Campagne terrain réalisée en mai 2010

En mai 2010, j’ai par cipé à deux campagnes terrain sur l’Amazone avec M. Calmant (IRD LEGOS). Je devais ensuite récupérer les bases de données de l’ANA sur ma zone d’étude et rencontrer M. Cochon-neau (IRD GET) pour obtenir les mesures réalisées dans le cadre de l’observatoire de recherche en envi-ronnement ORE–HyBAM ⁴ (Contrôles géodynamique, hydrologique et biogéochimique de l’érosion/altéra on

1.4. LES MÉTHODES DE MESURES IN SITU 27 et des transferts de ma ère dans le bassin de l’Amazone). La première campagne était faite dans ma zone d’étude, la par e du fleuve sensible à la marée, la deuxième sur le Rio Madeira. La deuxième ne sera pas décrite ci-dessous, il s’agissait d’une campagne de nivellement de règles. Le principe consiste en la mesure de la posi on ver cale des règles puis à les calibrer par rapport à un géoïde de référence pour que leurs valeurs soient comparables aux données satellites.

1.4.2.1 Objectifs et mise en place

F 1.14 – Carte de la campagne de mesure, image JERS–1. Vert : mesures de débit ; Bleu : traces Envisat (avec le numéro correspondant) ; Rouge : traces Jason (avec le numéro correspondant)

L’objec f ini al de la première mission était de réaliser des relevés bathymétriques sur le tronçon allant de Santarem à Almeirim. La campagne de mesure était réalisée par M. Calmant, un ingénieur de l’Âgencia Nacional da Àguas (ANA), un technicien de la CPRM et moi-même. Elle était financée en par e par l’ANA : loca on du bateau, mise à disposi on d’une par e du matériel (ADCP et échobathymètre). Pour le personnel de l’ANA, l’objec f était de tester le nouvel ADCP que l’agence venait d’acquérir. Nous avions apporté deux antennes GPSTrimbleappartenant à l’IRD ainsi que deux pe ts GPS portables.

La personne responsable de l’équipement ne voulait pas naviguer le long du fleuve avec l’ADCP ou l’échobathymètre à l’eau. Il ne nous a autorisé qu’à réaliser des mesures de débits, ce qui a compromis le but ini al de la mission. Étant dans une zone sous influence de la marée, il a été décidé de réaliser des transects sur 3 zones pendant 12 h.

Sur la figure 1.14 les trois zones où furent réalisés les transects sont indiqués en vert. Les traces bleues correspondent aux traces du satellite Envisat, les rouges aux traces du satellite Jason-2.

Avant notre départ, un GPS a été placé au dessus du toit d’un bâ ment appartenant à l’Ins tuto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA) à Santarem (figure 1.15a). Il s’agit de l’ins tut chargé de l’environnement et des ressources naturelles renouvelables. Un autre a été fixé sur le bateau, le courant étant fourni par le bateau (figure 1.15b). Ces deux GPS devaient nous

perme re d’obtenir une meilleure précision de posi onnement. Malheureusement, il est survenu une coupure d’électricité au niveau du bâ ment durant le weekend et la ba erie n’est pas prévue pour tenir plus de 24h.

(a) GPS sur le toit de l’IBAMA (b) GPS fixé sur le bateau

F 1.15 – Posi ons des GPS

1.4.2.2 Les mesures

Il nous a fallu une journée pour arriver au niveau de la trace la plus en aval, proche de Prainha. Les séries de transects se sont déroulées les trois jours suivants : 8, 9 et 10 mai 2010. Nous avions la possibilité de choisir les références BT ou GGA car nous disposions d’un GPS et d’un échobathymètre.

Les figures 1.16a et 1.16b représentent les sor es sous le logiciel WinRiver de deux transects (6 et 7) effectués l’un après l’autre le 8 mai 2010, sous la trace 678 de l’al mètre d’Envisat. Les deux transects sont très semblables, et les valeurs de débit obtenues sont proches : 227 123 m³.s⁻¹ pour le transect 6 et 230995 m³.s⁻¹ pour le sep ème dans la référence BT. Les valeurs de vitesse sont assez proches et la bathymétrie du fleuve est la même dans les deux cas. Le lit présente deux chenaux : un majeur et un mineur, le fond n’est pas lisse. Les graphiques indiquent deux fonds : le premier représente le fond mesuré par l’ADCP, sa limite pour mesurer le débit ; le deuxième correspond au fond détecté mais l’instrument n’est pas capable d’es mer la vitesse jusqu’à ce niveau. La différence entre les deux fonds est de 2 m environ. Il ini e d’ailleurs ses mesures qu’à par r d’une profondeur comprise entre 1 et 2 m. La vitesse moyenne de flux est de 1,3 m.s⁻¹ avec un maximum de 2 m.s⁻¹ au niveau de la surface du chenal principal. Un gradient de vitesse est observable : la vitesse diminue en allant vers le fond et les « parois » du fleuve. Les différences observées entre les deux transects sont liées en par e à la différence de trajectoire (figure 1.16c). Il n’est pas aisé de naviguer perpendiculairement au courant.

1.4. LES MÉTHODES DE MESURES IN SITU 29

(a) Transect numéro 6 : amplitude de la vitesse m/s

(b) Transect numéro 7 : amplitude de la vitesse m/s

(c) Trajets des transects 6 et 7

F 1.16 – Transects réalisés le 8 mai 2010 de mesures au niveau de la trace 678 d’Envisat Il arrive que l’ADCP « décroche », c’est-à-dire qu’il ne peut plus acquérir de mesures. Cela peut se

produire en cas de forts courants ou d’une forte concentra on en sédiments (figure 1.17). Durant les mesures effectuées le 10 mai 2010 au niveau de la trace 220 d’Envisat, un décrochage systéma que était observé en milieu de sec on. Le décrochage est caractérisé par la présence de trous au niveau de la mesure ADCP. D’après l’opérateur de l’ANA, il était dû à l’apport en sédiment du Curua (rivière située au sud cf. carte 1.6).

F 1.17 – Transect réalisé le 10 mai 2010

La seule règle à disposi on pour les mesures est celle située à Santarem. Au niveau de la deuxième série de mesures, l’éléva on es mée à l’aide de Jason–2 est de 7,20 m le 4 mai 2010 et 7,17 m le 14 mai 2010 ⁵. À Santarem, l’éléva on obtenue ce jour là est de 5,74 m via la règle de l’ANA (figure 1.18). Le graphique 1.18 représente les éléva ons mesurées à Santarem, il s’agit de la moyenne des mesures effectuées à 7h et 17h en heure locale. Dans les deux cas, les éléva ons n’ont pas beaucoup varié. La présence de la marée n’est pas détectable avec une seule mesure journalière. Cependant, étant donné la stabilité des valeurs, il est possible que durant la période de la campagne, correspondant à une période de crue, la marée influait peu.

La référence choisie pour les es ma ons de débit est importante. La figure 1.19a présente les valeurs obtenues durant la deuxième série de mesures non loin de Prainha, sous la trace de Jason 2. Les valeurs obtenues avec la référence BT sont proches de 234 000 m³.s⁻¹ pour les six premières sec ons. La sec on numéro 7 et la dernière (9) sures ment le débit à 262 000 et 272 000 m³.s⁻¹ respec vement. Dans le cas de la neuvième sec on, la sures ma on peut être due à la différence de trajet par rapport aux autres sec ons. En effet, comme le montre la figure 1.19b, la neuvième trajectoire s’éloigne du trajet ini al, le bateau parcourt plus de distance, et en es mant la trajectoire idéale le logiciel peut être induit en erreur. Si la référence choisie pour calculer les débits est la GGA, les valeurs obtenues fluctuent entre 198 000 et 242 000 m³.s⁻¹. Il est possible que ces varia ons soient liées au fait que l’ADCP n’ait pas été calibré pour les mesures. Un violent orage étant survenu, les séries ont été interrompues pendant 2h. L’ingénieur en charge a es mé qu’il n’était pas nécessaire de recalibrer l’appareil pour un arrêt d’une heure. L’autre raison pourrait être la grande quan té de sédiments présents dans le fleuve. L’eau étant très chargée en par cules, l’ADCP a des difficultés à faire les mesures jusqu’au fond sans l’aide du repère fourni par l’échobathymètre.

1.4. LES MÉTHODES DE MESURES IN SITU 31

F 1.18 – Mesures de l’ANA à Santarem du 01/05/2010 au 31/05/2010

(a) Débits mesurés en u lisant deux références différentes :

BT et GGA ^{(b) Trajets du bateau pour les différentes sec ons}

F 1.19 – Mesures réalisées le 9 mai 2010

Ces trois séries de mesures ont été u lisées pour compléter la bathymétrie du fleuve ainsi que les mesures de la base de données ORE–HyBAM. Ces campagnes terrain m’ont permis d’appréhender la me-sure du débit et approcher mon site d’étude. En période de hautes eaux, le fleuve inonde une grande par e des berges. Les mesures de débit sont affectées car il est difficile d’accéder aux zones peu pro-fondes avec un bateau et l’impact de ces zones d’inonda on sur l’es ma on des débits n’est pas connu. Il se peut que si l’eau s’écoule à très faible vitesse dans les zones d’inonda on adjacentes, le débit es mé diminuera. Il se pose le alors problème des limites à fixer pour mesurer le débit. De plus, la calibra on de l’instrument est importante, toutefois elle n’est pas faite automa quement par tous les opérateurs. Par exemple, la personne en charge des mesures de la première campagne es mait qu’une calibra on par jour suffisait. La calibra on après mesures avait peu d’intérêt de son point de vue. Tandis que celui de la deuxième campagne réalisait ses calibra ons jusqu’à obtenir une erreur totale inférieure à la valeur 0,5^◦pour la boussole avant et après les séries de mesures afin de connaître le biais de la mesure.