Traitement et analyse de séries chronologiques continues de ...
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Partie 5 – Chapitre 14 : Modèles de type Accumulation-Erosion-Transfert Centk ( nt) k [1: kl 1], CentTot '( nt) Fpentk '( nt) pkl Centk ( nt) l k kl , CentTot '( nt) Eq. 14.59 Une résolution analytique directe n’étant pas possible, une méthode d’optimisation numérique est utilisée pour la détermination de pk l . On peut alors calculer sur le pas de temps les concentrations transportée et déposée pour la classe de particules k l : Ctrans k l ( n t) pk Cent ( nt ) Eq. 14.60 l k l Cdepo ( n t) (1 pk ) Cent ( nt ) k l Eq. 14.61 l k l Les concentrations totales transportées et déposées sont calculées comme suit : Ctrans( n t) CTTot '( nt ) Eq. 14.62 Cdepo( n t) CentTot ( nt ) Ctrans( nt ) Eq. 14.63 Au terme de cette étape, on peut calculer pour chaque classe de sédiments la masse totale de sédiments déposée dans le réseau et disponible pour être érodée au pas de temps suivant : Mr (( n 1) t) Mr ( nt ) Mero ( nt ) Mdepo ( nt ) k Eq. 14.64 k k k avec Mdepo ( n t) Cdepo ( nt ) Q ( nt ) t Eq. 14.65 k k ex 14.3.6 Calcul des concentrations totales transportées en suspension et par charriage A chaque pas de temps, on peut calculer les concentrations transportées en suspension et par charriage pour chaque classe de particules à partir de la concentration totale transportée Ctrans(nΔt) et du nombre de Rouse Z k : Ctransk ( nt ) Csuspk ( n t) Z Ctrans k ( nt ) ( Z Cchark ( n t) Z k k k 1) Eq. 14.66 Eq. 14.67 En appliquant les relations entre les coefficients de rendement total et les coefficients de rendement en suspension η Sk et en charriage η Ck : Z Eq. 14.68 T K S K k ( Z 1) Eq. 14.69 C S K K k avec Z k 1. Les concentrations totales transportées en suspension et par charriage s’écrivent : 248
Partie 5 – Chapitre 14 : Modèles de type Accumulation-Erosion-Transfert Csusp nt) N k Fptrans Ctransk ( nt) Z k ( Eq. 14.70 k1 k Cchar nt) N k Fptrans Ctransk ( nt) ( Z Z 1) k k ( Eq. 14.71 k1 k avec Fptrans k les fractions en concentration de sédiments transportés par classe : Fptrans ( n k Ctransk ( nt) t) Ctrans( nt) Eq. 14.72 On rappelle que si Z k ≤ 1, il n’y a pas de transport par charriage, ce qui se ramène à Z k = 1 et donc : Csusp( n t) Ctrans( nt ) Eq. 14.73 Cchar ( nt ) 0 Eq. 14.74 Dans le cas où il n’y a pas de sédimentation, les fractions Fptrans k sont égales aux fractions des sédiments entrantes calculées dans l’étape 14.3.4. 14.3.7 Transfert des sédiments jusqu’à l’exutoire De manière analogue au transfert pluie-débit (cf. paragraphe 1.3.3.3), le transfert des particules à l’exutoire est modélisé par deux réservoirs linéaires en cascade avec retard. Les transferts des sédiments en suspension et par charriage sont effectués de manière indépendante. Les réservoirs linéaires sont appliqués directement sur la masse entrainée Ms ent , puis la concentration en MES totale à l’exutoire Csusp est estimée comme suit : Msent '( nt ) / t CTS ( nt ) QTS ( nt ) Csusp Q ( nt) Q ( nt) ex TS Eq. 14.75 avec Ms ent ’ la masse de sédiments entrainée transférée à l’exutoire et C TS et Q TS la concentration en MES et le débit de temps sec à l’exutoire. Le modèle de transfert des sédiments comprend donc trois paramètres de calage. Les notations suivantes sont adoptées : to Q : le paramètre de retard du modèle qualité [s] K Q1 : le paramètre du premier réservoir linéaire qualité [s] K Q2 : le paramètre du deuxième réservoir linéaire qualité [s] Les paramètres de calage pour les trois niveaux de complexité NC1, NC2 et NC3 du modèle qualité sont récapitulés dans le Tableau 14.3. 249
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Partie 5 – Chapitre 14 : Modèles <strong>de</strong> type Accumulation-Erosion-Transfert<br />
<br />
Centk<br />
( nt)<br />
k<br />
[1:<br />
kl<br />
1],<br />
CentTot<br />
'( nt)<br />
Fpentk<br />
'( nt)<br />
<br />
<br />
pkl<br />
Centk<br />
( nt)<br />
l<br />
k kl<br />
,<br />
<br />
CentTot<br />
'( nt)<br />
Eq. 14.59<br />
Une résolution analytique directe n’étant pas possible, une métho<strong>de</strong> d’optimisation<br />
numérique est utilisée pour la détermination <strong>de</strong> pk l . On peut alors calculer sur le pas <strong>de</strong> temps<br />
les concentrations transportée <strong>et</strong> déposée pour la classe <strong>de</strong> particules k l :<br />
Ctrans<br />
k l<br />
( n t)<br />
pk Cent<br />
( nt<br />
)<br />
Eq. 14.60<br />
l<br />
k l<br />
C<strong>de</strong>po ( n t)<br />
(1 pk ) Cent<br />
( nt<br />
)<br />
k l<br />
Eq. 14.61<br />
l<br />
k l<br />
Les concentrations totales transportées <strong>et</strong> déposées sont calculées comme suit :<br />
Ctrans( n t)<br />
CTTot '( nt<br />
)<br />
Eq. 14.62<br />
C<strong>de</strong>po( n t)<br />
CentTot ( nt<br />
) Ctrans(<br />
nt<br />
)<br />
Eq. 14.63<br />
Au terme <strong>de</strong> c<strong>et</strong>te étape, on peut calculer pour chaque classe <strong>de</strong> sédiments la masse totale <strong>de</strong><br />
sédiments déposée dans le réseau <strong>et</strong> disponible pour être érodée au pas <strong>de</strong> temps suivant :<br />
Mr (( n 1) t)<br />
Mr ( nt<br />
) Mero ( nt<br />
) M<strong>de</strong>po ( nt<br />
)<br />
k<br />
Eq. 14.64<br />
k<br />
k<br />
k<br />
avec<br />
M<strong>de</strong>po ( n t)<br />
C<strong>de</strong>po ( nt<br />
) Q<br />
( nt<br />
) t<br />
Eq. 14.65<br />
k<br />
k<br />
ex<br />
14.3.6 Calcul <strong>de</strong>s concentrations totales transportées en suspension<br />
<strong>et</strong> par charriage<br />
A chaque pas <strong>de</strong> temps, on peut calculer les concentrations transportées en suspension <strong>et</strong> par<br />
charriage pour chaque classe <strong>de</strong> particules à partir <strong>de</strong> la concentration totale<br />
transportée Ctrans(nΔt) <strong>et</strong> du nombre <strong>de</strong> Rouse Z k :<br />
Ctransk<br />
( nt<br />
)<br />
Csuspk<br />
( n<br />
t)<br />
<br />
Z<br />
Ctrans<br />
k<br />
( nt<br />
) (<br />
Z<br />
Cchark<br />
( n<br />
t)<br />
<br />
Z<br />
k<br />
k<br />
k<br />
1)<br />
Eq. 14.66<br />
Eq. 14.67<br />
En appliquant les relations entre les coefficients <strong>de</strong> ren<strong>de</strong>ment total <strong>et</strong> les coefficients <strong>de</strong><br />
ren<strong>de</strong>ment en suspension η Sk <strong>et</strong> en charriage η Ck :<br />
Z<br />
Eq. 14.68<br />
T<br />
K<br />
S<br />
K<br />
k<br />
( Z 1)<br />
Eq. 14.69<br />
C<br />
S<br />
K<br />
<br />
K<br />
k<br />
avec Z<br />
k<br />
1.<br />
Les concentrations totales transportées en suspension <strong>et</strong> par charriage s’écrivent :<br />
248