Analyse de la relation concentration vs débit d'eau : méthodologie

Analysis of suspended particle matter concentration rating curves: methodology

UMR6118 Géosciences Rennes CNRS/Université de Rennes 1
e-mail: alain.crave@univ-rennes1.fr

Résumé

La corrélation empirique entre la concentration en matière en suspension, C, et le débit d'eau, Q, est souvent utilisée pour pallier le manque de données in-situ. Cette approche nécessite cependant une base de données conséquente et une méthodologie d'analyse appropriée. Bien souvent, la dispersion des points sur les graphiques est importante et, de ce fait, le calage des paramètres des modèles de régression imprécis. Afin de diminuer la dispersion des nuages de points, il est fondamental de respecter au mieux la relation supposée causale entre C et Q. Ceci nécessite de connaître l'hydrologie du bassin versant étudié et d'identifier les parts respectives de Q qui a priori engendrent ou non de l'érosion, notamment la prise en compte ou non des débits issus du sous-sol. Une fois cette phase de l'analyse faite, l'approche empirique prend son sens et se focalise sur les débits impliqués dans l'érosion sur le bassin versant. Il est dès lors possible d'appliquer des formalismes simples pour modéliser des fonctions de transfert au sein du réseau hydrographique et de définir : les seuils de mobilité des sources de sédiments, les déphasages temporels entre les réponses des différentes sources, la dynamique des stocks de sédiment disponibles et la fonction de mélange qui en résulte. Si cette approche s'écarte de l'approche purement empirique, elle permet néanmoins de poser des hypothèses explicatives pour mieux comprendre les données (C, Q).

Abstract

Rating curve technique between suspended particle matter concentration C and water discharge Q is often used to estimate sediment concentrations and fluxes when in-situ measurements are lacking. This requires significant datasets with appropriate fitting procedures. However, a large dispersion of plotted data induces large uncertainties in the determination of the rating model parameters. In addition to errors from measurement sources and non-univocal trends, a large part of the dispersion of the plots results from a non respect of the underlying hypothesis of causality between C and Q. A correct rating curve methodology should consider only the part of Q that leads to erosion. First, this requires the definition of the source, and the magnitude, of discharge that will generate erosion, and second, the implementation of a mixing model to fix the dilution rate at a specific location in the channel network. Both conditions require a good knowledge of the hydrological context of the studied watershed. Once these steps have been carried out, the fitting procedure can be applied and should be performed carefully, with the identification of the likely threshold of discharge between the erosion processes. This methodology should be applied at least to improve our knowledge of the physical significance of the rating parameters.