Démarrage rapide

1. Lancement

Le modèle WaterSed s’execute depuis le logiciel SAGA GIS. SAGA GIS (System for Automated Geoscientific Analyses) est un logiciel de système d’information géographique (SIG) libre multiplate-forme publié sous licence GPL.

1.1 Installation de SAGA-GIS

Télécharger et installer la dernière version de SAGA GIS :

https://sourceforge.net/projects/saga-gis/files/

Au 30/09/2021, la dernière version de SAGA est 8.0.1 Aller dans le répertoire SAGA – 8 puis dans le répertoire SAGA – 8.0.1. Différents formats de SAGA GIS sont disponibles.

>> Si vous disposez des droits administrateurs sur votre PC pour installer un logiciel, télécharger saga-8.0.1_x64_setup.exe. Lancer ce setup et installer SAGA-GIS. Lancer SAGA-GIS depuis l’icône apparut sur votre bureau.

>> Si vous NE disposez PAS des droits administrateurs, SAGA-GIS propose une version portable. Télécharger saga-8.0.1_x64.zip et dézipper le fichier dans le répertoire de votre choix. Ouvrir le répertoire et lancer SAGA-GIS en double cliquant sur saga_gui.

Note : Si votre version de Windows est en 32 bits, il vous suffit de télécharger saga-8.0.1_win32_setup.exe ou saga-8.0.1_win32.zip en fonction de vos droits administrateurs.

Au lancement de SAGA-GIS, différentes fenêtres apparaissent. Vous pouvez étirer les fenêtres de gauche pour une meilleure visibilité.

SAGA-GIS nécessite d’être configurer lors de son premier lancement. Cliquer sur Data (1), puis cliquer sur Settings (2) et cochez Use file name for naming (3). Remplacer la valeur -1 de History Depth par 0 (4). Cliquez sur Apply (5).

1.2 Installation de WaterSed

Télécharger le modèle WaterSed depuis l’onglet Téléchargement du site (après avoir remplit le formulaire de demande de téléchargement, vous serez automatiquement redirigé vers la page de téléchargement du modèle). Le modèle WaterSed se présente sous la forme d’une toolchain en .xml nommée WATERSED_v3.0.xml.

Faire un glisser déposer de WATERSED_v3.0.xml dans la fenêtre Tools. Le modèle WaterSed est ensuite automatiquement installé dans SAGA GIS. Pour installer les autres outils WaterSed, procéder également à un glisser-déposer.

Le modèle apparaît dans l’onglet Tools. L’onglet Tools regroupe tous les outils de SAGA GIS. Pour découvrir les différents outils, il suffit de déplier les menus déroulants via le bouton (+). Le modèle WaterSed se situe dans le menu Tool Chains, WaterSed.

Pour lancer le modèle WaterSed, Double-Cliquer sur WaterSed Model. La fenêtre du modèle apparaît.

2. Description de l’interface

L’interface du modèle est organisée en menus afin de structurer les grilles d’entrée et de sortie du modèle. Les données en entrée se répartissent selon 6 menus : TERRAIN, HYDROGRAPHIC NETWORK, RAINFALL, HYDROLOGY, EROSION – TRANSPORT et CONTROL MEASURES (optionnel). Les grilles en sortie du modèle sont toutes regroupées dans le menu OUTPUTS.

La modélisation est réalisée sur une emprise d’étude définie selon un Grid System. Après avoir renseigner le Grid System, 10 grilles sont nécessaires pour exécuter le modèle WaterSed. Une fois les grilles renseignées, Cliquer sur OK pour lancer le modèle.

Menu TERRAIN

Filled DEM (m) : Modèle Numérique de Terrain (MNT) avec correction hydrologique
Cell size (m) : résolution du MNT

Menu HYDROGRAPHIC NETWORK

Channel top width (m) : largeur de plein bord des cours d’eau (valeur 0 en dehors des cours d’eau)

Menu RAINFALL

Cumulative rainfall (mm) : hauteur totale de l’évènement de pluie
Effective time (min) : durée effective de l’évènement

Menu HYDROLOGY

Imbibition rainfall height (mm) : perte initiale avant l’apparition du ruissellement ; l’imbibition est fonction de la texture et de la structure du sol mais aussi de l’humidité initiale du sol ;
Infiltration capacity (mm/h) : valeur limite du taux d’infiltration si le sol est saturé et homogène (perte continue) ; ce taux d’infiltration est fonction notamment de la texture et de la structure du sol ;
Scale effect correction (-) : paramètre d’ajustement de l’infiltrabilité du sol (entre 0 et 1)
Water storage (mm) : hauteur d’eau maximum équivalente à un remplissage total de la porosité du sol ; fonction de l’épaisseur du sol et de sa porosité ;
Manning’s roughness coefficient (s.m^-1/3) : coefficient traduisant les forces de frottement à la surface du sol, en fonction de la rugosité du sol et du couvert végétal ;
Concentration time coefficient (-) : facteur de contraction / dilatation du temps de concentration (entre 0.5 et 1.5)
Flow width coefficient (-) : taux d’inondation des écoulements (entre 0 et 1). Une valeur de 1 indique que 100% de la largeur de la maille est inondée. Cette valeur est modifiée lorsque la résolution du MNT est grande (supérieure à 25 m).

Menu EROSION – TRANSPORT

Potential sediment concentration in the flow (g/l) : concentration en MES dans les eaux de ruissellement (g/l) ; sensibilité du sol à l’arrachement sous l’action de la pluie (« effet splash »)
Soil erodibility (-) : érodibilité du sol (valeur entre 0 et 1) ; sensibilité du sol à l’arrachement sous l’action du ruissellement
Gully erosion model : choix du module d’érosion concentrée (« Empirical » ou « KSV ») ; Cf l’onglet Théorie pour le détail de chaque module
Critical runoff peak for rill erosion (m³/m/s) : seuil de débit spécifique déclenchant l’érosion concentrée
Sediment settling parameter (-) : paramètre intervenant dans l’équation de la capacité de transport et permettant de régler les dépôts de sédiment
Slope parameter (-) : paramètre permettant de régler l’effet de la pente sur les dépôts de sédiment

Menu CONTROL MEASURES

ID Control measures (-) : Identifiant caractérisant le type d’aménagement : (1) Fascine, (2) Haie, (3) Bande enherbée, (4) Mare / Bassin
Width (m) : largeur en coupe de l’aménagement
Infiltration capacity (mm/h) : capacité d’infiltration de l’aménagement
Manning : coefficient de rugosité de Manning
Volume (m3) : volume de stockage

Menu OUTPUTS

Excess rainfall (mm) : pluie nette
Infiltration (mm) : hauteur totale de pluie et de ruissellement infiltré
Water storage end (mm) : capacité de stockage en eau du sol à la fin l’évènement
Surface runoff (m³) : volume de ruissellement totale écoulé durant l’évènement
Runoff coefficient (%) : coefficient de ruissellement ; ratio entre le volume de ruissellement et le volume de pluie
Velocity (m/s) : vitesse d’écoulement de l’eau
Travel time to outlet (s) : temps de parcours de l’eau jusqu’à l’exutoire du bassin versant
Runoff duration (s) : durée du ruissellement
Runoff peak (m³/s) : débit de pointe
Interrill erosion (kg) : érosion brute sous l’action de la pluie (érosion diffuse)
Rill erosion (kg) : érosion brute sous l’action du ruissellement (érosion concentrée)
Sediment deposits (kg) : dépôts bruts de sédiments
Net erosion and deposition (kg) : bilan entre érosion brut et dépôt brut
Sediment yield (kg) : flux sédimentaire ou quantité totale de sédiment transporté durant l’évènement
Specific sediment yield (t/ha) : taux d’érosion d’érosion spécifique ; ratio entre le flux sédimentaire et l’aire drainée
SSC (g/l) : concentration en MES dans les eaux de ruissellement
SSC capacity (g/l) : concentration en MES dans les eaux de ruissellement à la capacité de transport
Trapping efficiency (%) : taux de dépôt de sédiment (bilan entrée – sortie)
Height difference (mm) : net erosion and deposition exprimé en mm
Slope (%) : pente locale

3. Premier run

Télécharger le jeu de données : ici

Dézipper le fichier first_run_watersed.zip dans le répertoire de votre choix. Le jeux de données comporte 10 grilles raster au format SAGA GIS (.sgrd).

Lancer SAGA GIS. Le logiciel est organisé en fenêtres ayant chacune une fonction bien précise. L’affichage des fenêtres est modifiable depuis le menu Window.

Pour importer les grilles raster, Bouton Open et pointer vers le répertoire. Sélectionner les 10 fichiers .sgrd. Cliquer sur Open.

Les grilles raster sont automatiquement chargées dans l’onglet Data, Grids. Dans SAGA GIS, chaque dalle raster est classé selon son Grid System. Le Grid System décrit la résolution de la dalle (0.5), le nombre de ligne et de colonnes (1975x; 1821y) et les coordonnées X et Y du coin de la dalle en bas à gauche (632616.565561x 7041701.507165y) (en Lambert 93).

Lancer le modèle WaterSed. Charger les différentes grilles raster. Modifier les paramètres par défaut du modèle par les valeurs suivantes :

Cell size (m) : 0.5
Scale effect correction (-) : 0.6
Concentration time coefficient (-) : 1
Flow width coefficient (-) : 1
Gully erosion model : Empirical
Critical runoff peak for rill erosion (m3/m/s) : 0.01
Sediment settling parameter (-) : 0.09
Slope parameter : 6

Cliquer sur Okay. A la fin de la simulation, les outputs du modèle apparaissent dans l’onglet Data, Grids, sous les grilles raster en entrée. Pour afficher une grille raster, Clique Droit sur la grille, Add to Map.

Visualisation / Navigation

Pour déplacer la grille raster, sélectionnez le bouton Main. Pour zoomer et dézoomer, sélectionner le bouton Zoom.

Pour interroger une maille raster, zoomer à l’aide du bouton zoom jusqu’à ce que les mailles soit visibles. Placez vous dans l’onglet Data. Mettre en surbrillance la grille raster à interroger (Specific Sediment Yield dans notre exemple). Aller dans l’onglet Attributes. Sélectionner le bouton Action. Cliquer sur une maille. La maille sélectionnée est entourée d’un carré rouge. La valeur de la maille apparaît dans l’onglet Attributes.