Influence d`un fossé sur les écoulements rapides au sein d`un versant - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Theses Year : 2004

(trad auto)Influence of a ditch on fast flows within a slope

Influence d`un fossé sur les écoulements rapides au sein d`un versant

Abstract

The subject of this thesis is related to ditches as hydrological discontinuities and to their influence (drainage, infiltration, flow towards the downstream) on pesticide transfers between the agricultural field and surface waters. Ditches can have different behaviours according to the slope and especially to the compared levels of groundwater and water in the ditch (drainage or infiltration function). So far, most knowledge about the behaviour of ditches in transient flow is dedicated to structures located at the bottom of talwegs : for these ditches, one can suppose a no flux boundary under their bed.. This is not the case for ditches located in slopes, which have however a significant influence on the transfer of pollutants and thus on the quality of water in agricultural environment. Two ditches of quite different characteristics were instrumented on the experimental site of La Jaillière, (managed by Arvalis, North-West of France) : a ditch perpendicular to the slope, which maximizes the interception of the flow coming from the upstream, and a ditch located in the direction of slope, for which the transfer of collected water is the dominating role. A hydrodynamic characterization of the soils supporting the ditch across the slope transversely (where the study is concentrated) was carried out. The site is characterized by two inter-connected aquifers, whose dynamics and interactions were studied, on a seasonal scale and on an event scale. Data analysis (from September 2000 to April 2003) allowed us to identify three zones with well typified behaviours, and to distinguish three periods on an annual scale, where the dynamics of the aquifers are different (start period / high waters period / recession period). A fully saturated flow modelisation was developed with the software VisualMODFLOW on the scale of the slope. This enabled us to quantify the flow exchanges between the two aquifers, to validate the assumptions of suggested behaviours and to identify the boundary conditions of the ditch system. Once the ditch system was isolated, we undertook in the framework of the DEA of F Branger a variably saturated flow modelisation with the software Hydrus 2D. That enabled us to improve the modelisation of the local behaviour of the surface aquifer and of the ditch. With regard to the boundary conditions, the data provided by MODFLOW appeared very satisfactory. However the hydrodynamic parameters resulting from MODFLOW, in particular the saturated hydraulic conductivity, appeared unsuited for Hydrus-2D, undoubtedly due to the changing scale. This work allowed us to understand the coupled dynamics of both the aquifers on the experimental slope and to estimate the influence of a ditch perpendicular to the slope on their local behaviour. Orders of flow magnitude drained by the ditch, according to the considered periods were obtained.
Le travail de thèse concerne l`étude des fossés en tant que discontinuité hydrologique et leur influence (drainage, infiltration, écoulement vers l`aval) sur les transferts de produits phytosanitaires entre la parcelle agricole et le réseau hydrographique. Les fossés agricoles peuvent avoir des fonctionnements différents en fonction de la pente du terrain et surtout du niveau de la nappe par rapport au niveau de l`eau du fossé (fonction drainage/infiltration). Les connaissances sur le fonctionnement des fossés en régime transitoire actuellement disponibles ne concernent guère que les fossés situés en fond de talweg, c`est à dire en première approche ceux pour lesquels on peut supposer une limite à flux nul sous leur lit. Tel n`est pas le cas des fossés situés sur les versants, pourtant déterminants pour le transferts de polluants et donc pour la qualité de l`eau en milieu agricole. Deux fossés de caractéristiques bien différentes ont été instrumentés sur le site expérimental de La Jaillière, (géré par Arvalis, en Loire Atlantique) : un fossé en travers de la pente, qui maximise l`interception des écoulements venant de l`amont, et un fossé situé dans le sens de la pente, pour lequel le rôle de transfert de l`eau collectée est prépondérant. Une caractérisation hydrodynamique des sols du versant supportant le fossé en travers (où l`étude est concentrée) a été effectuée. Le site présente deux nappes interconnectées, dont il a fallu étudier la dynamique propre, ainsi que les interactions, à l`échelle saisonnière et événementielle. L`analyse des données (de septembre 2000 à avril 2003) nous a permis d`identifier trois zones au comportement bien typé, et de distinguer trois périodes à l`échelle annuelle où la dynamique des nappes est différente (amorce/hautes eaux/tarissement). Une modélisation en milieu saturé a été mise en oeuvre avec le logiciel MODFLOW à l`échelle du versant. Celle-ci nous a permis de quantifier les flux échangés entre les deux nappes, la validation des hypothèses de fonctionnement proposées et l`identification des conditions aux limites du système fossé. Une fois le système fossé isolé, nous avons entrepris dans le cadre du DEA de F. Branger une modélisation avec le logiciel Hydrus 2D en milieu variablement saturé. Cela nous a permis d`améliorer la modélisation du comportement local de la nappe superficielle et du fonctionnement du fossé. En ce qui concerne les conditions aux limites, les données fournies par MODFLOW se sont révélées très satisfaisantes. Cependant les paramètres hydrodynamiques issus de MODFLOW, notamment la conductivité hydraulique à saturation se sont révélés inadaptés pour Hydrus 2D sans doute en raison du changement d`échelle induit. Ce travail a permis de comprendre la dynamique couplée des deux nappes présentes sur le versant d`étude et d`estimer l`influence d`un fossé en travers de la pente sur leur comportement local. Des ordres de grandeurs du débit drainé par le fossé en fonction des périodes considérées ont été obtenus.
Fichier principal
Vignette du fichier
pub00014560.pdf (22.68 Mo) Télécharger le fichier
Origin Files produced by the author(s)
Loading...

Dates and versions

tel-02583265 , version 1 (14-05-2020)

Identifiers

Cite

V. Adamiade. Influence d`un fossé sur les écoulements rapides au sein d`un versant. Sciences de l'environnement. Université Pierre et Marie Curie, Spécialité Géosciences et Ressources Naturelles, Paris VI, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02583265⟩

Collections

IRSTEA INRAE
65 View
46 Download

Share

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More