Binôme 1 : Bilan hydrologique.

Binôme 1: Bilan hydrologique

 

Voici un bref rappel de la zone que nous allons étudier, la haute vallée du Sègre, avec les cinq communes concernées entourées:

       

Dans cette partie du projet, nous allons nous intéresser au bilan hydrologique, ce sujet sera traité par "le binôme 1" constitué de:

- Laurie CAILLOUET (étudiante troisième année ENSIACET département génie des procédés et informatique, option Génie de l'environnement) 

- Nabil  EL MOÇAYD (étudiant troisième année ENSEEIHT département hydraulique et mécanique des fluides, option Génie de l'environnement).

Tout d'abord nous allons vous présenter la situation du travail que nous allons effectuer par rapport à l'ensemble du projet, et surtout, par rapport à la zone d'étude. Puis, nous présenterons les objectifs généraux du bilan et enfin, nous détaillerons les moyens qui seront mis en oeuvre pour étudier le problème.

Dans une dernière partie, nous répondrons aux questions que nous nous sommes posé et nous donnerons un agenda que nous essaierons de suivre tout au long de notre projet sous la forme d'un diagramme de Gantt.

 

 

Contexte de l'étude :

 

Une étude de la gestion en eau dans n'importe quelle région, département, ou même pays commence par une quantification de la ressource en eau. Comme il a été précisé, l'ajout d'une station d'épuration dans la région jouera un rôle sur  la quantité d'eau présente, de même que l'augmentation de la population pendant les saisons estivales. Enfin, l'utilisation en eau en agriculture aura un impact sur l'hydrologie du site. Ce binôme va donc intéresser aux bilans hydrologiques sur le bassin versant de la vallée du Sègre. Voici le bassin que nous allons étudier:

Bassin Versant de la vallée du Sègre

 

La zone entourée en rouge représente les 5 communes précédemment citées.

 

Objectifs :

 

Dans un premier temps, nous avons cerné deux objectifs importants:

  • La mise en place d'un bilan hydrologique afin d'estimer la quantité d'eau disponible et celle qui est consommée dans la région. Ceci nous permettra par la suite de comparer ce bilan avec celui que nous pourrons établir en incluant la STEP, après avoir obtenu les résultats du binôme 3, sur la quantité d'eau en entrée et en sortie de la STEP. Ce bilan hydrologique sera d'abord effectué annuellement, afin de connaître la quantité d'eau disponible. Pour cela, nous devrons estimer les phénomènes tels que l'évaporation, les écoulements de surface, de sub-surface et souterrains ainsi que la quantité de précipitations.

    Les quantités d'eau disponibles seront ensuite comparées aux quantités d'eau utilisées pour la consommation humaine, animale, l'agriculture, les canons à neige, les puits personnels et les différentes stations présentes. Il y aura aussi un débit réservé à l'Espagne.

    Comme nous avons pu le voir précédemment, la région, de par son climat et sa topographie favorable, présente une destination idéale pour les vacances. D'ailleurs, beaucoup d'habitations de la région ne sont pas des résidences principales. Les quantités d'eau utilisées sont donc différentes d'une saison à l'autre. Il nous parait donc important d'effectuer un bilan hydrologique mensuel afin d'estimer les quantités d'eau utilisées lors du pic de consommation, et cela afin de mieux orienter la politique de gestion de l'eau pour ne pas être en pénurie pendant les périodes estivales.​ Nous ajouterons donc un terme de variation de stock dans notre bilan. La variation du stock représentera la variation des quantités d'eau des lacs ou encore de la fonte des neige.
     

  • Finalement, pour permettre au bilan hydrologique de servir le projet de la nouvelle STEP, nous avons décidé d'étudier l'inondabilité de la zone (qui est déjà avérée). Nous avons comme but de modéliser le bassin hydrologique afin d'estimer le débit de pointe et les crues auxquelles nous pouvons nous attendre. Puis, nous allons essayer de créer, selon la topographie du milieu, un bassin de retenue afin d'utiliser l'eau du lit majeur de la rivière pour des utilisations propres à la commune, voir le nettoyage de la STEP.​
     

​​

Méthodologie  

 Afin d'atteindre nos objectifs, nous allons suivre la méthode décrite ci-dessous: 

 

  • La collecte des données:

       L'étape la plus importante sera de collecter les données nécessaires. En effet, pour pouvoir dresser nos bilans hydrologiques, nous devons passer par une première étape de collecte des données.Celles-ci seront de différentes sortes:

  1. ​​Données géophysiques:​​ les données géophysiques seront utiles afin d'estimer les différents paramètres des bilans. Les précipitations devront être quantifiées par des données de pluviométrie, les écoulements seront quantifiés par des données de débit et de géométrie des rivières, de perméabilité et autres caractéristiques des sols (infiltration). Enfin, l'évaporation sera estimée avec des données sur les rayonnements, la température etc... 
  2. ​​​​Données de la Régie sur la consommation: pour clore le bilan, il sera nécéssaire d'obtenir les données concernant la consommation domestique annuelle et mensuelles de la commune, ainsi que la consommation industrielle, comme celle utilisée pour la neige artficielle, et le taux d'urbanisation sur l'ensemble du bassin versant. En dernier lieu, nous utiliserons les données sur la STEP, telles que la quantité d'eau pompée à partir de la source et la quantité d'eau rejetée, et ainsi, comparer avec la quantité d'eau reçue par la STEP.​​

    Une visite de la Régie de la Haute Vallée du Sègre est notamment prévue le 05 février 2013.​
     

  • ​​Traitement des données: 

       Une fois les données acquises, il faudra estimer les grandeurs physiques importantes pour l'évaluation des différents termes des bilans telles que l'évaporation ou l'évapotranspiration ainsi que l'infiltration. Pour cela, plusieurs modèles seront à notre disposition. Nous devrons aussi estimer ou négliger certains termes que nous n'aurons pas pu obtenir grâce aux données. Puis, nous effectuerons des comparaisons avec les bilans annuels sur la consommation et sur les ressources naturelles. Ainsi, nous connaîtrons les quantités en eau disponibles pour chaque saison et pourrons les comparer aux bilans.

 

  • Modélisation hydrologique: 

​​      Une fois que nous aurons récolté et traité les données, il ne nous restera plus qu'a modéliser l'hydrologie du bassin versant. Ceci aura pour effet de nous donner une estimation de la période d'arrivée de la crue ou de la sécheresse. Pour cela, nous utiliserons le logiciel HEC-HMS, qui est en libre utilisation, et qui pourra donc être exploité par la Régie afin de leur permettre de continuer ces travaux et de pouvoir exploiter nos résultats. Enfin, une fois que nous aurons obtenu des ordres de grandeur pour les niveaux d'eau et les débits de pointe, nous effectuerons une simulation des crues à l'aide du logiciel HEC-RAS afin d'estimer la partie de la STEP qui subira la crue.

 

  • Exploitation des résultats:

​​       Finalement, après avoir une idée de ce que la STEP pourra subir comme dégât, nous pourrons discuter avec les autres participants du projet afin d'étudier la géolocalisation des différentes filliales des la station d'épuration. Nous pourrons aussi envisager d'utiliser cette eau de crue avec un bassin de rétention, dans la mesure du possible (à vérifier avec les frontières), ou d'une autre manière, pour des fins énérgétiques, en installant des turbines sur le lit majeur de la rivière pouvant servir à l'alimentation la STEP en éléctricité, ou bien au nettoyage de cette STEP.

Diagramme de Gantt

Diagramme de Gantt

Voici une prévision de notre planning:

 Diagramme de Gantt

 

Planning prévisionnel

Nous voyons que la phase de recherche des données prend une place importante, de même que celle prévoyant de trouver les modèles appropriés pour les différents termes de notre bilan. Ayant déjà travaillé sur des logiciels tels que HEC-HMS, nous pensons que la phase de modélisation des crues prendra moins de temps.