2.2 c) Evapotranspiration

Théorie et choix des méthodes

Le processus d’évapotranspiration contient le phénomène d’évaporation de l’eau et de la transpiration de l'eau par la végétation et les sols. Dans notre cas, la zone d’étude doit être divisée en cinq sous systèmes(prairies,surface cultivée,marais,étangs,zone urbaine ou ville) pour ainsi estimer leur évapotranspiration selon des méthodes et des paramètres adaptés. Deux méthodes ont été choisies parmi une diversité de méthodes semi-empiriques pour estimer l'évapotranspiration.

 Evapotranspiration: Méthode FAO

La méthode FAO (Food and Agriculture Organization) est basée sur la formule empirique de l'évapotranspiration de Penman-Monteith et permet de calculer l'évapotranspiration de référence à partir de données météorologiques et des coefficients culturaux. On rappelle que l'évapotranspiration de référence est l'évapotranspiration d'une surface de référence(hauteur de couvert supposée de 0,12m,résistance de surface fixe de 70s/m et albédo de 0,23), bien alimentée en eau, qui permet d'éviter de définir une évapotranspiration pour chaque culture,chaque état phénologique et chaque état de stress.

La méthode peut se résumer en quatres étapes:

  1. Caractérisation de paramètres climatiques à partir de la température maximale et minimale journalière (Tmax,Tmin), l'altitute de la zone et la vitesse moyenne du vent u2 à deux mètres du sol.
  2. Calcul du déficit de pression de vapeur dans l'air es - ea. es, pression de vapeur saturante, est déduite à partir de Tmax et Tmin et ea est déduite à partir de l'humidité maximale et minimale RHmax et RHmin.
  3. Calcul du rayonnement net Rn comme étant la différence entre le rayonnement net des ondes courtes Rns et le rayonnement net des ondes longues Rnl. Calcul du flux de chaleur du sol G. ( Il est négligeable pour des calculs journaliers mais pris en compte pour des calculs mensuel)
  4. L'évapotranspiration  de référence est obtenue par combinaison des étapes précédentes selon la formule de Penmman-Monteith.

$ET_0=\large\frac{(0,408\Delta(R_n-G))+\gamma\frac{900}{Tmoy+273}u_2(e_s-e_a)}{\Delta+\gamma(1+0,3u_2)}$

avec ϒ constante psychromètrique, Δ la pente de pression de vapeur et $u_2$ vitesse du vent à 2m d'altitude.

Le calcul basé sur cette équation est à l’évidence non linéaire. Cependant d’après la méthode FAO on peut utiliser des données journalières moyennées sur un mois pour avoir la valeur d’ET0 moyenne mensuelle.

Cette méthode sera utilisée pour l'estimation de l'évapotranspiration de 3 des 5 sous-systèmes.

Les prairies: 300 Ha, on supposera qu'il s'agit d'un couvert de référence.

Les marais: 404 Ha, on supposera qu'il s'agit de zones complètements couvert par des roseaux notamment de type Typha latipholia.Ainsi on multipliera l'ET0 de Penman par 1,6 d'après des études physiologique réalisés autour de cette plante et de son évapotranspiration.(Source: Bilan hydrologique d'un marais littoral: le marais de Moeze, 1991,Revue de Sceinces de l'eau et wikipédia,article évapotranspiration)

Les surfaces agricoles: 1400 Ha(hors zone du Hâble D'ault). Ces surfaces sont principalement constituées de céréales à pailles de type blé. On décide alors de multiplier l'ET0 par le coefficient cultural du blé varaible selon le stade de maturation de celui-ci dans une année. 

Source:http://www.Ardepi.fr

Evaporation: "Combination method of Penmman"

Pour calculer l'évaporation il existe notamment deux types de méthodes. Une méthode dite aérodynamique, qui prend en compte  la vitesse du vent et le déficit de pression de vapeur dans l'air, et une méthode dite du bilan d'énergie qui prend en compte le rayonnement net Rn d'onde courtes et longues et le flux radiatif du sol G. On peut trouver dans la littérature une formule qui permet de combiner ces deux méthodes.

$E=\large\frac{\Delta}{\Delta+\gamma}E_{energie}\frac{\gamma}{\Delta+\gamma}E_{aéro}$

 

avec $\Delta$ "slope of saturation vapour pressure curve"[kPa °C-1] et $\gamma$ le coefficient psychrométrique.

On utilisera cette formule pour le calcul de l'évaporation dans les étangs et dans le tissu urbain avec des formules empiriques adaptées pour Eénérgie et pour Eaéro

Étangs: 61Ha, pour ce sous-système on choisit la formule empirique de Harbeck (1962) pour Eaéro et une simplification de Eénergie.

$E_{aéro}=(1,69.10^{-11})A^{-0,05}u_z(e_s-e_a)$  

en [m/s], avec A la surface de l'étang en km2,uz la vitesse du vent à l'altitude z en m/s et (es-ea) le déficit de vapeur dans l'air en Pa

$E_{énergie}=\large\frac{R_n}{\rho_w\lambda}$

en [m/s] avec $\rho_w$ la masse volumique de l'eau en kg/m3,$\lambda$ la chaleur latente de vaporisation en J/kg.

Tissu urbain:8Ha, on a choisi la formule de Rohwer(1931) pour Eaéro et une formule simplifié qui prend en compte le flux de chaleur du sol G pour Eénergie.

$E_{aéro}=(464.10^{-6})(1+0,6u_z)(e_s-e_a)$ en [mm/jr]

$E_{énergie}=\large\frac{R_n-G}{\rho_w \lambda(1+\beta)}$

en [m/s] avec $\beta=\gamma\frac{T_{max}-T_{min}}{e_s-e_a}$

Résultats

Malgré des coefficients culturaux variables selon la maturité des cultures,les champs agricoles du fait de leur étendue représentent la source majoritaire d'évapotranspiration.On constate que les marais couverts de roseaux sont aussi très représentatifs de l'évapotranspiration de la zone d'étude.Il est à noter que les étangs, bien que moins représentatifs du volume total évapotranspiré de toute la zone,ont une évapotranspiration par unité de surface supérieur que celle des prairies et donc des champs agricoles. En mai(début de maturité du blé,coefficient cultural maximal) par exemple, l'évapotranspiration des étangs est de 5,68mm/jr contre 4,77mm/jr des champs agricoles.

 

2.2 a) Pluie directe sur la zone humide

2.2 b) Ruissellement 

2.2 c) Évapotranspiration 

2.2 d) Estimation de la variation de stock


Accueil du projet
 

2.1 Analyse géographique et climatique

2.2 Estimation des composantes du cycle de l'eau 

2.3 Caractérisation des échanges entre les eaux de surface et le sous sol

2.4 Bilan hydrologique

2.5 Inventaire des habitats et espèces

Étude des Bas Champs et de la zone humide le Hâble d'Ault

1. Présentation de la zone 2. Etat des lieux 3. Estimation des conséquences de la dépoldérisation   4. Conclusions