Influence de la forêt sur le cycle de l'eau : conséquences d'une coupe forestière sur le bilan d'écoulement annuel

Des études menées dans deux petits bassins-versants expérimentaux présentant des couverts végétaux différents (pelouse paturée et forêt d'épicéas) cherchent à préciser le rôle de la forêt sur le déficit d'écoulement dans cette région de moyenne montagne méditerranéenne recevant des pluies abondantes. Après 4 années de mesures, les données sont modifiées par la coupe à blanc de la forêt. Les travaux durent trois étés. La méthode des bilans hydrologiques, qui est utilisée, ne permet pas de proposer avec certitude une valeur pour la différence d'évaporation entre les deux types de couvert végétal. Mais en contrepartie, il semble qu'on puisse conclure avec une certaine sécurité que la coupe à blanc de la forêt augmente l'écoulement annuel d'environ 130/150 mm. Cette valeur proposée de 130/150 mm représente l'effet du déboisement, qui inclut les perturbations du milieu dues aux possages des engins forestiers. Elle n'est évidemment pas assimilable à la différence d'évaporation entre la forêt et un autre type de couvert végétal. L'intérêt et les limites de l'outil bassin-versant pour ce type d'étude est également discuté. (Résumé d'auteur

Contribution à l'étude des desmidiacées de la Suisse

Concerne: région de Ravoire

Formation des crues «cévenoles» dans des bassins élémentaires du Mont Lozère

Les théories classiques concernant les processus générateurs des écoulements rapides permettent mal d'expliquer la soudaineté de la montée de crue dans des petits bassins versants élémentaires, situés sur le versant sud du Mont Lozère (sud du Massif Central, France).Des études portant sur les conditions de genèse de ces crues « cévenoles » ont montré les conditions particulières d'apparition de tels événements: dans ces milieux de moyenne montagne granitique méditerranéenne, les formations superficielles sont peu épaisses et très filtrantes et les abats d'eau considérables; les surfaces saturées, seules capables de générer un ruissellement important, progressent, contrairement à ce qui s'observe habituellement, d'amont en aval des versants; ce type de fonctionnement empêche dans un premier temps toute arrivée d'eau jusqu'au drain principal et ce n'est que lorsque, de proche en proche, l'ensemble du bassin est quasi saturé que la crue se déclenche, entraînant immédiatement des débits importants.Ce modèle de fonctionnement hydrologique se vérifie bien lors de la crue du 22 septembre 1992, responsable de nombreux dégâts et de pertes en vies humaines dans le sud de la France.The southern and western edges of the French « Massif Central » are frequently subject to very high floods, known as « crues cevenoles ». They mainly occur during Autumn, and they are characterized by particularly sudden and high flows. Genesis conditions for these types of floods have been studied in a small experimental basin located on Mont Lozère.The Latte River basin (20 ha) is located between 1200 and 1400 m above sea level. Bedrock is granite, covered with sandy, weakly weathered soil, ranging in depth from 0 to 1 m, generally thinner on the upper part of the slopes. Infiltration capacity is very high, generally over 70 mm .h-1 (and locally more than 135 mm • h-1), as indicate by rainfall simulation (COSANDEY et al., 1990). The basin was previously covered with a 70 year old spruce forest but the forest was cut down between 1987 and 1990, without evident effects on flood genesis conditions (COSANDEY and BERNARD-ALLEE, 1992; COSANDEY, 1993).Rainfall is recorded by a network of three pluviographs. Facing the rainy winds coming from the Mediterranean sea, the basin receives about 1900 mrn of annual rainfall; large storm events, particularly in Autumn, can produce more than 400 mm of rain (e.g., in November 1986) with very high intensities (about 60 to 90 mm . h-1 during half an hour one time every year; an intensity of 170 mm . h-1 was observed during half an hour during an exceptional rainfall event of 22 September 1992). A V-notch weir was built at the outlet of the catchment, and the discharge measured using a hydrograph. During « cévenoles floods » discharge can reach 2 m3 • s-1 • km-2.Initial observations showed that the rising of the flood waters is always sudden and rapid, suggesting the existence of a threshold above which the flood can occur. Previous studies have shown that this threshold is not simply related tothe amount of rain. For example' in November 1986 discharge remained very slow, after more than 110 mm rain (fig.3). In another case, in October 1987, 36 mm was sufficient to initiate flooding (COSANDEY, 1993a). In fact this threshold depends on the total water storage within the basin; it can be calculated as the sum of potential maximum values of both the soil and ground water content and is equivalent to 270 mm (COSANDEY and DIDON-LESCOT, 1990). Flood generation processes include the following:The high infiltration capacity of soils does not allow the formation of Hortonian runoff, despite high intensities of rainfall. Rapid flow can occur only in conformity with the « saturated contributing areas » theory (DUNNE and BLACK, 1970). But here saturaton begins on the upper part of the slopes where the soils are thinner; runoff which occurs does not reach the stream because it can infiltrate downslope, where the soils are thicker. Saturated surfaces progressively extend downslope; from the moment where the saturated zones join the stream, runoff can contribute to rapid flow. At this moment, flood waters arise suddenly. Figure 4 shows the different steps of the extension of the saturated areas within the basin, and the model of streamflow generation:- When it does not rain, the water table is drained by the stream.- A small amount of rain can be sufficient to make the water table arise in the bottom of the valley; this saturated area becomes a source of rapid flooding, but the volumes remain very small.- If the rain continues, new saturated areas occur where the soil is thinner, mainly upslope. But runoff generated on these areas infiltrates downslope; this runoff may cause a rise in water level and an extension of saturated surfaces, but it cannot join directly to the stream, and it does not contribute to rapid flow. Discharge remains very low.- If the rain persists, saturated areas extend downslope, and finally join the saturated areas in the bottom of the valley. From this moment infiltration is impossible, and runoff generated by the whole slope contributes to the rapid flow directly or as piston-flow. The flood starts to form and increases rapidly; discharge becomes very high.This model allows us to understand why, when floods begin, they are immediately important if rainfall continues.This hydrological pattern has produced about 10 « crues cévenoles » during the studied period (1981-1992), with flood peaks around 300-500 l• s-1 (1300 to 1500 l • s-1 • km2). During the particularly high intensity event of 22 September l992, the peak flood reached 1500l • s-1 (7.5 m3 • s-1 • km2). The question is to assess if hydrological processes able to produce such a discharge are the same as those described here, and if the hypothesis of a threshold can be well verified.When the rain tregan on 2l September at 6 pm, the basin was under very dry conditions. The second part of August and September had been dry. Soil water content was quite low (about 9 mm) and the base flow discharge, 5 l • s-1, indicates, according to Maillet'law (ROCHE, 1967) a groundwater storage of about 5 mm (COSANDEY. 1993a): 256 mm of rain would be needed to reach the threshold of 270 mm. From Monday, 6 pm to Tuesday, 4:20 am the amount of rain was about 140 mm with medium intensities. Discharge remained very low (fig. 5; COSANDEY 1993b). Total soil water content within the basin was about 162 mm. Intensities then became very important, with 65 mm rain in half an hour. A flood occurred, with only a small peak (170 l • s-1) despite the high value of rainfall intensities. The water storage was about 227 mm, and the threshold had not been reached. The discharge decreased from the moment that rainfall intensities became lower.About 40 mm of rain were needed to reach the threshold, and this was exceeded at 5:52 am. A rainfall event with similar characteristics (65 mm in half an hour) then produced a peak flood estimated at 1500 l • s-1 • km2, seven times higher than previously reported. Rainfall stopped quickly, and the flow decrease was rapid. Nevertheless a small rainfall event of 10 mm over 15 min was sufficient to produce a peak of 334 l • s-1, This particularly high rainfall event demonstrated that, despite very high intensities, no important flood can occur when the basin is not completely saturated and the total water content is less than 270 mm.It is important to note that this hydrological pattern concerns a very small (20 ha) first-order basin. Flood genesis conditions are very different downstream, mainly due to the combination of tributary floods

Nouveaux usages en bibliothèques de sciences: impact sur les collections et les espaces : le cas de la Bibliothèque Ernst et Lucie Schmidheiny

L’objectif de ce travail est de faire le point sur le comportement des usagers en bibliothèque académique de sciences. Cette analyse permet de cerner les besoins concernant l’aménagement et les collections. Ce mandat s’est déroulé dans un périmètre défini par les murs de la Bibliothèque Ernst et Lucie Schmidheiny (BELS). Une méthodologie en trois étapes a été suivie, avec divers éléments pour la compléter. En premier lieu une revue de littérature a permis d’observer les mutations de la bibliothéconomie avec l’évolution de la technologie et des usages mais également les fondamentaux de la bibliothéconomie. Un examen plus précis s’est dirigé sur les bibliothèques académiques, leur adaptation, l’innovation et les constantes du métier. Deuxièmement la vision des bibliothécaires a été prise en compte au moyen de focus groups réunissant l’ensemble des collaborateurs de la BELS. Pour terminer, la synthèse de ces réunions a permis de paramétrer une enquête sous forme de questionnaire distribué à un large échantillon d’utilisateurs présents à la bibliothèque, sans tenir compte des usagers à distance, les services en ligne ayant déjà été l’objet d’un précédent mandat. Les résultats ont confirmé certains éléments qui vont dans le sens de l’évolution actuelle. Le besoin de l’utilisateur de niveau Bachelor est avant tout de disposer de place pour venir étudier et son comportement a évolué en nécessitant l’installation d’un tiers lieu. Le futur se décline en cloisonnant les activités avec des zones de silence studieux et d’autres autorisant le bruit. La collection est moins sollicitée par ces étudiants et se concentre sur quelques ouvrages de références, essentiellement ceux énoncés en cours. L’enquête souligne une faible connaissance des services offerts et un désintérêt pour les outils en ligne qui ne sont pas rapidement utilisable. Mais d’autres études montrent qu’à partir du Master les usagers bifurquent vers les services virtuels. L’apport de cette étude détermine l’innovation, en élaguant les fantasmes, comme la fin du livre, pour conserver les besoins principaux de ceux qui fréquentent la bibliothèque. Une série de recommandations découle de la synthèse de toutes ces étapes. Mots-clés : Bibliothèques universitaires, aménagement, collection, services, innovation, adaptation des services, analyse des besoins, usagers académiques, évolution du métier, rôle des spécialistes ID, médiation

Etude expérimentale du ruissellement sur des sols à végétation contrastée du Mont Lozère

Les conditions d'apparition du ruissellement de surface, et les valeurs limites que peut atteindre l'infiltration sont étudiés expérimentalement par simulation de pluie sur des sols à végétation contrastée du Mont Lozère (Sud du Massif Central, France), développés sur arène granitique peu profonde. Les résultats mettent en évidence la forte capacité d'infiltration du milieu naturel, mais aussi la grande variabilité spatiale de cette capacité d'infiltration, pour aboutir à un schéma de fonctionnement dans lequel, si la circulation hypodermique, à la limite de la roche saine, demeure le processus essentiel de transfert de l'eau entre son point de chute et le cours d'eau, le ruissellement sur les versants n'est pas exclu et peut jouer un rôle important dans la formation des crues. Par ailleurs il semblerait qu'une pelouse en bon état, couvrant parfaitement le sol, présente une aussi bonne protection contre le ruissellement et l'érosion que les litières forestières testées. (Résumé d'auteur

Conséquences de la forêt méditerranéenne sur les écoulements de crue - Synthèse des recherches menées en France

1 tableau ; 4 figuresTrois ensembles de bassins expérimentaux permettent d'étudier, en France méditerranéenne, les conséquences de la forêt sur les crues. Les résultats diffèrent de façon considérable d'un bassin à l'autre, montrant la complexité des relations pluies-débits. Il est à noter que l'augmentation des crues extrêmes est loin d'être avérée dans tous les cas. Une réflexion sur le fonctionnement hydrologique des bassins permet de lever la contradiction apparente entre les résultats observés

Le fonctionnement hydrologique des petits bassins versants granitiques du Mont-Lozère : influence du couvert végétal sur les crues et les étiages

4 tableaux, 32 figuresL'article dresse la synthèse des observations hydrologiques réalisées sur trois petits bassins granitiques, situés entre 1100 et 1500 m d'altitude, qui sont suivis depuis 1981 sur le Bassin Versant de Recherche et Expérimental (BVRE) du Mont­Lozère. Les recherches ont porté sur des bassins couverts de hêtres (Sapine : 0,54 km2), d'épicéas (Latte : 0,195 km2) ou d'une pelouse pâturée (Cloutasses : 0,81 km2). Le climat présente des caractères méditerranéens, mais il subit des influences montagnardes : précipitations annuelles moyennes voisines de 2000 mm ; température moyenne de l'ordre de 7 °C à 1300 m d'altitude ; chutes de neige représentant chaque année entre 10 et 40 % des précipitations totales. Entre 1987 et 1989, le bassin de la Latte a fait l'objet d'une coupe à blanc des épicéas. Cette perturbation a permis d'étudier le rôle de la forêt sur les écoulements. La démarche repose en partie sur la comparaison des lames d'eau écoulées journalières du bassin de la Latte avec celles des deux autres bassins, en distinguant la période avant la coupe, la période immédiatement après la coupe, et une période après revégétalisation du bassin versant (lande à genêt au sein de laquelle les résineux plantés en 1989 gardent un développement modeste). La coupe des épicéas a provoqué un accroissement des écoulements que l'on peut estimer à 5,5 % (comparaison avec la Sapine) ou à 9,8 % (comparaison avec les Cloutasses) sur la période juillet 1987 ­ juin 2002. En dépit de la mise à nu des sols, les écoulements de crue n'ont pas subi d'augmentation perceptible, car la perméabilité des sols est suffisamment forte pour gêner le développement d'un ruissellement superficiel généralisé sur les versants. Celui-ci ne peut se déclencher que pour des pluies extrêmement abondantes pendant lesquelles l'interception d'eau par le couvert végétal ne peut jouer qu'un rôle relativement modeste. En ce qui concerne les écoulements journaliers moyennement abondants et faibles, les résultats obtenus se révèlent contradictoires : augmentation sensible (12 %) d'après la comparaison avec le bassin des Cloutasses, mais aucune modification d'après la comparaison avec le bassin de la Sapine. Enfin, le développement de la végétation arbustive ne semble pas avoir réduit l'impact de la coupe tel qu'il est perçu à travers la comparaison avec le bassin des Cloutasses, mais ce dernier est lui­même partiellement envahi par une lande à genêt

Unes quantes demostracions de química espectaculars i útils

A l'article es presenten experiències pràctiques de química que he utilitzat a les meves classes com a professor de secundària d'alumnes suïssos de disset i divuit anys. Les reaccions i la manera de presentar-les a l'alumnat exposades en aquest treball m'han demostrat que són útils per a l'aprenentatge de la química i que motiven els alumnes. Aquests havien de fer les reaccions, anotar les seves observacions i fer càlculs de determinades quantitats. A l'article es mostren també les respostes esperades de l'alumnat.Some spectacular and useful demonstrations of chemistry. In this article, practical chemistry experiences which I implemented in my upper-secondary classes in Switzerland are presented. The chemical reactions described in this work and the way of presenting them to students, have shown to be useful and help to motivate students to learn chemistry. Pupils had to make the reactions, take notes of their observations and calculate some quantities. In this paper the students’ expected answers are presented

Impact des coupes forestières sur les phénomènes d'érosion hydrique sur le versant sud du Mont-Lozère (France)

4 tableaux ; 5 figuresLe terrain d'étude est situé en terrain granitique, à des altitudes comprises entre 1000 et 1500 m. Il subit un climat de type méditerranéen montagnard. La reforestation amorcée à la fin du XIXème siècle, a eu pour conséquence la diminution de l'érosion mécanique des sols. Dans ces conditions, les coupes forestières à blanc constituent des perturbations susceptibles de favoriser les reprises d'érosion. Toutefois la très forte perméabilité des sols constitue un frein à l'apparition du ruissellement diffus sur les versants. Sur le bassin de la Latte (0,195 km2 – pente moyenne des versants : 21 %), une coupe d'épicéas a été réalisée de 1987 à 1989. La litière et les débris végétaux laissés à la surface des sols, les andains et la couverture herbeuse qui s'est rapidement développée ont contribué à limiter les transports de terre. La relative modestie des précipitations en 1988-89 et 1989-90 a joué dans le même sens. Dans le secteur du Bois d'Altefage (pentes entre 0 et 30 %), un pavage préexistant, formé surtout de graviers, a fourni une protection complémentaire efficace après la coupe des épicéas en 1988-89. Comparé à la texture de la couche de terre sous-jacente, ce pavage correspond à des déficits de particules fines plus élevés sous forêt (39 à 98 t/ha) qu'en terrain défriché. Les pertes de terre les plus fortes résultent de l'érosion des pistes et des chemins de débardage utilisés pour les coupes. De nouvelles ravines peuvent même apparaître. Dans le bassin de la Latte, ces formes d'érosion ont fourni les 252 tonnes de matériaux arrachés aux versants de 1987 à 1996. La majeure partie de ces matériaux ont été piégés à l'intérieur même du bassin versant, sous forme de cônes de déjection (192 tonnes) ou de dépôts dans les chenaux principaux (27 tonnes). Au cours de la période d'étude, les exportations de produits solides du bassin versant en provenance des zones déboisés ont atteint 32,5 tonnes seulement

Ehrenfest's Principle and the Problem of Time in Quantum Gravity

We elaborate on a proposal made by Greensite and others to solve the problem of time in quantum gravity. The proposal states that a viable concept of time and a sensible inner product can be found from the demand for the Ehrenfest equations to hold in quantum gravity. We derive and discuss in detail exact consistency conditions from both Ehrenfest equations as well as from the semiclassical approximation. We also discuss consistency conditions arising from the full field theory. We find that only a very restricted class of solutions to the Wheeler-DeWitt equation fulfills all consistency conditions. We conclude that therefore this proposal must either be abandoned as a means to solve the problem of time or, alternatively, be used as an additional boundary condition to select physical solutions from the Wheeler-DeWitt equation.Comment: 20 pages, LATE