Mise en forme des données dans une optique de modélisation 1 Mise en forme des hydrogrammes

Dans les bassins qui répondent rapidement à la pluie comme celui de Rouffach, la résolution de la pluie (spatiale et temporelle) est cruciale pour la qualité de la simulation. Si la résolution temporelle de la pluie est trop large, il se peut que l’on observe des débits (en mm/h) plus importants que la pluie tombée enregistrée (Grayson et al., 1992) car la dynamique réelle de la pluie aura été lissée sur le pas de temps de mesure, trop grand et cela pose un problème de taille pour l’évaluation future des performances des modélisations. Pour pallier à ce problème il est nécessaire de comparer ce qui est comparable.

Comme on ne saurait faire des hypothèses hasardeuses sur l’évolution de l’intensité de pluie au sein des 6 minutes du pas de mesure, nous préférons lisser les hydrogrammes observés pour pouvoir les comparer aux hydrogrammes calculés sur la base des hyètogrammes enregistrés au pas de temps de 6 minutes.

En pratique, il s’agit de calculer les volumes passés à l’exutoire pour chaque pas de mesure de la pluie par interpolation linéaire trapèze des débits enregistrés (m3/6mn correspondant aux dimensions d’un débit). Les fiches des programmes de mise en forme des hydrogrammes sont présentées en annexe 5. Les débits mis en forme (m3/6mn transformé en m3/h) sont donc constants sur le pas de mesure de la pluie (6mn) (Figure 3- 14).

L’autre avantage de cette mise en forme est de permettre le des fonctions objectifs telles que le Nash puisque les débits modélisés et observés seront donnés aux mêmes instants, ceux de la pluie.

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Figure 3- 14 Interpolation aux pas de temps de mesure de la pluie des débits observés à l’exutoire du bassin versant de Rouffach (Haut-Rhin, France) pour l’événement du 11 juin 2004.

De même, les valeurs de concentration doivent être mises en forme aux pas de temps de la pluie (pas de temps de calcul) pour permettre la comparaison des chémogrammes observé et modélisé.

2.4.2 Mise en forme des chémogrammes

Comme elle nécessite une analyse en laboratoire, la mesure de concentration en pesticide ne peut pas être réalisée en continu. L’échantillonnage est donc discret et la densité d’échantillonnage est contrainte par l’instrumentation en place et le coût d’analyse, 24 échantillons prélevés pour un événement pluvieux étant un maximum. Les valeurs de concentrations ne sont donc pas disponibles à tous les instants de mesure de débit. En réalité, les instants de prélèvement d’eau pour l’analyse des concentrations ne concordent même pas avec des instants de débits enregistrés. Contrairement à Domange (2005) qui associait une valeur de concentration à un débit enregistré, nous reconstituons les chémogrammes en calculant l’instant exact de prélèvement par interpolation linéaire en trapèze des débits enregistrés, un prélèvement ayant lieu pour un volume passé de 8 m3. La valeur de concentration analysée est donc associée à une valeur de débit interpolée. Le programme de replacement dans le temps des échantillons prélevés est présenté en annexe 5.

La mise en forme pour la modélisation de ces données brutes correspond, comme pour les débits, au lissage des données disponibles sur le pas de calcul de 6 minutes. Nous calculons donc la masse de pesticide transférée à l’exutoire durant le pas de temps de la pluie (g/6mn correspondant aux dimensions d’un flux) et nous la divisons par le volume passé correspondant calculé précédemment (en m3/6mn) pour en déduire la concentration moyenne observée sur le pas de temps de calcul.

Les données de concentration étant disponibles à une fréquence plus faible que les mesures de débit il faut choisir une méthode de calcul de flux pour le pas de temps 6 0 50 100 150 200 250 0 1 2 3 4 5 6 0 50 100 150 200 250 Intensités de pluie (mm/6mn) Débits enregistrés (m3/h) Débits interpolés (m3/h)

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minutes de la pluie parmi les méthodes existantes (Salles et al., 2006, Schleppi et al., 2006). La méthode classique consiste à interpoler linéairement les concentrations mesurées aux pas de mesure du débit. Nous calculons alors le flux instantané pour chaque instant de mesure du débit et nous intégrons cette courbe de flux instantanés pour obtenir une masse transitée à l’exutoire pour une durée donnée.

Nous intégrons alors la courbe de flux instantanés de la même manière que précédemment pour la courbe des débits observés, pour chaque pas de temps de mesure de la pluie, afin d’obtenir une masse transitée à l’exutoire sur 6mn. En divisant cette masse par les volumes (m3/6mn) obtenus précédemment dans la mise en forme des débits, nous obtenons la concentration, constante, pour chaque pas de mesure de la pluie (6mn) (Figure 3- 15 pour l’événement du 11 juin 2004). Le programme de mise en forme des concentrations figure en annexe 5.

Figure 3- 15 Interpolation aux pas de temps de mesure de la pluie des concentrations en glyphosate observées à l’exutoire du bassin versant de Rouffach (Haut-Rhin, France) pour l’événement du 11 juin 2004.

Les erreurs sur les variables de sortie du système (débit et concentration en diuron, glyphosate et AMPA à l’exutoire du bassin versant de Rouffach) ont donc été estimées et les variables sont mises en forme pour pouvoir être comparées aux variables de sortie des modèles utilisés. Les deux modèles conceptuels utilisés, global et distribué, sont présentés dans la suite.

0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 14 Concentrations analysées (µ g/L) Concentrations interpolées (µg/L) Débits enregistrés (m3/h) Débits interpolés (m3/h) Débits aux instants de

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