Les techniques de géomorphométrie pour l’analyse hydrogéomorphologique d’un bassin de recherche méditerranéen

Les techniques de géomorphométrie pour l’analyse hydrogéomorphologique d’un bassin de recherche méditerranéen

Résumé

L’objectif de cet article est de mettre en application une procédure géomorphométrique du relief pour définir les zones participant aux effets de ruissellement et pour soutenir une analyse hydrogéomorphologique d’un bassin de recherche méditerranéen de 3 km2 (situé au sud de l’Italie).

Les données relatives à la conductivité électrique et aux fréquences de décharge sub-horaires et quotidiennes du bassin de recherche ont été collectées et enregistrées sur une période de surveillance de trois ans. L’analyse hydrographique de ces données a révélé une forte réaction hydrologique saisonnière dans le bassin, indépendante des ruissellements de précipitations observés en période humide et en période sèche. Cette analyse nous a permis de définir les signatures hydrologiques liées à la magnitude croissante des inondations, impliquant différentes composantes du ruissellement (écoulements naturels, souterrains et superficiels) et une surface contribuant de plus en plus aux écoulements. Les analyses sur le terrain, ainsi que les mesures de la nappe phréatique et des débits lors d’un orage de pluie, nous ont permis d’identifier et de cartographier 15 zones de ruissellement avec des unités géomorphologiques homogènes, définies auparavant comme des types hydrogéomorphologiques (infiltrations diffuses le long du canal principal, infiltrations dans les couloirs riverains, écoulements diffus des talus et affaissement du concentré des creux colluviaux). Conformément aux procédures proposées et utilisées par les experts pour la cartographie géomorphologique des reliefs, une segmentation et une classification à orientation hydrogéomorphologique ont été réalisées à l’aide de la suite logicielle eCognition (Trimble). La meilleure concordance avec la cartographie géomorphologique a été obtenue avec un profil pondéré et une courbure de 20 plans à des créneaux différents. En combinant l’analyse hydrochimique et la carte hydrogéomorphologique du relief, la variabilité des zones de contribution de l’événement survenu pendant la saison des pluies a été modélisée graphiquement en utilisant les valeurs logarithmiques de l’accumulation des écoulements. Les résultats nous ont permis d’identifier la composante de ruissellement pour chaque période de temps et de calculer la contribution de décharge de chaque type hydrogéomorphologique. Ce type d’approche pourrait s’avérer utile pour l’étude des 25 bassins forestiers et non karstiques de l’écorégion méditerranéenne.

Consultez l’étude de recherche complète (en anglais)

Source : Domenico Guida1, Albina Cuomo (1), Vincenzo Palmieri (2).
(1) Département de génie civil, Université de Salerne, 84084 Fisciano, Italie.
(2) ARCADIS, Agence pour la protection des sols dans la région de Campanie, 5 Naples, Italie.

Surveillance fiable de l’eau souterraine et de surface en Roumanie

Surveillance fiable de l’eau souterraine et de surface en Roumanie

Il faut un système de surveillance continu avec fonction d’alarme pour effectuer des mesures précises du niveau de l’eau et faire des prévisions fiables sur la distribution d’eau potable, tout comme pour anticiper les inondations. Ensemble avec son partenaire MDS Electric Srl, STS a mis en œuvre un système complet de gestion des eaux de surface et souterraines en Roumanie.

La Roumanie tire la plus grande partie de son eau potable des eaux de surface comme le Danube, ainsi que de ressources en eaux souterraines. C’est pourquoi une gestion correcte de ces ressources naturelles est d’une grande importance.

Pour sauvegarder l’approvisionnement en eau potable et se protéger des inondations, le pays a investi dans une infrastructure globale de mesure hydrologique.

Illustration 1: Point de mesure des eaux souterraines 

En association avec son partenaire roumain, MDS Electric Srl, plus de 700 enregistreurs de données et plus de 350 systèmes de transmission des données ont donc été installés à travers le pays ces dernières années, y compris dans les régions éloignées. Pour cette raison, le tout premier investissement a été des instruments de mesure fonctionnant sur batterie, qui surveillent la situation actuelle sur les rivières de la région du Danube ainsi que les ressources en eaux souterraines à travers tout le pays.

Exigences spécifiques des solutions de mesure 

Il s’agissait d’une entreprise complexe, étant donné que toutes les sondes immergées et les systèmes de transmission de données mobilisés ont nécessité une évaluation et une intervention différentes pour se conformer à leurs conditions respectives. Une fonction d’alarme automatique était également indispensable dans le cas présent, au cas où les valeurs limites prédéfinies devaient être dépassées.

La surveillance en continu des niveaux d’eau aux nœuds importants du réseau de distribution en eau potable, ainsi que dans les rivières de la région du Danube, repose sur une multitude de conditions :

  • Une transmission de données automatisée et fiable via le protocole M2M
  • Une fonction d’alarme automatique lorsque la valeur limite est dépassée
  • La surveillance du niveau d’eau et de la température, ainsi que la température ambiante dans certains cas
  • Une solution de serveur avec des fonctions de visualisation, d’évaluation et de traitement des données enregistrées, ainsi que la base de données intégrée
  • Pose et entretien faciles
  • Service de support sur site

Pour la mise en œuvre de ce projet de grande envergure, STS a choisi les enregistreurs de données DL/N 70 et WMS/GPRS/R/SDI-12 pour les mesures de pression et de température, ou selon les besoins, l’émetteur de données numérique avec interface Modbus DTM.OCS.S/N pour assurer une mesure extrêmement précise du niveau de l’eau jusqu’à une précision de 0,03 pourcent aux points critiques.

En partenariat avec notre partenaire local MDS Electric Srl, STS fut en mesure de réaliser l’intégralité du système de surveillance de l’eau à partir d’une source unique. Chaque point d’installation a été évalué sur site par des experts de MDS Electric Srl et de STS, afin d’installer une solution personnalisée sur chacun de ces points de mesure individuels. La stabilité à long terme de la technologie utilisée pour la mesure de la pression est également garantie. L’émetteur Modbus DTM.OCS.S/Nexcelle dans ce domaine avec une excellente stabilité à long terme de moins de 0,1 pourcent d’erreur totale par an. Grâce à sa faible consommation d’énergie et son design robuste, ce capteur fonctionne en grande partie sans entretien pendant des années.

Autres avantages du DTM.OCS.S/N en bref:

  • Plage de pression : 200mbars…25bars
  • Précision : ≤ ± 0,15 / 0,05 / 0,03 % FS
  • Température de fonctionnement : -40… 85 °C
  • Température du fluide : -5…80 °C
  • Interface : RS485 avec Modbus RTU (protocole standard)
  • Mise en œuvre simple dans les systèmes Modbus existants
  • Réglage facile de l’intervalle et de l’écart
Pouvoir prédire les risques de catastrophe naturelle: mesurer le niveau des lacs glaciaires

Pouvoir prédire les risques de catastrophe naturelle: mesurer le niveau des lacs glaciaires

Les glaciers des Alpes sont en évolution constante. Après le dégel qui survient au printemps et en été, des lacs peuvent apparaître. Le niveau de ces derniers doit être surveillé en continu afin de pouvoir détecter les inondations de façon précoce. À cette fin, il est donc nécessaire de disposer de capteurs de pression, de capteurs de niveau et d’enregistreurs de données fiables.

L’entreprise suisse Geopraevent, présente à l’international, développe, installe et exploite des systèmes de surveillance et d’alerte de qualité pour divers risques de catastrophe naturelle, notamment les avalanches, les glissements de terrain et les inondations. En fonction de la tâche qui leur est confiée et des conditions locales, les systèmes sont conçus et déployés de façon individuelle. À l’heure actuelle, plus de 60 systèmes de surveillance et d’alerte sont utilisés dans le monde. Lorsque l’on parle de catastrophes naturelles, il n’y a pas droit à l’erreur, au regard des conséquences potentiellement graves qu’elles peuvent avoir : la technologie employée doit donc fonctionner de façon fiable année après année. C’est pour cela que tous les systèmes sont reliés aux serveurs Geopraevent, afin de garantir un fonctionnement sans faille.

Mesure du niveau des lacs glaciaires de la Plaine Morte

Cela s’applique également au système mis en service en 2011 pour assurer la surveillance du glacier de la Plaine Morte, dans les Alpes bernoises. Dès que la température grimpe au printemps, le glacier commence à fondre (voir la vidéo). Tous les ans, l’eau issue de cette fonte des glaces forme trois lacs (les lacs de Faverges, Vatseret et Strubel), dont la taille augmente tout au long des mois d’été, avant de finir par se vider chaque année.

Le danger encouru par la municipalité toute proche de Lenk, à l’origine du projet, provient principalement du lac de Faverges. Comme les deux autres lacs, il n’existe que durant les mois chauds. Après sa réapparition annuelle suite à la fonte des neiges et du glacier, l’eau se réchauffe dans les mois qui suivent, puis poursuit sa route en se frayant un chemin dans la glace. Petit à petit, cette voie de sortie s’agrandit à mesure que la fonte s’accentue. En d’autres termes, le débit en eau augmente de façon continue. En août 2014 par exemple, quelque 20 mètres cubes d’eau par seconde ont dévalé le torrent de Trüebach en direction de Lenk. Une fois le lac glaciaire vidé, le cycle reprend au printemps suivant lorsque la fonte des glaces survient.

Pour pouvoir prédire l’éventuelle vidange brutale du lac glaciaire et mettre en place les mesures de protection appropriées, un système de surveillance a été installé par Geopraevent. Il garantit un avertissement précoce d’un à deux jours. Dans la réalisation de ce projet, en raison des exceptionnelles propriétés de stabilité à long terme et d’autres avantages encore, c’est la technologie des capteurs STS qui a été une nouvelle fois choisie.

Alerte de vidange brutale des lacs glaciaires par SMS

Afin de pouvoir estimer de façon réaliste le danger que posent ces lacs glaciaires à n’importe quel moment, quatre stations de mesure ont été mises en place au total : une pour chacun des trois lacs, et une sur le Trüebach, le torrent par lequel l’eau descend vers la commune de Lenk en cas de vidange d’un lac glaciaire.

Le niveau d’eau de ces trois lacs glaciaires est contrôlé au moyen de capteurs de pression. À cette fin, les instruments de mesure sont immergés par hélicoptère dans la partie la plus profonde de chacun des lacs. Les capteurs de pression ATM/N/T sont reliés par câble aux enregistreurs de données installés sur un monticule. Les enregistreurs de données utilisés dans ce cas sont alimentés par des cellules photovoltaïques et leurs données sont transférées à Geopraevent par téléphonie mobile. Si l’enregistreur de données relève un niveau à la baisse, il y a là un signe clair que le lac glaciaire concerné est en train de se vider.

Station de mesure du glacier de la Plaine Morte (Photo: Geopraevent)

En plus de la mesure du niveau des lacs, un radar de mesure de niveau surveille également le niveau de remplissage du Trüebach. Cette station de mesure supplémentaire sert à vérifier que le lac glaciaire est bien en train de se vider en direction de la commune de Lenk. Comme le Trüebach traverse un ravin, le radar de mesure de niveau est fixé à un câble d’acier tendu en travers du ravin, également relié par câble à un enregistreur de données.

Dès que les valeurs limites prédéfinies sont dépassées dans un sens ou dans un autre dans les lacs ou le Trüebach, les habitants de Lenk à qui la responsabilité a été confiée sont informés automatiquement par SMS et peuvent dès lors prendre les mesures qui s’imposent pour éviter les inondations.

Des enregistreurs de niveau surveillent les niveaux d’eau de Venise

Des enregistreurs de niveau surveillent les niveaux d’eau de Venise

La place Saint Marc ne sera jamais inondée : les enregistreurs de données de niveau de STS sont sur place pour mesurer en permanence les niveaux des eaux souterraines de la place Saint Marc. Ils sont particulièrement robustes et adaptés pour des applications de scénarios divers.

En 2003, la société S.P.G a commencé à installer divers enregistreurs de données de niveau des eaux souterraines sur la place Saint Marc à Venise. Ils ont été conçus pour répondre à des exigences et dispositions spécifiques, en particulier la capacité à résister à une immersion de plusieurs jours dans de l’eau salée. En effet, la place Saint Marc est régulièrement inondée pendant les marées. Le site fonctionne en liaison avec les efforts investis par les autorités de régulation de l’eau pour protéger les lagons et la ville de Venise des inondations.

Le groupement de Venezia Nuova a équipé le quai opposé à la place Saint Marc de systèmes technologiques novateurs. Le défi consistait en la surveillance du flux des eaux souterraines qui se déplaçaient progressivement de la zone du site aux bâtiments situés derrière. À la demande des clients, les enregistreurs de données de STS ont été installés pour mesurer en continu les fluctuations du niveau des eaux souterraines.

Les enregistreurs de données des eaux souterraines permettent une mesure simultanée du niveau, de la température et de la conductivité dans des plages de 0…50 cmWS à 0…250 mWC, de -5 à 50 °C et de 0,020 à 20 mS/cm. Si nécessaire, l’utilisateur final peut à tout moment mettre à jour une unité de transmission des données. L’enregistreur est simple et facile à utiliser. Il est doté d’une mémoire de mesure élargie allant jusqu’à 1,5 millions de lectures et le diamètre de sa sonde est de seulement 24 mm ou 10 mm.

Le dispositif de plug-in permet également de brancher une extension de câble. Les nouvelles fonctions logicielles peuvent être mises à jour sans que l’utilisateur ait à retourner l’appareil. Les batteries au lithium se changent sur place en peu de temps. Les données peuvent être transférées au format ASCII ou XML et traitées ensuite avec des logiciels standards tels qu’Excel. Des intervalles de sauvegarde de données variables dépendant de la pression ou du temps permettent des mesures polyvalentes.

L’utilisation de matériaux divers comme l’acier inoxydable, le titane, le PUR, le PE ou le câble Téflon permet une haute tolérance au médium dans la plupart des applications, comme les déchetteries, les sites contaminés, les essais de pompe, les alertes inondations et les enregistrements évacuation/inondation des bassins de récupération d’eau de pluie.

Original publication: Konstruktion magazine