Impact de l'urbanisation sur la réponse hydrologique des bassins versants urbains PDF Download
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Author: Bahar Salavati
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Languages : en
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Book Description
L'urbanisation a de multiples impacts sur les processus hydrologiques. A l'échelle du bassin versant, ces impacts sont difficiles à quantifier et les résultats de la littérature sur ce sujet sont assez disparates. L'objectif de cette thèse est d'analyser conjointement l'évolution de l'urbanisation et l'évolution des écoulements des bassins versants. La détection et la quantification des changements d'écoulement potentiellement liés à l'urbanisation des bassins nécessitent de distinguer les changements de débits liés à l'urbanisation de ceux liés à d'autres facteurs de variabilité hydrologique, tels que le climat. Ceci soulève plusieurs questions liées notamment à la relation entre la variabilité du climat et celle de la réponse hydrologique des bassins, et aussi à la détermination d'une mesure de l'urbanisation utile pour l'hydrologie. Pour répondre à ces questions, plusieurs approches ont été testées : 1) Nous avons analysé la fiabilité d'un modèle hydrologique pour simuler l'impact de l'urbanisation. Pour cela, nous avons utilisé la technique des bassins versants appariés : un bassin versant urbanisé proche d'un autre bassin versant non-urbanisé servant de témoin permet d'évaluer l'impact de l'urbanisation sur la réponse hydrologique des bassins. 2) Nous nous sommes également intéressés à la caractérisation de l'urbanisation par des mesures de structure du paysage urbain, en complément de mesures plus classiques (imperméabilité et fraction de surface urbaine). 3) Nous avons ensuite étudié les variables qui expliquent le mieux chaque variable hydrologique de bassin (module et débits caractéristiques de crue et d'étiage. 4) Nous avons enfin utilisé un modèle hydrologique permettant de synthétiser le comportement du bassin versant au cours e son urbanisation.Les résultats ont montré que l'approche par modélisation hydrologique permettait de quantifier d'une façon satisfaisante l'impact du changement d'occupation du sol. Cette approche par modélisation donne des résultats proches de celle par bassins appariés. La thèse met également en évidence que l'impact de l'urbanisation sur la réponse hydrologique du bassin versant reste difficile à généraliser. En effet, une majorité de bassins versants urbains ne présente pas de tendance significative sur les caractéristiques hydrologiques analysées (débits caractéristiques de crue et d'étiage). Enfin, les caractéristiques de fragmentation du paysage urbain fournissent des éléments complémentaires aux mesures plus classiques de l'urbanisation.
Author: Bahar Salavati
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L'urbanisation a de multiples impacts sur les processus hydrologiques. A l'échelle du bassin versant, ces impacts sont difficiles à quantifier et les résultats de la littérature sur ce sujet sont assez disparates. L'objectif de cette thèse est d'analyser conjointement l'évolution de l'urbanisation et l'évolution des écoulements des bassins versants. La détection et la quantification des changements d'écoulement potentiellement liés à l'urbanisation des bassins nécessitent de distinguer les changements de débits liés à l'urbanisation de ceux liés à d'autres facteurs de variabilité hydrologique, tels que le climat. Ceci soulève plusieurs questions liées notamment à la relation entre la variabilité du climat et celle de la réponse hydrologique des bassins, et aussi à la détermination d'une mesure de l'urbanisation utile pour l'hydrologie. Pour répondre à ces questions, plusieurs approches ont été testées : 1) Nous avons analysé la fiabilité d'un modèle hydrologique pour simuler l'impact de l'urbanisation. Pour cela, nous avons utilisé la technique des bassins versants appariés : un bassin versant urbanisé proche d'un autre bassin versant non-urbanisé servant de témoin permet d'évaluer l'impact de l'urbanisation sur la réponse hydrologique des bassins. 2) Nous nous sommes également intéressés à la caractérisation de l'urbanisation par des mesures de structure du paysage urbain, en complément de mesures plus classiques (imperméabilité et fraction de surface urbaine). 3) Nous avons ensuite étudié les variables qui expliquent le mieux chaque variable hydrologique de bassin (module et débits caractéristiques de crue et d'étiage. 4) Nous avons enfin utilisé un modèle hydrologique permettant de synthétiser le comportement du bassin versant au cours e son urbanisation.Les résultats ont montré que l'approche par modélisation hydrologique permettait de quantifier d'une façon satisfaisante l'impact du changement d'occupation du sol. Cette approche par modélisation donne des résultats proches de celle par bassins appariés. La thèse met également en évidence que l'impact de l'urbanisation sur la réponse hydrologique du bassin versant reste difficile à généraliser. En effet, une majorité de bassins versants urbains ne présente pas de tendance significative sur les caractéristiques hydrologiques analysées (débits caractéristiques de crue et d'étiage). Enfin, les caractéristiques de fragmentation du paysage urbain fournissent des éléments complémentaires aux mesures plus classiques de l'urbanisation.
Author: Mohamed Saadi
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Afin de déterminer l'impact hydrologique de l'étalement urbain à venir, la modélisation hydrologique est très utile car elle permet de traduire les scénarios d'urbanisation en scénarios hydrologiques en tenant compte de la variabilité climatique. Malgré la diversité actuelle des modèles hydrologiques applicables sur les bassins urbanisés, ces modèles sont en général développés sur un nombre limité de bassins versants, ce qui pose la question de leur robustesse. L'objectif de cette thèse est de chercher une structure de modèle hydrologique capable de reproduire la relation pluie-débit pour un large échantillon de bassins versants urbanisés, situés en France et aux États-Unis, et caractérisés par différents niveaux d'étalement urbain. Pour ce faire, nous sommes partis d'une structure de modèle conceptuel (GR4H), fonctionnant au pas de temps horaire mais non dédiée aux bassins versants urbanisés. Pour arriver à nos objectifs, nous avons considéré quatre étapes : (1) la collecte et la préparation d'un large échantillon de données pour plus de 2000 bassins versants situés en France et aux États-Unis. L'analyse de la variabilité des coefficients de ruissellement de 852 bassins nord-américains a montré une dépendance non seulement au taux moyen d'imperméabilité totale (TIA), mais aussi aux conditions d'humidité du sol quel que soit le niveau d'étalement urbain du bassin versant ; (2) le test de la structure de départ sur les bassins fortement urbanisés. Cette étape a montré l'aptitude des paramètres du modèle GR4H à traduire les spécificités du comportement hydrologique en contexte urbanisé ; (3) la régionalisation des paramètres de la structure de départ GR4H pour les lier à la fraction du couvert urbain. Les relations de régression obtenues ont été performantes mais peu sensibles à la caractérisation du couvert urbain ; (4) la modification pas-à-pas de la structure de GR4H en rajoutant le ruissellement sur les surfaces imperméables, et en variant le partage entre écoulement rapide et écoulement lent en fonction de chaque bassin. L'évaluation de ces modifications sur 273 bassins versants urbanisés a indiqué une amélioration de la simulation des écoulements surtout lors des périodes sèches et des périodes de crue. Les paramètres rajoutés ont montré une forte dépendance au taux moyen d'imperméabilité totale. Les travaux de cette thèse montrent un exemple de démarche constructive de développement de modèle hydrologique, par laquelle nous avons réussi à améliorer la représentation de l'urbanisation au sein du modèle tout en obtenant de meilleurs résultats en comparant avec des séries observées. Un effort de régionalisation de la nouvelle structure en exploitant des mesures de fragmentation du paysage urbain permettra une étude d'impact de différents schémas d'urbanisation future sur la réponse hydrologique.
Author: Sonja Jankowfsky
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La densification actuelle de l'urbanisation conduit à un changement d'occupation du sol et du réseau de drainage en zone péri-urbaine. L'écoulement est concentré dans des fossés ou des réseaux d'assainissement et ainsi accéléré. Ces phénomènes peuvent avoir des conséquences importantes pour les nappes et les cours d'eau, comme par exemple l'aggravation des crues et des sécheresses et l'altération de la qualité chimique et/ou biologique du milieu. Sous la pression réglementaire (Directive Cadre Européenne sur l'Eau) et la demande sociale, les gestionnaires sont donc confrontés à des choix complexes en terme d'aménagement. Ainsi, il est nécessaire de mettre au point des méthodes et des modèles capables de quantifier l'impact de l'augmentation de l'urbanisation sur la vulnérabilité des hydro-systèmes péri-urbains. Dans ce travail, nous formulons l'hypothèse qu'une modélisation hydrologique spatialisée continue, prenant explicitement en compte les objets des paysages périurbains (parcelles urbaines, agricoles, forestières, haies,..) et les éléments déterminant les chemins de l'eau (topographie, mais aussi réseaux d'assainissement ou de routes) peut aider à comprendre et hiérarchiser le rôle des différents objets du paysage sur la réponse hydrologique. Pour ce faire, le modèle distribué PUMMA (Peri-Urban Model for landscape Management) adapté aux bassins versants péri-urbains, a été développé dans le cadre de cette thèse. Il consiste en une intégration du modèle existant URBS, décrivant des processus hydrologiques urbains à l'échelle d'une parcelle cadastrale, dans la plate-forme de modélisation LIQUID, qui contient déjà des modules représentants des processus hydrologiques en zone rurale. PUMMA a également été complété par de nouveaux modules simulant les déversoirs d'orage, les bassins de rétention et le transfert du ruissellement de surface. Le modèle suit une approche orientée objet dans laquelle le paysage est divisé en mailles irrégualières, correspondant aux parcelles cadastrales en zone urbaine et aux unités de réponse hydrologiques (HRUs) en zone rurale. Afin de pouvoir appliquer le modèle à l'échelle d'un bassin versant, des méthodes automatiques pour la préparation des données géographiques ont été mises au point. De plus, une méthode a été développée pour déterminer les contours de bassins versants péri-urbains, en distinguant les surfaces contributives de temps sec et humide. Le modèle a été appliqué au bassin versant de la Chaudanne, un sous-bassin de l'Yzeron, situé en zone péri-urbaine lyonnaise pour deux années en conditions contrastées (sèche et humide). Les paramètres du modèle ont été spécifiés à partir des observations disponibles et des données de la littérature. Les résultats montrent un comportement du modèle réaliste et une aptitude à représenter les comportements différents en période sèche et humide, en lien avec des degrés de saturation des sols différents, même si les pics de débits d'été sont en général surestimés. Différents tests de sensibilité sur certains processus/paramètres montrent l'importance des processus urbains sur la réponse hydrologique du bassin, comme en particulier la génération de ruissellement de surface par les surfaces imperméables et naturelles urbaines, le drainage de l'eau du sol par les réseaux d'assainissement et les connexions entre les îlots urbains et le réseau hydrographique naturel et artificiel. L'épaisseur des sols et la conductivité hydraulique à saturation latérale jouent aussi un rôle important sur la dynamique du débit de base. Nous montrons aussi le potentiel du modèle pour tester différents scenarii d'aménagement ou de gestion des eaux pluviales.
Author: Ndjama Josephine
Publisher: Editions Universitaires Europeennes
ISBN: 9783841742339
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Languages : fr
Pages : 224
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La demographie galopante et l'urbanisation croissante du Cameroun posent de nombreux problemes de pollution dans les ecosystemes urbains. Cette pollution est visiblement plus accentuee dans les grandes metropoles du Cameroun ainsi que ces impacts nefastes sur l'environnement. Pour repondre a ces preoccupations, la presente recherche a ete menee dans le bassin versant de la Mgoua a Douala par une etude socio-economique, ensuite l'analyse des parametres physico-chimiques et microbiologiques des eaux et des sediments. Il apparait que la plupart des populations s'approvisionnent dans les puits. Les resultats obtenus presentent des nombreux cas de maladies hydriques ainsi que celles de la peau. Les cours d'eau et les puits sont plus pollues que les effluents. Les pollutions fecales des cours d'eau et des puits sont principalement ou entierement d'origine humaine, alors que dans les effluents, ont une origine incertaine. Les parametres physico-chimiques ont pour la plupart des teneurs tres superieures aux normes indiquees par l'OMS. La normalisation a la croute continentale superieure revele des anomalies negatives sauf, dans le puits de Tergal ou le Ni presente une anomalie positive.
Author: FABRICE.. RODRIGUEZ
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Languages : fr
Pages : 196
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Book Description
L'ETUDE DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT URBAIN NON INSTRUMENTE NECESSITE LA CONNAISSANCE DE NOMBREUSES CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET GEOMETRIQUES DE LA VILLE. CETTE CONNAISSANCE EST AUJOURD'HUI FACILITEE PAR L'EMERGENCE DES BANQUES DE DONNEES URBAINES, ET PAR LE DEVELOPPEMENT DES SYSTEMES D'INFORMATION GEOGRAPHIQUES (SIG). DANS CE TRAVAIL EST REALISEE UNE ANALYSE HYDROLOGIQUE DU MILIEU URBAIN A L'AIDE DE CES BANQUES DE DONNEES ; DES APPLICATIONS UTILES POUR LA MODELISATION HYDROLOGIQUE EN SONT DEDUITES. LA PREMIERE PARTIE PRESENTE LES ELEMENTS FORTS A PARTIR DESQUELS LA DESCRIPTION DU MILIEU URBAIN EST ABORDEE, LA PARCELLE CADASTRALE ET LA VOIRIE, ET LE RAPPORT DE CES ELEMENTS A L'HYDROLOGIE. LES BASSINS VERSANTS NANTAIS SUR LESQUELS LA DEMARCHE S'APPUIE Y SONT EGALEMENT DECRITS. LA SECONDE PARTIE EST BASEE SUR L'UTILISATION DES BANQUES DE DONNEES DE LA VILLE DE NANTES ; ELLE DEMONTRE LA PERTINENCE DES SIG POUR ANALYSER LE MILIEU URBAIN, ET INTRODUIT DES APPLICATIONS CONCRETES TELLES QUE LA DELIMITATION AUTOMATIQUE DU BASSIN VERSANT. LA TROISIEME PARTIE CONSISTE EN L'ETUDE DE LA REPONSE HYDROLOGIQUE D'UN BASSIN VERSANT URBAIN A UNE PLUIE IMPULSIONNELLE ; DES HYDROGRAMMES UNITAIRES MORPHOLOGIQUES, BASES SUR LA DISTRIBUTION SPATIALE DES TEMPS D'ARRIVEE A L'EXUTOIRE, Y SONT DETERMINES. CES HYDROGRAMMES SONT EVALUES PAR RAPPORT A DES METHODES RECONNUES D'IDENTIFICATION DE LA FONCTION DE TRANSFERT : LA DPFT ET LE GIUH. IL APPARAIT QUE CETTE REPONSE HYDROLOGIQUE IMPULSIONNELLE VARIE EN FONCTION DE LA SOLLICITATION PLUVIOMETRIQUE, ET EST ASSOCIEE A LA VARIATION DU TAUX DE REMPLISSAGE DES COLLECTEURS DU RESEAU D'ASSAINISSEMENT.
Author: Floriane Morena
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Languages : fr
Pages : 243
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Book Description
Ce travail de thèse consiste à développer un modèle hydrologique spécifique aux bassins versants urbains capable de représenter de manière distribuée les processus physiques importants en milieu urbain et pourtant souvent négligés dans les modèles classiques, tels que l'évapotranspiration, l'infiltration directe d'eau du sol dans les réseaux ou l'évolution temporelle du niveau de saturation dans le sol. Le modèle URBS (Urban Runoff Branching Structure) est basé sur les informations disponibles dans les Banques de Données Urbaines, à l'échelle de l'Elément Hydrologique basé sur la parcelle cadastrale. L'étude de sensibilité du modèle aux paramètres d'entrée montre l'influence d'un paramètre d'infiltration directe dans les réseaux et de la conductivité hydraulique à saturation du sol. Le modèle est appliqué à plusieurs bassins urbains afin de tester la pertinence des résultats. Les bassins versants de Rezé (4.6 ha) et des Gohards (178 ha) permettent d'évaluer les débits simulés à l'exutoire ainsi que les niveaux de saturation simulés par comparaison aux mesures correspondantes. Les possibilités d'application du modèle URBS sont nombreuses, notamment pour contribuer au développement d'un outil d'aide à l'aménagement des bassins urbains, par exemple en représentant l'influence des techniques alternatives en assainissement pluvial à l'échelle des bassins versants. Le modèle URBS permettant de prendre en considération la distribution spatiale des précipitations, des images radar à résolution spatiale très fine (250 m) sont exploitées pour illustrer l'influence de la variabilité spatiale des précipitations sur la réponse hydrologique de bassins versants urbains réels et fictifs. Une approche théorique permet de quantifier la variabilité des hydrogrammes en fonction d'une caractérisation statistique de la variabilité des précipitations.
Author: JAMSHID.. SALAHSHOUR DEHCHIALI
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Languages : fr
Pages : 278
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Book Description
ACTUELLEMENT, A LA PERIPHERIE DES AGGLOMERATIONS, SE DEVELOPPE UNE FORME URBAINE PARTICULIERE, CONSTITUEE D'UN MELANGE D'HABITAT INDIVIDUEL PLUS OU MOINS DIFFUS, DE ZONES D'ACTIVITE ET DE COMMERCE, ETC., OCCUPANT PEU A PEU DES ZONES CULTIVEES OU NATURELLES. LES BASSINS VERSANTS POSSEDANT CE TYPE D'OCCUPATION DES SOLS, QUE NOUS QUALIFIERONS DE PERIURBAINS, ONT UN FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE SPECIFIQUE. CE FONCTIONNEMENT EST CARACTERISE PAR LA COEXISTENCE DE DEUX TYPES DE SURFACES AUX COMPORTEMENTS TRES DIFFERENTS ET DE DEUX SYSTEMES D'ECOULEMENT EN INTERACTION (LE RESEAU HYDROGRAPHIQUE NATUREL ET LE RESEAU D'ASSAINISSEMENT PLUVIAL). L'OBJET DE CETTE ETUDE EST LA MISE AU POINT D'UN MODELE PERMETTANT LA REPRESENTATION DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE DES BASSINS VERSANTS PERIURBAINS, EN PARTICULIER VIS-A-VIS DES PHENOMENES DE RUISSELLEMENT. LE MODELE DEVRA ETRE CAPABLE DE REPRESENTER DE FACON CONTINUE L'EVOLUTION DU COMPORTEMENT DU BASSIN VERSANT AU FUR ET A MESURE DE SON URBANISATION. LE MODELE PROPOSE SE COMPOSE DE TROIS MODULES : UN MODULE URBAIN, UN MODULE RURAL ET UN MODULE DEVERSOIR D'ORAGE. LE MODULE URBAIN REPRESENTE LE FONCTIONNEMENT DE LA PARTIE URBAINE DU BASSIN VERSANT PERIURBAIN, LE MODULE RURAL CELUI DE LA PARTIE RURALE, ET LE MODULE DEVERSOIR D'ORAGE PERMET D'ESTIMER LA QUANTITE D'EAU DU RESEAU URBAIN QUI SE DEVERSE DANS LE MILIEU RURAL. L'ETUDE DE SENSIBILITE DU MODELE, EFFECTUEE POUR DIFFERENTS TYPES DE PLUIES (FAIBLE, MOYENNE ET FORTE) A PERMIS DE REDUIRE A 12 LE NOMBRE DE PARAMETRES DE CALAGE. LE MODELE A ENSUITE ETE CALE ET VALIDE EN UTILISANT LES DONNEES HYDROLOGIQUES DE QUATRE SITES EXPERIMENTAUX (DEUX SITES URBAINS, UN SITE RURAL ET UN SITE PERIURBAIN). LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QUE LE MODULE URBAIN SIMULE TRES BIEN LA TRANSFORMATION DE LA PLUIE EN ECOULEMENT POUR LES PLUIES FAIBLES ET MOYENNES. LE MODULE RURAL SIMULE DE FACON SATISFAISANTE LA REPONSE HYDROLOGIQUE DE LA PARTIE RURALE. ENFIN, L'ENSEMBLE DU MODELE DONNE DES RESULTATS EGALEMENT SATISFAISANTS POUR LES PLUIES FAIBLES ET MOYENNES SUR LE BASSIN PERIURBAIN TESTE. EN RAISON DE LA NON DISPONIBILITE DE DONNEES OBSERVEES SUR DES PLUIES FORTES, AUCUNE VALIDATION DU MODELE N'A ETE FAITE POUR CE TYPE DE PLUIE.
Author: Mériem Labbas
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les bassins périurbains, constitués de zones urbaines, agricoles et naturelles, sont des bassinsversants complexes à étudier. L'augmentation des surfaces imperméables et les modifications deschemins d'écoulement par les réseaux d'assainissement influencent leur hydrologie. Ces modificationssont notamment liées aux choix de modes de gestion des eaux pluviales : réseaux unitaires,réseaux séparatifs, infiltration à la parcelle, etc. La modélisation hydrologique spatialisée, quirend compte de l'hétérogénéité des bassins versants, est un outil permettant d'évaluer les différentsenjeux en termes d'occupation du sol et de gestion des eaux pluviales. Cependant, peu demodèles ont été construits pour être appliqués aux bassins périurbains, à l'échelle des gestionnaires( ̃ 100 km2) et pour des simulations sur de longues périodes (> 10 ans). La modélisationhydrologique doit donc être adaptée afin de mieux capter les spécificités des milieux périurbainstelles que l'hétérogénéité de l'occupation du sol et la connexion de certaines zones urbaines à unréseau d'assainissement.Ce travail de thèse a consisté à développer un nouvel outil de modélisation adapté à ces problématiques: le modèle distribué horaire J2000P. Ce modèle simule les processus hydrologiquesen milieux ruraux et urbains et prend en compte les réseaux d'assainissement, les connexionsà ces réseaux et les déversements des déversoirs d'orage (DO). Le modèle a été mis en oeuvresur le bassin périurbain de l'Yzeron ( ̃ 130 km2), situé à l'ouest de Lyon. L'évaluation, effectuéeà l'exutoire de différents sous-bassins de tailles et d'occupations du sol différentes, montre desrésultats très encourageants. Le modèle a tendance à sous-estimer le débit mais la dynamiquedes pics est bien représentée tout comme le déversement des DO. Suite aux résultats de l'évaluation,une analyse de sensibilité « pas à pas » du modèle a été réalisée et différentes hypothèsesde fonctionnement du bassin ont été formulées pour améliorer la compréhension du modèle etdes processus représentés. Le modèle a ensuite été utilisé pour tester l'impact de modificationsde l'occupation des sols et/ou de la gestion des eaux pluviales sur la réponse hydrologique. Lemodèle montre que la gestion de l'occupation du sol a moins d'influence sur l'hydrologie dubassin que la gestion du réseau d'assainissement.
Author: Biljana Radojevic
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Languages : fr
Pages : 258
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Book Description
L'objectif de la recherche consiste à évaluer l'influence du développement urbain en particulier, et de la modification des sols en général, sur l'aléa des crues. L'étude porte sur le bassin versant de l'Yzeron. Il s'agit d'un bassin versant de taille moyenne (150 km2), situé à l'ouest de Lyon, où l'on rencontre un évolution rapide et hétérogène de l'urbanisation, laquelle se développe le plus souvent sous forme de petits centres urbains autour des anciens villages et se structure autour des axes de circulation principaux. Concernant le site d'étude, il semble que l'augmentation observée des crues soit due à une conjonction de causes qui jouent toutes dans le même sens (pluviosité plus forte dans les années 90 que dans les années 70 et modification de l'occupation des sols), sans qu'une seule de ces causes ne soit suffisante à elle seule pour expliquer la totalité du phénomène. Sur le plan méthodologique, deux enseignements majeurs peuvent être tirés de cette recherche : - L'utilisation d'un modèle de simulation correctement calé sur des séries de mesures de bonne qualité permet dans une certaine mesure de s'affranchir des fluctuations inter-annuelle de la pluviosité et d'isoler l'influence de l'urbanisation sur le régime des crues. - L'analyse des écarts entre les courbes QCX au moyen de tests statistiques présente l'avantage de permettre la comparaison des propriétés statistiques des séries de crues en s'affranchissant d'une partie des difficultés dues aux écarts entre mesures et résultats de simulation.
Author: Ioulia Tchiguirinskaia
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Category : Ecosystem management
Languages : en
Pages : 174
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