Le bilan hydrique au niveau de la couverture peut être calculé avec la formule (cf. chapitre B, § : 2.1.2) :
Infiltration = P - ETR - R - ~S
La pluviométrie étant mesurée et l'ETR calculée, la connaissance du ruissellement et des variations de la teneur en eau de la couverture permet d'estimer l'infiltration de l'eau dans les déchets.
2.1 La teneur en eau de la couverture: variation de stock
La teneur en eau de la couverture a été suivie selon un pas de temps hebdomadaire du 8/11/99 au 19/1212000 à l'aide de 2 sondes TDR constituées chacune de 4 segments de 15 cm de longueur. Des mesures gravimétriques ont été effectuées en surface (dans les 10 premiers centimètres) du 20/0412000 au 26/0912000 afin de comparer les deux méthodes de mesure. Sur la figure C5, seules les données du 22/06/00 au 26/09/2000 ont été représentées. En effet, avant cette période la couverture a subi des fentes de retraits importantes dues aux faibles précipitations et aux températures supérieures aux normales saisonnières (à partir du mois de mars 2000, l'ETP dépasse la pluviométrie, cf. tableau Cl). Ces fissures présentes au niveau des sondes perturbent leurs mesures, on distingue alors deux situations:
une sous-estimation en raison des mauvais contacts sonde / sol;
une surestimation en cas de pluie suffisamment importante pour saturer les interstices créés par les fentes de retrait.
A partir du 22/06/00 des pluies importantes entraînent une augmentation de la teneur et donc une réduction de ces fentes qui ne perturbent plus la mesure.
c:::
Figure CS : Comparaison entre la TDR et la gravimétrie pour la mesure de la teneur en eau dans la couverture
Les coefficients de corrélation calculés entre la mesure gravimétrie et les mesures des sondes TDRI et TDR2 sont respectivement 0,86 et 0,92.
Tableau C4 : Comparaison de la technique TDR avec la gravimétrie dans la couverture TDR 1 TDR2 Moyenne TDR 1 Gravimétrie
:r teneurs en eau moyenne, minimale et maximale mesurées (sonde TDR1)
:r teneurs en eau moyenne, minimale et maximale mesurées (sonde TDR2)
000 teneur en eau mesurée (gravimétrie)
i l
pluieFigure C6 : Comparaison entre la mesure TDR et la gravimétrie sur la période test D'après la figure CS, on note une légère surestimation de la sonde TDRl, et une sous-estimation de la TDR 2. La moyenne des deux mesures TDR (figure CS) est globalement très proche de la mesure gravimétrique et sera utilisée pour comparer les teneurs en eau modélisées avec celles mesurées.
En conclusion, l'utilisation des sondes TDR est justifiée pour la couverture et les mesures sont suffisamment fiables pour pouvoir être utilisées par la suite pour les comparer avec les résultats de la modélisation.
Toutefois, un problème se pose en raison du pas de temps utilisé. Les variations de teneur en eau au sein de la couverture sont trop fréquentes pour pouvoir toutes être observée au pas de temps hebdomadaire. Un pas de temps journalier eut été préférable, malheureusement cela aurait nécessité l'utilisation d'un système de multiplex age avec mesure automatique et bloqué l'utilisation d'un boîtier de mesure (utilisé aussi pour les sondes TDR implantées dans les déchets). Etant donné le surcoût de cette option, le pas de temps journalier a été abandonné.
Pour réduire cette incertitude, un suivi journalier a été effectué pendant 14 jours (figure C6).
Cette figure met en évidence le bon comportement qualitatif des sondes TDR par rapport aux deux épisodes pluvieux et aux mesures gravimétriques. Les mesures effectuées durant cette période test ont été utilisées par la suite pour affiner les paramètres du modèle développé dans le chapitre D.
2.2 Le ruissellement
Ce paramètre a été mesuré du 20/04/00 au 19/12/00. Sur cette période, il représente 2,8 % de la pluviométrie (18,31 mm de ruissellement pour 664 mm de pluie). Si l'on ne considère que les pluies ayant généré du ruissellement, le coefficient de ruissellement est alors égal à 5,36 % de la pluie. L'ensemble des épisodes ruisselants est décrit dans le tableau C5, ils sont aussi représentés dans la figure D33.
Le ruissellement varie entre 0 et 16,7 % de la pluviométrie. li est évident que la pluviométrie totale a une influence directe sur la quantité de ruissellement (épisodes 2, 4, 6, 20, 21 et 14).
Mais d'autres facteurs jouent un rôle important:
• l'humidité
Pour une pluviométrie et une intensité similaires, le ruissellement augmente avec la teneur en eau en surface de la couverture (épisodes 3, 17 et 22 ; épisodes 7 et 26 ; épisodes 19 et 24).
Dans le cas d'une couche saturée en eau, le ruissellement peut apparaître pour des pluies inférieures à 3 mm (épisode 25). Au contraire, si la couverture est très sèche (présence de fissures), une pluie très importante mais peu intense génère un faible ruissellement (épisode 13).
• L'intensité de la pluie
Pour une pluviométrie totale équivalente, le ruissellement augmente lorsque l'intensité de la pluie augmente (épisodes 2 et 4; épisodes 15 et 17). Ainsi, des événements, dont la pluviométrie journalière dépasse 10 mm, ruissellent peu en raison de leur faible intensité (épisodes 10, 13 et 18).
Certains événements revêtent un caractère exceptionnel car ils combinent l'influence de plusieurs paramètres:
• Episode 9 : une forte humidité (45 %, le jour précédent a connu un événement ruisselant) et une forte intensité de pluie (87 % de la pluie journalière est concentré en 1 heure) ont généré un coefficient de ruissellement de 16,7 %.
• Episodes 20 et 21: une forte humidité et une forte pluviométrie entraînent des ruissellements importants respectivement de 1,944 mm et 4.568 mm.
• Episodes 2 et 6: 2,39 mm et 2,73 mm ruissellent en raison d'une intensité et d'une pluviométrie totale importantes.
Tableau C5 : Récapitulatif des événements ruisselants sur le casier instrumenté de Hochfelden événements pluvieux. D'autres phénomènes, beaucoup plus délicats à quantifier, modifient le comportement de la couverture :
• la formation d'une croûte de battance en été lorsque le sol est sec peut provoquer un ruissellement plus important;
• la présence de fissures augmente l'infiltrabilité du sol et donc le seuil à partir duquel la pluie entraîne un ruissellement.
L'analyse des pluies, n'ayant pas entraîné de ruissellement, apporte des informations intéressantes sur le comportement de la couverture. Ainsi, la pluie journalière maximale n'ayant pas généré de ruissellement est de 15,8 mm, cette valeur sera utilisée par la suite dans la modélisation comme valeur maximale pour le seuil de ruissellement.
On remarque une influence de la saison sur le coefficient de ruissellement :
• il est en général supérieur à 6 % du mois d'avril au mois de juin;
• il est inférieur à 6 % de juillet à septembre (à part l'épisode 9 qui est exceptionnel), la présence de fissures est probablement responsable du faible ruissellement;
• la période du mois d'octobre à décembre se situe entre les deux.
Ces observations sont à nuancer étant donné la longueur de la période de mesure. TI faudrait avoir plusieurs années de mesures afin de comparer les saisons entre-elles.
En conclusion, on note que la plupart des événements pluvieux ruisselant génèrent des volumes faibles. Parmi les 26 observés durant la période de mesure, 5 épisodes représentent 69,2 % du ruissellement total, avec un coefficient de ruissellement global de 12 % de la pluie.
Dans le chapitre D, les coefficients de ruissellement précédents ont été utilisés dans la modélisation. La comparaison entre les résultats du modèle et les mesures seront présentées dans la figure D33.