Le lac de Cr´eteil est un lac urbain peu profond (profondeur moyenne 5m). C’est un plan d’eau artificiel du Val de Marne dans la r´egion parisienne. Situ´e dans la plaine alluviale entre la Seine et la Marne, le lac a ´et´e construit en 1967 par la municipalit´e de Cr´eteil afin d’avoir un complexe sportif en plein airElise (2005). Le lac de Cr´eteil est bord´e au nord de bˆatiments publics (pr´efecture) et d’im- meubles d’habitations. `A l’ouest et au sud, ses rives sont am´enag´ees pour les loisirs (voir figure 2.4) :
(a) (b)
Figure 2.4: Photos prises sur le lac de Cr´eteil, (a) :Cot´e nord-est (bˆatiments publics et immeubles d’habitations , (b) : Cot´e ouest, (base de loisirs, ´ecole de
voile)
Le lac de Cr´eteil pr´esente une forme allong´ee (voir figure 2.5 ), Il s’´etend sur
Profondeur moyenne 5 m
Largeur max 400 m
Longueur 1500 m
Table 2.3: Caract´eristiques morphom´etriques du lac de Cr´eteil
Grˆace `a deux projets ANR (PULSE et PLUMMME), le lac de Cr´eteil b´en´eficie d’une instrumentation tr`es riche (voir figure2.6 ). Plusieurs capteurs et appareils de mesure sont mis en place. On dispose sur le lac de :
– Station LakeESP :
1. 5 capteurs de temp´erature `a : 0.5m, 1.5m, 2.5m, 3.5m, 4.5m
2. 1 capteur de radiation solaire (Photosynthetically Active Radiation) : 2,5 m
3. 2 capteurs de chlorophylle `a 0,5 m et 2,5 m
4. 1 Station m´et´eo compl`ete (pluviom`etre, an´emom`etre, humidit´e, radiation solaire)
– Acoustic Doppler Current Profilers – Acoustic Doppler Velocimeter
– Self Contained Autonomous MicroProfiler – 2 chaˆınes lat´erales :
1. 2 capteurs de temp´erature `a : 0,5 m et 2,5 m 2. Sonde Mpx `a 1.5m
(a) (b)
Figure 2.6: (a) : Positionnement des capteurs dans le lac de Cr´eteil, (b) : Sch´ema des diff´erents appareils de mesures disponibles (ajouter code couleurs)
2.3.1
Station LakeESP
La station LakeESP (Lake Environmental Sensing Platform) (voir figure 2.7) est con¸cue par la soci´et´e PME (Precision Measurement Engineering, Californie, USA). C’est un syst`eme de surveillance et de gestion de la qualit´e d’eau en temps r´eel. La station surveille en temps r´eel la stratification grˆace aux capteurs de temp´erature le long de la colonne d’eau. Elle est ´equip´ee d’une chaˆıne de capteurs (T-chain) qui comporte des capteurs de temp´erature, de chlorophylle, d’oxyg`ene et aussi un PAR (Photosynthetically Active Radiation) pour mesurer la luminosit´e dans la colonne d’eau (voir tableau 2.4). Elle est aussi ´equip´ee d’une station m´et´eo (Vaisala Weather Transmitter WXT520) (voir figure2.8) qui comporte un capteur de vitesse du vent, de temp´erature atmosph´erique, un pluviom`etre et aussi un capteur de rayonnement net du lac.
(a) (b)
Figure 2.7: (a) : Sch´ema (d’apr`es PME) de la station LakESP, (b) : Photo- graphie de la station LakESP dans le lac de Cr´eteil
Oxyg`ene (produit pme) 0 `a 150 % 5 % 0.01 mg/L Chlorophylle-a CYCLOPS-7 0-500 µg/L - 0.025 µg/L PAR LI-192SA Sensibilit´e : 4µA par 1000µmols−1m2 Temps de r´eponse : 10µs -
Table 2.4: Capteurs de la ligne (T-chain) et leur sp´ecifications techniques.
Capteur Gamme de mesure Pr´ecision R´esolution
Temp´erature -50 `a 60 ± 0.3 0.1
Vitesse 0 `a 60 m/s ± 3 `a 10 m/s 0.1 m/s
Pr´ecipitations 0 `a 200 mm/h 5% 0.1 impact/cm2h Humidit´e relative 0 `a 100 % HR ± 0.3 % HR 0.1% HR
(a) (b)
Figure 2.8: (a) : Photographie du transmetteur m´et´eorologique Vaisala WXT520, (b) : Tableau des caract´eristiques techniques des capteurs de
m´et´eorologiques.
2.3.2
Chaˆınes lat´erales
Les chaˆınes lat´erales sont ´equip´ees de capteurs de temp´erature de type SP2T de NKE, et de sondes multi-param`etres MPx produites ´egalement par la soci´et´e NKE (voir tableau2.5).
Capteur Photographie Gamme de mesure Pr´ecison R´esolution Temp´erature 5 `a +35 < 50m 13m Sonde MPx : Temp´erature Oxyg`ene Fluorescence - - - -5 `a +35 < 50m 13m 0 `a 120% < 5% 0,01% 0-500 µg/L - 0.03 µg/L
Table 2.5: Caract´eristiques techniques des capteurs des deux chaˆınes lat´erales.
2.3.3
Acoustic Doppler Velocimeter (ADV)
On dispose ´egalement d’un courantom`etre de type ADV Vector de Nortek, qui collecte des mesures de vitesse ponctuelle `a haute r´esolution jusqu’`a 64 Hz en trois
dimensions. L’ADV est con¸cu pour mesurer des ph´enom`enes turbulents (voir figure 2.9). Il r´ealise les mesures par effet Doppler, il est ´equip´e d’un ´emetteur eu milieu de la tˆete de l’appareil et trois r´ecepteurs pro´eminents figure2.9.a. L’´emetteur envoie un train d’ondes acoustiques de plusieurs mega hertz (6 MHz) sur un volume d’eau (2cm3) `a une distance de 15cm. Ces trains d’ondes sont appel´es ”pings”. L’eau ´etant charg´ee en particules, ces particules r´efl´echissent l’onde incidente avec une fr´equence diff´erente de la fr´equence d’´emission si elles sont en mouvement. Le d´ephasage entre la fr´equence d’´emission et de r´eception permet de calculer la vitesse de la particule et par cons´equent la vitesse du courant. La mesure peut soit r´esulter d’une moyenne de plusieurs ”pings” ou bien correspondre `a chaque ”ping”.
Le tableau 2.6 donne les caract´eristiques techniques de l’ADV Vector :
(a) (b)
Figure 2.9: Sch´ema d’une configuration de mesure avec un ADV, (a) : Verti- cale, (b) : Horizontale
2.3.4
Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP)
Un ADCP de type Aquadopp Profiler (HR) est ´egalement utilis´e pour r´ealiser des profils de vitesse `a haute r´esolution avec une fr´equence d’onde porteuse de 2M Hz
en mode HR et de 1M Hz en mode non HR. Ces profils sont obtenus par une
subdivision de la colonne d’eau en plusieurs couches dans la gamme de port´ee de l’appareil (3m en mode HR et 6m en mode non HR). L’appareil mesure la vitesse `
a chaque ”ping” ´emis. Cette mesure est fortement empreinte d’incertitude, ce qui conduit `a moyenner plusieurs ”pings” pour r´eduire l’incertitude sur la mesure de vitesse. De plus, on peut choisir de n’enregistrer la mesure que pour une fr´equence de mesure pr´ed´efinie. Dans notre cas par exemple plusieurs types de configurations ont ´et´e utilis´ees (voir annexe C.1,C.2). Le profileur est un appareil adapt´e pour l’´etude de la couche limite du fond dans les milieux lacustre (configuration tˆete vers le haut) et aussi pour l’´etude la couche de surface (interface entre vent-eau) avec une configuration tˆete vers le bas. Les caract´eristiques de l’Aquadopp Profiler (HR) sont donn´ees dans la figure 2.10.
Caract´eristiques :
– Gamme de mesure :±10m/s – Fr´equence d’´emission des
pings : en mode continu (1 Hz) et mode burst (8 Hz).
– Nombre de cellules : 128 max. – Pr´ecision : ±0.5cm/s.
– Port´ee max : 3m en mode HR et 6m en mode non HR
(a) (b)
Figure 2.10: (a) : Photographie d’un ADCP avec une configuration tˆete vers le haut, (b) : caract´eristiques technique de l’Aquadopp Profiler (HR)
2.3.5
Self Contained Autonomous MicroProfiler (SCAMP)
On dispose ´egalement d’un profiler de temp´erature de type SCAMP (voir figure 2.11) con¸cu par la soci´et´e PME, qui permet de mesurer les fluctuations `a petites ´
echelles (1 mm) de temp´erature, de conductivit´e et de concentration en chloro- phylle `a une fr´equence de 100Hz dans les oc´eans ou les lacs. Ces donn´ees peuvent ˆ
etre utilis´ees pour d´eduire les taux de dissipation de l’´energie cin´etique turbulente dans la colonne d’eau Luketina and Imberger (2001).
Capteurs : – Conductivit´e
(haute r´esolution). – Temp´erature (haute
r´esolution). – Chlorophylle.
(a) (b)
Figure 2.11: (a) : Photographie du SCAMP, (b) : Capteurs ´equipant le SCAMP (mettre les valeurs tableau)
Nous n’allons pas pr´esenter des donn´ees mesur´ees `a l’aide du SCAMP, car l’uti- lisation de l’appareil coupl´e `a l’ADV pour des mesures (vitesse, temp´erature) `a grandes fr´equences a connu quelques probl`emes techniques.