présentation powerpoint exemple de réalisation
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Plate-forme Aqui-FR
Simulation de systèmes karstiques
Janvier 2016
Dominique THIÉRY
Direction D3E
. > 2
Méthode
> Adaptation du fonctionnement du modèle analogique GARDÉNIA aux spécificités des écoulements karstiques.
> Intégration du code de calcul dans la plateforme AquiFR avec couplage openPALM.
> Calculs au pas de temps journalier.
> Utilisation des données SAFRAN : Pluie, Précipitation Neigeuses, Température, ETP.
> Adaptions en cours pour utiliser les données Surfex : « Ruissellement » et « Drainage » et évaluation.
. > 3
Les systèmes karstiques modélisés
et intégrés dans AquiFR
Les données de débits mesurés et de localisation des bassins versants nous ont été fournis par
S. Lanini, J.B. Charlier, Y. Caballero (BRGM D3E/NRE)
> Source du Doubs.
> Fontaine de Vaucluse.
> Les Gillardes (La Souloise).
> Les Cent-Fonts (Fontanilles).
> La Loue.
> Le Lison.
. > 4
Critères de simulation (Débits journaliers)
Période
Nash
Racine
Nash
Logar
Nash
Natur
Source du Doubs 1979-2014 0.816 0.809 0.788
Fontaine de Vaucluse 1990-2013 0.904 0.892 0.889
Gillardes (Souloise) 1968-2014 0.807 0.797 0.778
Cent-Fonts 1998-2014 0.891 0.883 0.854
Lison 1975-2014 0.911 0.883 0.903
Loue 1994-2014 0.908 0.912 0.890
. > 5
Modèle de calcul de production (Validation par mesures physiques en zone non saturée)
-800
-600
-400
-200
0
200
400
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800
0 50 100 150 200 250
Cu
m.
Vo
lum
e (
mm
)
Days after 20 Apr. 1993
Bare plot at Côte St André: Apr - Dec 1993
Potential EvapoTranspiration
Evapo + Transpiration
Drainage
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
0 50 100 150 200 250
Cu
m. V
olu
me
(m
m)
Days after Sowing 1993
Corn plot at Côte St André: Sowing = 20 Apr 1993
Potential EvapoTranspiration
Evapo + Transpiration
Drainage
Site de St André, année 1993 : Cumuls de l’évaporation + transpiration réelle et du drainage.
À gauche : sol nu ; à droite parcelle de maïs.
Symboles = Observations du LTHE; Traits = simulations GARDÉNIA.
. > 6
Modèle de calcul de production (Validation par mesures physiques en zone non saturée)
Données d’un grand lysimètre soumis à des cultures de céréales pendant 2 ans (1989 & 1990)
À gauche : Cumul de l’évaporation + transpiration réelle
À droite : Cumul du drainage.
Symboles = Observations ; Traits = simulations GARDÉNIA et Simulations MARTHE + équat. Richards.
Herbst et al. (2005) : doi.org/10.2136/vzj2004.0070
Thiéry, D. (2015) - Validation du code de calcul GARDÉNIA par modélisations physiques comparatives. BRGM/RP-64500-FR, 48 p., 28 fig.
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-64500-FR.pdf.
0
200
400
600
800
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90
05
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07
/19
90
09
/19
90
mm
Évapotranspiration réelle
Gardénia Marthe Mesures
0
25
50
75
100
125
150
175
11
/19
88
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/19
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/19
89
07
/19
89
09
/19
89
11
/19
89
01
/19
90
03
/19
90
05
/19
90
07
/19
90
09
/19
90
mm
Débit de percolation
Gardénia Marthe Mesures
. > 7
1 : Source du Doubs
> Période 1979-2014 (35 ans)
> Forte composante nivale
Affichage des débits observés et simulés moyen mensuels pour une meilleure visibilité
Les forts débits et les étiages sont bien simulés
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.816
. > 8
Source du Doubs
> Période 1980-2014
Valeurs journalières interannuelles : très bonne simulation ; Écart-type bien simulé
Débits maxi en Avril et Mai (Fonte de neige)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
01
/01
01
/02
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01
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01
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/01
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Source du Doubs
Moyenne_Sim
Moyenne_Obs
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
01
/01
01
/02
01
/03
01
/04
01
/05
01
/06
01
/07
01
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01
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01
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01
/12
01
/01
Écar
t-ty
pe
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Source du Doubs
Écart_Type_Sim
Écart_Type_Obs
Débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
Écart-type du débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
. > 9
2 : Fontaine de Vaucluse
> Période 1990-2013 (23 ans)
Modélisation initiale : pointes de débits fortement surestimées
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Dé
bit
(m
3/s
)
Fontaine de Vaucluse (GARDÉNIA)
Simul. Observ.
Schéma amélioré pour les karsts : les pointes de débits journaliers sont bien simulées
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.904
. > 10
Fontaine de Vaucluse
> Période 1992-2013
Valeurs journalières interannuelles : bonne simulation ; Écart-type bien simulé
Débits maxi en hiver et en Mai-Juin
Débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
Écart-type du débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
0
5
10
15
20
25
30
01
/01
01
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01
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/04
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01
/10
01
/11
01
/12
01
/01
Dé
bit
(m
3/s
)
Fontaine de Vaucluse 1992-2013
Moyenne_Sim
Moyenne_Obs
0
5
10
15
20
25
01
/01
01
/02
01
/03
01
/04
01
/05
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/06
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/09
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/10
01
/11
01
/12
01
/01
Écar
t-ty
pe
Dé
bit
(m
3/s
)
Fontaine de Vaucluse 1992-2013
Écart_Type_Sim
Écart_Type_Obs
. > 11
3 : Les Gillardes : La Souloise
> Période 1968-2014 (46 ans)
Affichage des débits observés et simulés moyen mensuels pour une meilleure visibilité
Les forts débits et les étiages sont simulés correctement
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.807
. > 12
Les Gillardes : La Souloise
> Période 1968-2014 (46 ans)
Visualisation des débits journaliers : difficile appréciation de la qualité
0
20
40
60
80
100
1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Déb
it (
m3/
s)
Gillardes (La Souloise) : Simul GARDÉNIA ; avec neige
Simul. Observ.
. > 13
Les Gillardes : La Souloise
> Période 1968-2014 (46 ans)
Visualisation de la racine carrée des débits (moins asymétrique et plus homoscédastique)
Montre que les étiages sont bien simulés
0
1
2
3
4
5
6
1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014
Dé
bit
(m
3/s
)
Gillardes (La Souloise) : Simul GARDÉNIA ; avec neige
Rac(Simul_Mens)Rac(Obs_Mens)
. > 14
Les Gillardes : La Souloise
> Période 1970-2013
Valeurs journalières interannuelles : bonne simulation ; Écart-type bien simulé
Très forte influence de la neige (débits maxi en Mai et Juin)
Débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
Écart-type du débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
01
/01
01
/02
01
/03
01
/04
01
/05
01
/06
01
/07
01
/08
01
/09
01
/10
01
/11
01
/12
01
/01
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Gillardes 1970-2013
Moyenne_Sim
Moyenne_Obs
. > 15
4 : Système karstique des Cent-Fonts
> Période 1998-2014 (16 ans)
Affichage du logarithme des débits observés et simulés pour une meilleure visibilité
Les étiages en particulier sont très bien simulés avec ce module
0
5
10
15
20
25
30
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Déb
it (
L/s)
Cent-Fonts (sqrt)
Simul. Observ.
0.1
1
10
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Déb
it (L
/s)
Cent-Fonts (Sqrt)
Simul. Observ.
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.891
. > 16
Système karstique des Cent-Fonts
> Période 2000-2013
Valeurs journalières interannuelles : bonne simulation ; Écart-type bien simulé
Débits maximaux en Novembre-Décembre. Étiage Juillet à Septembre
Débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
Écart-type du débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
01
/01
01
/02
01
/03
01
/04
01
/05
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/06
01
/07
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01
/09
01
/10
01
/11
01
/12
01
/01
Dé
bit
(m
3/s
)
Cent Fonts 2000-2013
Moyenne_Sim
Moyenne_Obs
. > 17
5 : Source du Lison à Nans-sous-Sainte-Anne (Lison seul, sans Sarrazine)
> Période 1975-2014 (39 ans)
Affichage des débits observés et simulés moyens mensuels pour une meilleure visibilité
Bonne simulation de toute l’amplitude
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.911
0
5
10
15
20
25
19
76
19
77
19
78
19
79
19
80
19
81
19
82
19
83
19
84
19
85
19
86
19
87
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88
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89
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19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
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09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Lison : Simul GARDÉNIA ; avec neige
Simul_Mens
Obs_Mens
. > 18
Source du Lison à Nans-sous-Sainte-Anne (Lison seul, sans Sarrazine)
> Période 1975-2014 (39 ans)
débits journaliers observés et simulés moyens
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.911
0
10
20
30
40
50
60
70
19
76
19
77
19
78
19
79
19
80
19
81
19
82
19
83
19
84
19
85
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
20
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
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20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
14
Dé
bit
(m
3/s)
Débit Lison : Simul GARDÉNIA ; avec neige
Simul.
Observ.
. > 19
Source du Lison à Nans-sous-Sainte-Anne
> Période 1977-2013
Valeurs journalières interannuelles : très bonne simulation ; Écart-type bien simulé
Débits maximaux en Décembre - Janvier
Débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
Écart-type du débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
0
2
4
6
8
10
12
01
/01
01
/02
01
/03
01
/04
01
/05
01
/06
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01
/08
01
/09
01
/10
01
/11
01
/12
01
/01
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Lison (seul) 1977-2013
Moyenne_Sim
Moyenne_Obs
0
2
4
6
8
10
12
01
/01
01
/02
01
/03
01
/04
01
/05
01
/06
01
/07
01
/08
01
/09
01
/10
01
/11
01
/12
01
/01
Écar
t-ty
pe
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Lison (seul) 1977-2013
Écart_Type_Sim
Écart_Type_Obs
. > 20
Source du Lison à Nans-sous-Sainte-Anne (Lison seul, sans Sarrazine)
> Période 1975-2014 (39 ans)
Lison
Lis
on
+ S
arr
azin
e
. > 21
6 : La Loue à Mouthier (sans effet perte Buège)
> Période 1994-2014 (30 ans)
Affichage des débits observés et simulés moyens mensuels pour une meilleure visibilité
Très bonne simulation de toute l’amplitude
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.911
Nash (racine carrée Débits journalier) = 0.908
. > 22
La Loue à Mouthier
> Période 1995-2013
Valeurs journalières interannuelles : bonne simulation ; Écart-type bien simulé
Débits maximaux en Décembre en Décembre … et en Mars
Débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
Écart-type du débit moyen journalier
(jour 1 à 365)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
01
/01
01
/02
01
/03
01
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/05
01
/06
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/08
01
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/10
01
/11
01
/12
01
/01
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Loue Mouthier (nat)
Moyenne_Sim
Moyenne_Obs
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
01
/01
01
/02
01
/03
01
/04
01
/05
01
/06
01
/07
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/08
01
/09
01
/10
01
/11
01
/12
01
/01
Écar
t-ty
pe
Dé
bit
(m
3/s
)
Débit Loue Mouthier (nat)
Écart_Type_Sim
Écart_Type_Obs
. > 23
Conclusion
> Couplage opérationnel de la simulation des systèmes karstiques dans AquiFR
> Les 6 systèmes karstiques sont introduits dans la plateforme AquiFR : avec les données SAFRAN
> En cours de couplage avec les données Surfex :
1er essai avec en entrée la somme (Ruissel + Drainage)
Thiéry, D. (2015) - Validation du code de calcul GARDÉNIA par modélisations physiques comparatives. BRGM/RP-64500-FR, 48 p., 28 fig.
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-64500-FR.pdf.
.
La LOIRE …
Merci pour votre attention
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