Rapport de stage - DREAL Languedoc-Roussillon

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Mémoire de Travail de Fin d’Etude ENGEES – UDS – DREAL LR temps de travail que cela nécessite (monopolisation d’un agent toute une journée) et d’autre part parce que cela suppose de travailler en continu y compris la nuit. Les publications (BARTHELEMY & GOUBIER, 1991), (VILLENEUVE et al., 2006), (MOATAR et al., 2009), (RABOUILLE et al., 2005), (RABOUILLE et al., 2006), (POGUE & ANDERON, 1995) et (L. WALKER ASSOC., 2008) ont fourni plusieurs courbes de cycles nycthéméraux obtenues par mesure en continu automatisée, et ce dans le cadre d’études particulières sur des cours d’eau ou des plans d’eau. Les paramètres ont été mesurés pour les études sans pour autant être le sujet de celles-ci. Les courbes sont journalières (7 courbes) ou pluri-journalières (22 cycles journaliers pour 4 chroniques de données). On remarque que les cycles ont, pour la grande majorité, une allure régulière et assimilable { une sinusoïde (polynôme d’ordre 6) comme présenté Figure 7 : 52/102 2 1 Figure 7 : Allure générale d'un cycle nycthéméral de l'oxygène (bibliographie) Le cycle ci-dessus est composé d’une phase d’augmentation de la concentration en oxygène pendant la journée (1) et de diminution la nuit (2). Cette allure régulière donne l’idée de reconstruire les cycles nycthéméraux dans leur globalité à partir de 3 mesures faites dans la journée. Vient alors immédiatement la conclusion qu’il est indispensable de connaître l’heure d’occurrence des extrema journaliers pour modéliser l’ensemble de la courbe { partir de trois points : il faut prendre au moins une mesure lors du pic de l’après-midi. Pour la courbe ci-dessus, en prenant les mesures à midi, 19h et minuit (indiqués en rouge sur le graphique), il est possible de calculer les pentes d’augmentation et de diminution de la concentration. Ensuite, en utilisant une simple relation linéaire, il est possible de calculer une estimation de la concentration à 7h. Pour toutes les courbes disponibles, le même travail est effectué en adaptant à chaque fois les heures de prélèvement en fonction de l’heure du maximum. 2
Mémoire de Travail de Fin d’Etude ENGEES – UDS – DREAL LR La Figure 8 présente un des meilleurs résultats de modélisation pour une courbe journalière. Figure 8 : Exemple de modélisation d’un cycle nycthéméral de l’oxygène Dans le cas de cette courbe, les heures de prélèvements supposées sont midi, 19h et minuit. En considérant les valeurs calculées brutes, l’erreur relative sur la variation maximale sur la journée est de 1,79%. Le Tableau 10 ci-dessous présente les informations si on considère les valeurs une à une. Tableau 10 : Erreurs sur les valeurs de concentration d'oxygène dus à la modélisation Erreur relative pour chaque pas de temps (%) Moyenne 3,01 Maximum 7,46 Ecart type 2,20 Si en revanche on raisonne avec la courbe de tendance associée à la série calculée, on constate une forte augmentation du pourcentage d’erreur : il passe à 19,05% (en valeur absolue) pour la variation maximale journalière. Parmi les 29 cycles, 22 présentent une courbe de tendance des données calculées pessimiste (28 si on raisonne à partir des données calculées brutes) : la modélisation maximise la variation journalière maximale. Pour ces cas là, le diagnostic est sévère par rapport à la situation réelle. De même, pour 5 cas parmi les 7 courbes journalières, travailler avec une courbe de tendance réduit les erreurs commises sur la valeur de la variation journalière (pas forcément sur les valeurs ponctuelles). En raison du faible effectif sur lequel des courbes de tendance sont tracées, il est impossible d’affirmer s’il vaut mieux travailler avec une courbe de tendance ou sur les valeurs calculées brutes. Seule une tendance { l’amélioration avec la courbe de tendance peut être notée. Pour terminer, la qualité de la modélisation varie fortement d’un cas { l’autre. Pour un cycle, l’erreur relative due { la modélisation (valeurs calculées brutes) varie de 0% { 72%. La moyenne est de 21,2% avec un écart type de 18,6%. Globalement, le pic du maximum est lissé contrairement au pic du minimum qui est accentué. La méthode montre donc des résultats encourageants. Pour tester et affiner la méthode sur des cours d’eau de type méditerranéens, la même méthode est appliquée à des cycles obtenus par l’agence de l’eau RMC lors d’une campagne spécifique de l’eutrophisation en 2002- 2003. En effet, les cycles obtenus dans la bibliographie correspondaient { des cours d’eau de situations géographiques diverses { l’échelle mondiale (Amérique du Nord, France) ; en 53/102
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