Étude expérimentale et numérique du ruissellement de surface : effets des variations d'intensité de la pluie. Application à une parcelle de vigne en Cévennes-Vivarais. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Experimental and modelling study of surface runoff : effect of rainfall intensity variations. Application to a vineyard plot in Cévennes-Vivarais.

Étude expérimentale et numérique du ruissellement de surface : effets des variations d'intensité de la pluie. Application à une parcelle de vigne en Cévennes-Vivarais.

Résumé

Through a cross-disciplinary approach, a study of the rain-dynamics and hillslope-length effects on runoff was carried out at plot scale. To achieve this, a vineyard plot in Ardèche was instrumented in order to implement runoff experiments under simulated and natural rainfall. Laboratory rainfall simulations completed this experimental ensemble via a reproducible artificial porous medium made of ceramic bricks. A distributed physically based model (PSEM_2D) was utilized and a conceptual model constituted of triangular section basins was created to reproduce the observed runoff. In steady regime, field rainfall simulations showed that runoff intensity do not depend on collected slope length. The responsibility of transitional regime on the non proportionality of runoff volume with slope length is put forward. Steady regime infiltration increase with rainfall intensity was observed in the field and in the laboratory. With microtopography, modeling results showed that a punctual hydraulic conductivity increase with elevation could explain the observed infiltration variation range in the field. An intermittent rainfall creates more runoff than a continuous rainfall of the same mean intensity as the simulated rainfall experiences showed. However, this effect was softened for heavy intensities due to the infiltration increase with rainfall intensity and to the superficial detention infiltrated between two flushes (estimated by the intermittent runoff deficit between intermittent and continuous rainfalls of same amount). This observation reinforces the use of hyetogram-independent runoff coefficients in hydrological models.
A travers une approche transversale, une étude de l'effet de la dynamique des pluies et de l'effet de la longueur de versant sur le ruissellement est réalisée à l'échelle de la parcelle. Dans cet objectif, une parcelle de vigne en Ardèche est instrumentée afin de mener à bien des expériences de ruissellement sous pluies simulées et sous pluies naturelles. Des simulations de pluie en laboratoire complètent ces expériences à l'aide d'un milieu poreux artificiel reproductible constitué de briques de céramique. Une modélisation du ruissellement est ensuite effectuée par l'utilisation d'un modèle distribué à base physique (PSEM_2D) et par la création d'un modèle conceptuel constitué d'un assemblage de cuvettes de profil triangulaire. En régime permanent, les résultats des simulations de pluie sur le terrain montrent que l'intensité de ruissellement est identique pour toutes les longueurs collectées. La responsabilité du régime transitoire dans la non-proportionnalité du volume ruisselé avec la longueur de versant est mise en évidence. Une augmentation de l'infiltration en régime permanent avec l'intensité de pluie est observée sur le terrain et en laboratoire. En présence de microtopographie, les résultats de la modélisation montrent qu'une augmentation de la conductivité hydraulique avec l'altitude du point considéré peut expliquer la gamme de variation de l'infiltration observée sur le terrain. Une pluie intermittente génère plus de ruissellement qu'une pluie continue de même intensité moyenne selon les expériences sous pluies simulées. Cet effet est cependant fortement atténué aux fortes intensités de par l'augmentation de l'infiltration avec l'intensité de pluie et de par l'infiltration de la détention superficielle entre deux averses (estimée par le déficit de ruissellement par intermittence entre deux pluies intermittente et continue de même cumul). Cette observation valide l'utilisation d'un coefficient de ruissellement indépendamment du hyétogramme dans les modèles.
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Dates et versions

tel-00480779 , version 1 (04-05-2010)

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  • HAL Id : tel-00480779 , version 1

Citer

Matthieu Nicolas. Étude expérimentale et numérique du ruissellement de surface : effets des variations d'intensité de la pluie. Application à une parcelle de vigne en Cévennes-Vivarais.. Hydrologie. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00480779⟩
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