Modélisation glacio-hydrologique et gestion des ressources en eau dans les Andes équatoriennes : l’exemple de Quito

La forte croissance socio-économique de Quito a conduit à d’importants projets de transferts interbassins, intensifiant la mobilisation des ressources d’altitude situées dans des zones écologiques sensibles et connaissant une fonte accélérée des glaciers. Afin d’étudier divers scénarios d’évolutions, nous proposons une modélisation du continuum climat/glacier/hydrologie/gestion des ressources en eau. Utilisant l’outil Water Evaluation and Planning (WEAP), nous avons développé : (1) une modélisation hydro-climatologique semi-distribuée avec des données mensuelles homogénéisées par vectorisation régionale ; (2) une modélisation de la production en eau des glaciers et de leur évolution interannuelle ; (3) une modélisation en unités hydrologiques distinguant différentes couvertures de sols ; et (4) une modélisation de la gestion distinguant droits, allocation et usages de l’eau. Nous présentons les résultats du calage hydrologique mensuel (1963–2006), en étudiant particulièrement l’équifinalité de diverses paramétrisations. Nous montrons la souplesse, la robustesse et les limites de la modélisation proposée, contribuant à cerner différentes incertitudes dans l’évaluation de scénarios prospectifs.     

Modélisation directe et inverse de l'écoulement souterrain dans les milieux poreux

Résumé

Le présent article montre l'intérêt des simulations mathématiques dans la compréhension des aquifères complexes et hétérogènes. Le réservoir côtier du Maroc occidental est un exemple qui traduit une répartition spatiale des corps perméables et imperméables, d'où la nécessité d'approfondir la connaissance de son fonctionnement hydrogéologique en termes de modélisation numérique. Le modèle hydrodynamique proposé repose sur la résolution du problème direct et inverse. La simulation de l'écoulement (problème direct) en régime permanent a montré la persistance de grands écarts entre la piézométrie mesurée et calculée. Cette anomalie de calage est expliquée principalement par le caractère hétérogène et fissuré, incompatible avec la dérivation de l'équation de diffusivité qui présuppose un milieu continu et un régime laminaire plutôt que turbulent. Deux cartes principales ont été obtenues: (a) une carte des polygones de la conductivité hydraulique dont les valeurs varient entre 50 × 10^?4 et 80 × 10^?4 m/s; et (b) une carte des polygones de recharge avec des valeurs comprises entre 4.5 × 10^?9 et 5 × 10^?14 m/s. Le calage du modèle d'écoulement recherché dans la résolution du problème inverse consiste à identifier les paramètres de l'aquifère à partir de la piézométrie connue. Le code d'inversion PEST (Parameter ESTimation) a été utilisé pour créer des cartes montrant des polygones de la conductivité hydraulique et de la recharge avec des valeurs très similaires aux résultats du modèle conceptuel.     

La fréquence des orages dans les Alpes de la Suisse Occidentale

Résumé Des observations inédites permettent d'établir un nouveau profil des fréquences orageuses dans les Alpes occidentales de la Suisse. Le nombre de jours d'orage, notablement plus élevé qu'on ne l'admettait jusqu'ici, décroit de l'extérieur vers l'intérieur du massif alpin et jusque dans sa chaine la plus méridionale. Quelques données numériques documentent la variation diurne et annuelle de l'activité orageuse en Valais.

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Summary Unpublished observations allow the etablishment of a new cross section of the thunderstorm frequency in the western Alps of Switzerland. The number of thunderstorm days is much more frequent than has yet been admitted, diminishing from the outer towards the inner region of the alpine massive as far as the extreme southern chain. Some statistics record the diurnal and annual variations of the activity of thunderstorms in Valais.

     

Volcanisme et séismicité dans l’Archipel des Nouvelles-Hébrides

A violent outburst of the Lopevi volcano in the central New Hebrides occurred on the 10th July, 1960. The eruption was preceded 4 months before by a deep earthquake (h=250 kms, Mag. 7 1/4), the focus of which was just under the volcano. An inventory of all shocks recorded in the Group since 1910 has been made and all informations about volcanic eruptions in this region have been collected. A close correlation appeared between these two phenomena. Each of the large volcanic eruptions recorded between 1910 and 1962 followed a deep focus earthquake of magnitude greater than 7. Moderate eruptions were preceded by earthquakes of magnitude between 5 3/4 and 6 3/4. The time between the tectonic shock and the climactic phase of the volcanic activity appears to be related to the distance between the focus and the volcano (i.e. the focal depth), the type of the volcano and the pattern of its eruption. It is of few months duration for the volcanoes in the Central group: Ambrym, Lopévi, the submarine volcano east of Epi and Karua. The authors tried to find the same correlations for others volcanoes in the world for which they have been able to collect dates of eruptions: Asama-Yama (Japan), Bezymiannyi (Kamtchatka), Paricutin and Izalco (Central America), Vesuve, Stromboli (Italy). Thus volcanic eruptions would appear to have their first origin in the mantle. A systematic survey of all volcanoes and deep regional earthquakes would bring evidence of this correlation and may permit a long term prediction of their eruptions.     

Analyse multi-échelles de la variabilité spatiale de l’équivalent en eau de la neige (EEN) sur le territoire de l’Est du Canada

La présente étude a pour objectif d’analyser la variabilité spatiale multi-échelles de l’équivalent en eau de la neige (EEN). Dans un premier temps, la variabilité spatiale de l’EEN par rapport à la latitude et à la longitude a été analysée. Des indices locaux ont été utilisés pour caractériser les différentes structures spatiales. Par la suite, les structures spatiales homogènes ont été délimitées à l’aide de l’approche de segmentation spatiale multi-résolutions en utilisant des méta-variables physiographiques. La segmentation a été validée à l’aide du test non paramétrique de Kruskal-Wallis appliqué aux données de l’EEN de chaque paire de zones adjacentes. À l’échelle régionale, la segmentation spatiale a permis d’identifier six zones géographiques différenciées par leur position par rapport aux modes de circulations atmosphériques et la disposition du relief. À l’échelle locale, la segmentation spatiale montre le rôle de la pente, de la courbure, etc. dans la variabilité spatiale du couvert nival.

Editeur Z. W. Kundzewicz; Editeur associé E. Gargouri     

Sur l'influence de la loi de répartition des densités à l'intérieur de la Terre dans les variations luni-solaires de la gravité en un point

Résumé Les observations des variations luni-solaires de la gravité en divers points du globe ne donnent pas des valuers très concordantes pour le facteur lié au module de rigidité de la Terre. On démontre ici que la répartition croissante des densités vers le centre de la Terre a pour conséquence d'amplifier encore les effets dus à l'élasticité. En adoptant la répartition deBullen, on aurait =1+0.244h>1, (h étant le premier nombre deLove). En outre une relation simple lie les facteurs et (déviations de la verticale). La valuer deh déduite de telles observations ne peut conduire directement à une valeur significative du module de rigidité du globe car il faut encore tenir compte des variations de la période et de l'amplitude du mouvement chandlérien du pôle.

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Summary Observations of luni-solar variations of gravity at various points of the Earth do not give values in agreement for the factor bound to the Earth's modulus of rigidity. It is shown here that the law of increasing of density toward the center of the Earth emphasizes the effect of elasticity: following the law ofBullen, we should have =1+0.244h>1, (h is the firstLove's number). Further, there is a simple relation between the factors and (deviations of the vertical). The value ofh deduced from such observations could not give directly a significative value of the modulus of rigidity because we must take into account the variations of period and amplitude of the chandlerian motion of the pole.

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Riassunto Le osservazioni delle variazioni luni-solari della gravità in diversi punti della Terra non dànno valori concordanti per il fattore legato al modulo di rigidità del Globo. Si dimostra che la ripartizione crescente della densità verso il centro della Terra ha per conseguenza di amplificare ancora gli effetti dell'elasticità; adottando la legge diBullen, abbiamo =1+0.244h>1, (h essendo il primo numero diLove). Inoltre, una semplice relazione lega i fattori e (deviazioni della verticale). Il valore dih dedotto da tali osservazioni non può condurre ad un valore significativo del modulo di rigidità del Globo poiché bisogna considerare anche le variazioni del periodo e dell'ampiezza del moto polare diChandler.

     

Etude de l’évaporation de la nappe phréatique des zones arides: cas de Ouargla (Algérie)

La majorité des surfaces mises en valeur dans les zones arides et semi-arides de l’Algérie reposent sur des nappes phréatiques très minéralisées dont le niveau est proche de la surface du sol (0–1,5 m). En présence de conditions climatiques très sévères, le processus d’évaporation de ces nappes contribue en grande partie à la salinisation des terres et la dégradation du milieu. Les résultats de l’étude de l’évaporation de la nappe phréatique de la région de Ouargla montre que l’évaporation diminue au fur et à mesure que le niveau de la nappe s’éloigne de la surface du sol. L’évaporation de la nappe est maximale et égale à l’évaporation du plan d’eau lorsque le niveau de cette nappe est situé dans la couche 0–0,6 m et devient minimale au dessous de 1,7 m. Pour une meilleure mise en valeur des terres et une production agricole élevée, il est nécessaire de connaître la profondeur critique de la nappe phréatique, profondeur pour laquelle l’évaporation est faible et par conséquent le dépôt de sels est faible dans les sols à texture sableuse de la région aride de Ouargla.     

Exercice de scénarisation hydrologique en Afrique de l’Ouest—Bassin du Bani

Résumé

Les pays sub-sahariens basent principalement leur économie sur l’agriculture pluviale. Les projections démographiques à moyen ou long terme montrent que la pression démographique va s’accroître très fortement. A l’avenir, il faudra soutenir encore plus fortement le développement de stratégies agricoles de ces pays : cela nécessite une meilleure connaissance de leurs ressources en eau futures. Cette connaissance de la ressource en eau dans le futur passe par l’élaboration de scenarios climatiques et hydrologiques qui font intervenir différents acteurs, compétents dans des activités très variées, qu’ils soient scientifiques de divers domaines (climatologues, hydrologues, sociologues, …) mais aussi financiers, politiques, acteurs sociaux et décideurs. Ce processus d’élaboration de scenarios s’accompagne de nombreuses incertitudes, plus ou moins bien maitrisées, avec lesquelles doivent s’accommoder les gestionnaires d’ouvrages et planificateurs d’aménagements régionaux. Illustré par l’exemple du bassin du Bani, affluent du fleuve Niger, ce travail propose une réflexion sur la « scénarisation hydrologique » et la prédétermination des paramètres d’un modèle hydrologique dans un contexte global non stationnaire. Le choix de jeux de paramètres a de nombreux impacts sur les résultats de la scénarisation comme l’estimation de la ressource et la variabilité de cette ressource. Ces deux éléments sont fondamentaux pour qui doit conduire un processus de décision en réponse à une demande de stratégie d’aménagement ou à une demande de stratégie de développement. Nous proposons une méthodologie de détermination des jeux de paramètres se basant sur la construction de plusieurs jeux de paramètres issus de calages glissants, qui permet d’aller dans le sens de ce que de plus en plus de gestionnaires préconisent : ne pas essayer de prévoir le futur mais plutôt des futurs envisageables qui forceront des modèles d’impact, ce qui leur permettra de fournir des éléments de décision afin de s’adapter ou d’adapter des solutions d’aménagement aux conditions de ces futurs.

Editeur Z.W. Kundzewicz; Editeur associé C. Perrin

Citation Paturel, J.-E., 2014. Exercice de scénarisation hydrologique en Afrique de l’Ouest—Bassin du Bani. Hydrological Sciences Journal, 59 (6), 1135–1153. http://dx.doi.org/10.1080/02626667.2013.834340     

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.     

Apport de la gravimétrie à l’étude des structures effondrées du Nord-Est de la Tunisie: implications hydrogéologiques

Résumé

Cette étude basée sur l’analyse des données gravimétriques a pour but d’améliorer la connaissance des structures effondrées du Nord-Est de la Tunisie. La carte de l’anomalie résiduelle a d’abord été calculée à partir de la carte de l’anomalie de Bouguer en enlevant un gradient régional. La résiduelle calculée fournit des informations sur la variation de la densité dans les bassins sédimentaires de l’Oued Chafrou-Khlidia, de Mornag et de Grombalia. Afin de mettre en évidence les différentes structures géologiques (failles, bassins, etc.) dans le secteur d’étude, différentes techniques (gradient vertical, gradient horizontal, prolongement vers le haut, déconvolution d’Euler) ont été appliquées à la carte gravimétrique des structures effondrées du Nord-Est de la Tunisie. Les résultats obtenus ont permis de dresser une carte structurale présentant le système de failles responsable de la structuration de la zone d’étude. Cette carte constitue un document très utile pour orienter les recherches hydrogéologiques futures qui seront menées dans ces plaines.

Editeur Z.W. Kundzewicz

Citation Ouerghi, S., Rebai, N., Gabtni, H., Farhat, B., et Bouaziz, S., 2013. Apport de la gravimétrie à l’étude des structures effondrées du Nord-Est de la Tunisie: implications hydrogéologiques. Hydrological Sciences Journal, 58 (6), 1361–1373.