III.1.4. Méthodologies de calculs et transformations des paramètres initiaux
Jaugeage solide
Pour obtenir des flux de MES, il faut donc effectuer les produits des débits par les concentrations en MES notées [MES].
Ces [MES] sont prélevées en surface tous les 10 jours et, parallèlement, des opérations de jaugeage solide sont effectuées aussi tout au long du cycle hydrologique pour établir les relations entre les concentrations de MES superficielles et leur moyenne arithmétique dans la section :
Maintenant, pour la détermination des flux de matières en kg.s-1, on associe à un jaugeage liquide classique des prélèvements de MES aux différents points de mesure des vitesses.
Sur le même principe que pour un jaugeage liquide, le flux solide se définit alors comme l’intégration des flux solides unitaires suivant la formule :
avec [MESi] = concentration ponctuelle en MES en mg.l-1.
Là encore, le même paragraphe III.2. (Suspended sediment sampling and flow calculations) de Laraque et al., (sous presse), expose la méthodologie adaptée aux types de rivières étudiées, pour calculer leurs flux sédimentaires à différents pas de temps.
Pour rappel, les débits solides (QS) ou flux de MES sont obtenus par l’intermédiaire de la séquence suivante :
• calcul des [MES] instantanées dans la section :
par moyenne arithmétique des concentrations des points de chaque jaugeage solide,
PARAMETRES ETUDIES EN HYDROLOGIE, SEDIMENTOLOGIE ET GEOCHIMIE
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grâce aux [MES]i des échantillons décadaires de surface corrigées par les régressions « [MES]i section = f([MES]surface) »,
• calcul des QS à partir des [MES] moyenne dans la section, obtenues par les correlations avec les [MES] de surface :
avec donc : [MES]section = f([MES]surface) vu au point précédent,
Enfin, toujours d’après le paragraphe III du premier article (Laraque et al., sous presse) présenté dans le chapitre IV, l’on retiendra que :
“As the frequency of the discharge daily values for the studied stations is higher than those of TSS (10 days), the intermediate TSS concentration were calculated by linear interpolation and multiplied by the discharge to obtain the suspended load, using the Hydraccess software (www.mpl.ird.fr/hybam/outils/hydraccess.htm).
The monthly and annual sediment flows come from the arithmetic mean of corresponding time series. Monthly and annual TSS concentrations are calculated by dividing the corresponding suspended sediment load by discharges.”
La concentration moyenne en MES dans les sections aux différents pas de temps choisis est donc déduite en appliquant le rapport [MES]moyenne = QS/Q.
L’on exprime couramment les débits solides mensuels en tonnes par jour (t.j-
1), tandis que ceux annuels sont en millions de tonnes par an (x106 t.an-1).
• Flux spécifiques :
En rapportant ces débits aux surfaces des bassins versant contrôlées par les stations hydrométriques, l’on obtient les débits spécifiques liquides (Qs en l.s-1.km-2) ou solides (QSs en t.km-2.an-1) qui permettent de comparer entre eux les transferts hydriques et
CHAPITRE III: DONNEES ET METHODOLOGIES
sédimentaires de bassins versant différents.
• Bilans hydrosédimentaires
Les méthodes précédentes permettent de réaliser des bilans hydrologiques et sédimentaires par station et par bassin versant, aux pas de temps mensuel et annuel.
Le bilan comparatif entre les stations amont et aval d’un même bassin, permet de déterminer le comportement hydrosédimentaire du bassin versant et d’identifier ses zones d’érosion ou de sédimentation ou du moins d’évaluer leurs importance relative avec le transport de sédiment. Ces importances relatives fluctuent durant le cycle hydrologique et aussi durant le temps sur des chroniques pluriannuelles, permettant ou non de mettre en évidence des tendances.
III.2 PARAMETRES ETUDIES EN GEOMORPHOLOGIE
La morphologie des principaux rivières du Méga cône du Napo-Pastaza, a été examinée grâce aux résultats des Campagnes de Terrain "Napo 2004" (Laraque et al.) sous presse, de l'utilisation de modèle numérique de terrain et des séquences temporelles des images satellites, photographies aériennes et ancien cartes topographiques.
Tout d'abord, tout ce matériel a été géoréférencées, au même système de coordonnées, le Système de Coordonnées Universel Transverse de Mercator (UTM par ses sigles en anglais), Zone 18, grâce a l'utilisation du logiciel ENVI, 4.2. Les systèmes de coordonnées sont meilleurs que les latitudes et longitudes, parce que elles peuvent entraîner de graves distorsions de la distance et d'autres propriétés. L'UTM est un système communément utilisé dont les coordonnées sont en mètres, ce qui le rend facile pour faire des calculs précis de courtes distances entre les points (Longley et al. 2001). En plus, tous les systèmes des coordonnées devraient utiliser le même système géodésique, connu sous le nom de WGS84 (Système géodésique Mondiale révision de 1984).
PARAMETRES ETUDIES EN GEOMORPHOLOGIE
55 III.2.1 Matériel Cartographique
Les caractéristiques morphologiques ont été analysées au cours du dernier siècle grâce à l'aide de matériel cartographique comme: des images satellites, photographies aériennes et anciennes cartes topographiques. Pour le traitement des images satellites, on a utilisé des séquences des images, ASTER, Landsat (MSS, TM, ETM+) et CBERS (Satellite des Ressources Terrestres du Chine – Brésil) pour l'Amazonie entre Equateur- Pérou. L'Annexe XX donne une liste des images satellites utilisées dans cette étude ainsi que la date correspondant à l'acquisition et leur résolution spatiale. Cependant; la couverture temporelle est faible parce que la Zone Subandine est souvent couverte par des nuages et, par conséquent, l'acquisition des images optiques/IR reste incertaine.
On a analysé les changements morphométriques et la variation du pourcentage de sable. Dans le premier cas, on a eu besoin de discriminer les terres de l'eau libre. Dans ce but; on a utilisé les longueurs d'onde dans le proche et moyen infrarouge (740 – 2500 nm; Jensen, 2000). Pendant que, pour quantifier la variation de pourcentage de sable, on a classé les images satellites à travers de la technique du parallélépipède, à partir de la définition de trois catégories homogènes: sable, eau et iles végétalisées. En fin, toutes ces données ont été gérées dans un système d'information géographique (Arc View 9.1), afin de déterminer les différentes caractéristiques morphologiques telles que la sinuosité fluviale, index du tressage et évolution des crevasses
III.2.2 Modèle Numérique du Terrain et Campagne de Terrain
Les profils des rivières Napo et Pastaza ont été extraits de façon différente pour chacun. Pour le Rio Pastaza, il a été extrait du modèle numérique de terrain de la NASA Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM DEM V.3, résolution ~90m), grâce à l'utilisation du logiciel TAS, version 2.0.9. Toutefois, une interprétation soigneuse du profil a été nécessaire, parce que la résolution verticale du DEM ne permet pas l'identification des
CHAPITRE III: DONNEES ET METHODOLOGIES
changements à petite échelle (en raison de l'erreur verticale) sans l'utilisation complémentaire d'autres techniques. Néanmoins, les grands changements de tendance (comme la pente du Río Pastaza) peuvent être analysés à partir du SRTM DEM, car il est exempt de la canopée qui peut cacher des détails mineurs (Valeriano, 2006).
Dans le cas du Rio Napo, la construction du profil longitudinal et de la pente est le résultat du travail scientifique de terrain dans le Rio Napo en Octobre 2004, ou les hydrologues ont fait des relevés DGPS le long du dit Rio. Ils ont utilisé pour cette enquête, une station de base et des stations cinématiques avec des récepteurs Trimble 5700 bifréquence ou des récepteurs ASHTECH ZXTREM de qualité comparable aux Trimbles (Bourrel et al, 2007). Cette enquête a couvert le Rio Napo, à partir du Puerto Misahualli, dans la Zone Subandine, jusqu'à la confluence avec le Rio Marañon. Le Rio Napo parcourt une distance de 450 km en territoire Equatorien et 700 km au Pérou, et pendant ce parcours 13.500 mesures ont été réalisées avec une précision inférieure de 0,5 m et une RMS (par ses sigles en anglais, Root Mean Square) moyenne de 0,1 m.