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22/07/2008

Bilan hydrique

Mesurer la hauteur des précipitations en un lieu donné est une indication si on veut rendre compte de l’état d’humidité ou de sécheresse, mais cette mesure ne tient pas compte (sauf corrections imprécises parce que trop générales), de la quantité d’eau qui s’infiltre, ni de celle qui ruisselle, ni de celle qui s’évapore.

Historique
http://medhycos.mpl.ird.fr/en/data/hyd/Drobot/2C.htm

50cc637ad7803d55420964b019ac01f3.gifJ’ai donc pensé à un appareil de mesure dont la coupe schématique ci-contre (Bilan 1) donne un aperçu.(cliquez sur la vignette pour agrandir l’image à sa taille réelle)

Explications

- Un bac à terre rempli ras-bord avec de la terre (T) prise dans la zone à étudier (ras-bord pour ne pas gêner le ruissellement

- Dans le fond une couche de gravier (G) (grains de 8 à 12 mm) draine l’eau infiltrée vers un puisard d’où elle est soutirée au moyen d’un tuyau en forme de siphon inversé (But: garder un certain volume d’eau dans le bac trop peu profond en regard de l’épaisseur normale de terre dans le milieu naturel) (simulation d’une nappe phréatique ?) Un trou (A) évite de siphonner toute l’eau par amorçage du siphon. Cette eau infiltrée est recueillie dans un bac pour être mesurée par une jauge graduée (J2)

 - Entre la terre et le gravier une couche de tissu (N) (nylon ou fibre de verre) évite de colmater le gravier par la terre. - Sur la terre du bac, une toile fine (F) (nylon ou fibre de verre) disperse les grosses gouttes de pluie, et, ainsi, évite la perte de terre par projections - Une gouttière (B) faisant le tour du bac récupère l’eau qui a ruisselé, et la conduit dans un bac pour être mesurée par une jauge graduée (J1)

 - Une protection (S) comportant une ouverture (O) de la dimension du bac protège l’installation d’entrées d’eau de pluie intempestives.

Notes :
1 / Seule la partie du dessin sur fond jaune est solidaire du système de pesée.
2/ Les bacs de récupération peuvent être placés autrement, pourvu que les eaux qu’ils doivent recevoir s’y écoulent facilement.
3/ Ce bac est disposé dans un lieu découvert de façon à recevoir la pluie, et subir les ardeurs du Soleil. Il est placé dans un système permettant sa pesée en continu, au moyen de jauges de contrainte couplées à une électronique permettant d’apprécier des variations aussi petites que le gramme. Cette même électronique autorise la mise à zéro du système au moment de l’installation.

Système de pesée (Bilan 2)
e3110ad9631a6a04a5b7e6263c5aed4d.gifLe bac (B) est un parallélépipède de 50 x 40 cm, soit 2000 cm², d’ouverture. Il est suspendu par des pivots (P3) dans un châssis (C) reposant sur un support (S) par les pivots (P2) et sur la balance (M) par le pivot (P4). Un contrepoids (CP) suspendu au châssis par un pivot (P1) diminue la charge permanente sur P4. Le plan des pivots (P3) est à égale distance du plan des pivots (P2) et de (P4)

Mesures
Du fait du mode de suspension, la force exercée sur le système de pesée (M) est divisé par 2, ce qui équivaut à un pluviomètre de 1000 cm² d’ouverture.

On mesure la quantité d’eau présente dans le bac par la pesée : 1 cm de pluie induit une charge de 1Kg. Si le système de pesée permet d’apprécier le gramme, la hauteur d’eau équivalente est précise à 0,01mm Si on a mis le système à zéro au départ, une pluie augmente le poids, mais l’évaporation l’allège. On pourra alors constater une mesure négative

Une variante (Bilan 3) permet de mesurer l’évaporation de l’eau des lacs, mers et océans.
655cb0ce9991d48f264fb39a647d4cb5.gif Le bac à terre du système précédent est remplacé par un bac (B) qu l’on remplira avec de l’eau du système à étudier. (eau de mer, si c’est le cas) Un récipient (E) solidaire du bac par le support (S) est rempli d’eau douce. Son orifice affleure le plan d’eau du bac et maintient un niveau constant dans ce bac.(Pourquoi de l’eau douce ? R = L’eau qui s’évapore est de l’eau pure, donc pas salée, et si on alimentait le bac en eau de mer, il s’ensuivrait une augmentation de la salinité dans le bac). Un serpentin, dans lequel circule (par une pompe (P) ) de l’eau puisée à la nappe à étudier maintient le bac à la température de cette eau. Des flexibles (F) isolent mécaniquement la partie « pesée » (sur fond jaune) des tuyauteries d’amenée d’eau. Le bac sera disposé dans un lieu aéré, mais sous un abri (A) pour ne pas recevoir les eaux de pluie (on mesure l’évaporation, et non la pluviométrie), et éviter un échauffement intempestif par le soleil.

Note 1: Pour mesurer l’évaporation des océans, les lieux privilégiés sont les îles, plutôt que les rivages.

Note 2: Un autre système beaucoup plus simple pour mesurer
l'évaporation est décrit sur 'Planète Terre' : http://planeteterre.midiblogs.com/archive/2010/10/10/mesu...
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