. Elles ont abouti à un modèle de réseau de neurones artificiels capable d’effectuer, en quelques secondes, des prévisions des crues efficaces jusqu’à un horizon de prévision de 48 h. Ces résultats confirment que les modèles RNA peuvent jouer un rôle important dans le domaine de la prévision car capables de modéliser la non-linéarité des relations pluie–débit rencontrées sur certains bassins hydrologiques.

Editor Z.W. Kundzewicz Associate editor E. Gargouri     

Theorie des Triftstromes und der virtuellen Reibung im Meer

Zusammenfassung Entsprechend der Reynoldsschen Konzeption werden die virtuellen Reibungskr?fte berechnet. Die Orbitalbewegungen der Oberfl?chen- und internen Wellen stellen die st?rksten Abweichungen vom mittleren Strom dar. Der auf diesen Bewegungen basierende Reynoldssche Spannungstensor wird aus dem Gleichungssystem (12) bis (14) ermittelt. Formale L?sungen sind (25) bis (28), wennW(z) aus (24) für beliebigeū(z) bekannt ist. Für Oberfl?chenwellen reduziert sich (24) auf (29) mit der N?herungsl?sung (34). Hieraus folgen (37) und (38). Absch?tzung der Integrale führt für Wellen endlicher Kamml?nge auf (55), woraus die Reibungskr?fte (56) bis (58) folgen. Station?re mittlere Str?mungen sind dann durch (61) beschreibbar. μ, gegeben durch (62), wird in Anlehnung an die bestehende Nomenklatur als “virtueller Reibungskoeffizient” bezeichnet. Er ist durch die Parameter des Seeganges bestimmt. Im Gegensatz zu V. W. Ekman werden Triftstr?me durch (67) bis (69) mit den L?sungen (71), (72) bzw. (73), (74) beschrieben. Aus dem sinusoidalen Verlauf der Reibungskoeffizienten (62) folgt eine Streifenstruktur des Triftstromes, wie sie Abb. 3 in Zuordnung zum Seegang zeigt. Die Geschwindigkeitsverteilung eines Streifens ist in Abb. 2 wiedergegeben. Eine Rechtsablenkung analog zur Ekman-Spirale tritt nicht auf; der Strom setzt stets in Richtung des Windes. Durch Messungen in der Ostsee mit Rhodamin wurde die theoretisch zu erwartende Streifenbildung für verschiedene Windgeschwindigkeiten qualitativ nachgewiesen (Abb. 4 und Tafeln 8 und 9).

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The theory of the drift current and the virtual friction in the sea

Summary According to the Reynolds' procedure, the “turbulent” stresses due to surface and internal waves are computed. Starting from Eqs. (12) to (14) for linear internal and surface waves we get the solutions (25) to (28) withW(z) as a solution of (24) for arbitrary mean currents. For surface waves, (24) reduces to (29) with the approximate solution (34). From this follow (37) and (38). Estimating the integrals, we get (55) for waves of finite crests. From this follow (56) to (58) for the frictional forces due to waves. Stationary mean currents are then described by (61). The coefficient (62) is called “eddy viscosity”. It depends on the wave parameters. In contrast to Ekman's theory, drift currents are described by (67) to (69) with the solutions (71), (72) or (73), (74). Due to the sinusoidal shape of the eddy viscosity coefficients (62) the drift current has a band structure. This structure is shown in Fig. 3. The current distribution within a band is shown in Fig. 2. The current runs always in the direction of the wind, a deflection to the right due to Coriolis force is not observed. The forming of bands has been tested by Rhodamin. The results are in qualitative agreement with the theory (Fig. 4 and Plates 8 and 9).

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La théorie du courant de dérive et du frottement virtuel en mer

Résumé Les forces de frottement virtuelles sont calculées d'après la conception de Reynolds. Les mouvements périodiques dans la couche de surface et les ondes internes constituent les écarts les plus importants par rapport au courant moyen. Le tenseur de Reynolds qui prend pour base ces mouvements, est obtenu au moyen du système d'équations (12) à (14). Les solutions obtenues sont (25) à (28) lorsqu'on conna?tW(z) au moyen de (24) pour desū(z) quelconques. Pour les ondes de surface, (24) se réduit à (29) avec la solution approchée (34); les solutions (37) et (38) s'en déduisent. De l'évaluation de l'intégrale on déduit (55) pour des ondes d'une longueur de crête finie et on en tire les forces de frottement (56) à (58). Des courants moyens stationnaires peuvent alors être décrits au moyen de (61). μ, donné par (62) est appelé ?coefficient de frottement virtuel? suivant les dénominations admises et il est déterminé par les paramètres des vagues. Contrairement à V. W. Ekman les courants de dérive sont décrits par (67) à (69) avec les solutions (71), (72) ou encore (73), (74). Du fait de la forme sinuso?dale prise par les coefficients de frottement (62) le courant de dérive se présente sous forme de bandes comme le montre la fig. 3 d'après l'état de la mer. La fig. 2 indique la distribution des vitesses dans une bande. On ne constate pas de déviation vers la droite analogue à celle de la spirale d'Ekman: le courant suit toujours la direction du vent. Des mesures effectuées en mer Baltique avec de la rhodamine ont confirmé quantitativement la formation des bandes théoriquement prévisibles pour différentes vitesses de vent (fig. 4 et planches 8 et 9).

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Hierzu Tafeln 8 und 9     

Isotopes du milieu et circulations dans les aquiferes du sous-sol Vénitien

L'enfoncement de la plaine de Venise, quel'on peut estimeràprès de 1 cm/an sous le site historique, est liéàla surexploitation des nappes artésiennes profondes. L'investigation hydrogéologique est rendue délicate par la nature de l'aquifère composéde plusieurs centaines de mètres de dépo?ts quaternaires continentaux et marins. Au sein de ce complexe les nappes se superposent en un système multicouche artésien. L'étude du régime de ces nappes aétéentrepris par les moyens géochimiques et isotopiques (oxygène 18, deuterium, tritium, carbone 13 et carbone 14).Les teneurs en isotopes stables montrent l'existence de deux familles d'eaxu profondes attribuablesàune recharge “froide” (δ¹⁸O= ?10 et ?12‰). Ces eaux sont nettements différentes de celles des nappes phréatiques (δ¹⁸O ? ?8‰). Les apports profonds peuvente?tre respectivement liés aux bassins des rivières préalpines Brenta et Piave (δ¹⁸O ? ?10‰) d'une part et au paléocours de l'Adige, fleuve alpin d'autre part. Les eaux alpines ont un gisement limitéàl'aplomb de la lagune etàla partie sud-ouest de la plaine. Les eaux de type préalpin occupent le reste de la plaine, c'est-à-dire plus grande partie.La détermination des vitesses d'écoulement pose le problème de la validitédes temps estimésàl'aide des teneurs en¹⁴C.Les teneurs en¹³Célevées des eaux alpines montrent clairement que les activités en¹⁴C de celles-ci ne sont pas significatives par suite d'unéchange avec l'aquifère ou d'une surcharge en carbone ancien dissous.Pour les eaux qui viennent du domaine préalpin, on observe dans les zones de recharge de fortes teneurs en³H: 85à120 UT alliéesàdes activités relativement faibles en¹⁴C (60à70%). Les teneurs en¹³C indiquent que le carbone dissous n'a pas subi d'échange avec l'aquifère. La discussion de l'ensemble des données suggère que la circulation est rapide dans la zone de recharge oùl'alimentation en eaux d'altitude se faitàpartir d'infiltrations en provenance du réseau hydrographique ou (et) du système karstique des préalpes. Dans les parties basses de la plaine les vitesses sont faibles et décroissent, vers l'Est ou en profondeur, de 3 m/anà1 m/an. Il est possible qu'une rupture dans l'intensitédes vitesses d'écoulement interviennent dans la partie occidentale de la plaine sous l'effet d'une discontinuitésédimentologique majeure (limite occidentale des dépo?ts marins).     

Analyses de grilles pluviométriques et principaux traits des changements survenus au 20ème siècle en Afrique de l'Ouest et Centrale

Résumé

A partir des grilles mensuelles de pluie que met à disposition l'unité de recherche climatologique (CRU) de l'Université d' East Anglia, Royaume Uni, nous avons entrepris d'analyser les grands traits des changements pluviométriques qu'elles mettent en évidence en Afrique de l'Ouest et Centrale au cours du 20ème siècle. D'après ces grilles et en s'appuyant sur des tests statistiques robustes, il apparaît que l'Afrique de l'Ouest et Centrale a connu, au cours du siècle dernier, des alternances de saisons sèches et humides qui ont eu une ampleur spatiale et temporelle très variable. Au nord de l'Equateur, les changements climatiques les plus nets sont des sécheresses alors qu'au sud de l'Equateur, ce sont des épisodes plus humides. Au cours de la première moitié du siècle, les modifications ont eu tendance à correspondre à une augmentation de la pluviométrie annuelle alors que la tendance s'est inversée après, avec en point d'orgue la fin des années 1960, le début des années 1970. Cette dernière période marque un phénomène de sécheresse climatique, hydrologique et agricole qui est, de mémoire d'homme et statistiquement, le plus important en intensité et en étendue géographique du 20ème siècle. De nombreux travaux menés à des échelles plus petites confirment cette analyse globale, même si parfois, ils mettent en avant certains particularismes locaux, voire régionaux, que les données utilisées par la CRU et la résolution spatiale de leurs grilles ne peuvent pas toujours révéler. Ces grilles ont cependant leur utilité en hydrologie régionale.

Citation Paturel, J. E., Boubacar, I., L'Aour, A. & Mahé, G. (2010) Analyses de grilles pluviométriques et principaux traits des changements survenus au 20ème siècle en Afrique de l'Ouest et Centrale. Hydrol. Sci. J. 55(8), 1281–1288.     

Mesures de Randon-222 dans le sol de l'Etna (Sicile): 1980–1983

Resume Depuis septembre 1980, des mesures de la concentration de Radon dans le sol ont été entreprises sur l'Etna en vue d'étudier le comportement de ce gaz radioactif naturel vis-à-vis de l'activité du volcan et de son utilisation en tant qu'un des paramètres possibles de la prévision des éruptions volcaniques.La technique de mesure employée est celle des détecteurs solides de traces nucléaires plastiques (LR-115 type II, Kodak Pathé). Le réseau implanté, principalement en collaboration avec les mesures de température du sol (Archambault et al.) et de polarisation spontanée (M. Aubert) comprend une vingtaine de stations sitées sur le versant Sud et Sud-Est du volcan.Les densités de traces de particules alpha observées varient de 50 à 2000 traces/cm²/semaine selon la localisation des stations, malgré un bruit de fond à peu près constant. Sur l'ensemble des résultats aucune règle de variation saisonnière de l'émanation n'apparaît; certaines zones présentent les plus fortes densitésen hiver (Torré del Filosofo, Vulcarollo), d'autres au printemps (Etna Sud, Citelli).Le problème majeur de cette technique est la nécessité, pour obtenir une analyse fine de la variation de l'émanation du radon-222, de changer tous les 15 jours ou tous les mois les échantillons. Nous espérons remédier à ce problème par l'emploi de sondes de mesures automatiques, dont la mise au point est en cours, et pouvant être reliées au système Argos déjà existant.

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Since September 1980, measurements of radon concentration in the ground have been carried out on Etna using Radon as a forerunner geophysical parameter of volcanic eruptions.The technique used is the Solid State Nuclear Tracks detectors' method (LR 115 Type II, Kodak). The stations network, in connection with soil temperature (Archambault et al., 1980) and spontaneous polarisation measurements (M. Aubert, pers. commun.) is composed of 20 stations located on the southern and south-eastern flanks of the volcano.The observed alpha track densities vary between 50 and 2000 tracks/cm²/week according to the location for a background almost constant. Seasonal variations seem to affect measurements, but their influence seems to be governed by no rule.The main problem in the used technique is the necessity of changing the detectors every two weeks or every month in order to obtain a good analysis of the variations in Rn-222 concentration. In order to remedy such deficiency, an automatic electronic device which can be connected with the yet existing Argos system is being arranged.

     

Prévision rapide de l''extension d''une pollution dans quelques cas d''écoulement et de mode d''injection

The relationship between maximum concentration and longitudinal distance, independent of time, can determine the size of the area to be contaminated, under well-defined conditions of injection and flow in a saturated medium. The envelope curve for maximal concentrations is easily obtained as a function of the axial distance in non-dimensional variables in the cases of one- and two-dimensional uniform flow, as well as in those of radially symmetric converging or diverging flow.

Graphs providing relations between dimensionless variables (as described in the text) are given for the following cases:

1. (1) uniform flow with instantaneous discharge of a pollutant; measurement downstream of the injection point, no transverse dispersion;

2. (2) uniform flow with continuous injection of a pollutant; measurement downstream of the injection point, influence of transverse dispersion included;

3. (3) convergent radial flow towards a well; pollution caused by an instantaneous pointsource at some distance; and

4. (4) divergent radial flow from an injection point; pollution caused by instantaneous injection of a pollutant.

Résumé

L'expression de la concentration maximale en fonction de la distance et indépendamment du temps permet de déterminer l'extension d'une zone susceptible d'être contaminée lors de conditions bien définies d'injection d'un produit dangereux et d'écoulement en milieu saturé. La courbe enveloppe des maxima de concentration en fonction de la distance axiale est facilement exprimable sous forme adimensionnelle (abaques) dans le cas d'écoulements uniformes mono- et bi-dimensionnels (réponse dans l'axe), comme dans ceux d'écoulements purement cylindriques convergent ou divergent.     

Le soutien de crue mobile dans le Fleuve Sénégal, à partir du barrage de Manantali

Résumé

Parmi les objectifs assignés au barrage de Manantali sur le Bafing, le soutien de pointe de crue, indispensable pour le maintien des cultures traditionnelles de décrue dans la vallée du Sénégal, concurrence gravement les autres besoins lors des années déficitaires en eau: baisse de production électrique et diminution des réserves d'eau destinées à l'irrigation. On propose ici des règles permettant de réaliser un soutien de crue mobile relativement économique en eau, coïncidant avec une pointe de débit sur les affluents non contrôlés pour lesquels on envisage une prévision à l'horizon 10 jours. On montre par simulation numérique au pas de temps journalier que le soutien mobile, comparé au soutien à date fixe, permet de faire en période sèche un gain important de production électrique, tout en conservant une fréquence de crue “correcte”, supérieure à celle du régime naturel.     

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.