Traitement des données
Nature des données associées aux sondes
Quelque soit le mode d'archivage des données, pour chaque capteur il faut disposer d'une série de d'informations nécessaires au traitement et à l'interprétation des mesures (p. ex. sous la forme de la table associée aux positions géographique sous SIG).
ID station
au choix de l'opérateur
REF sonde
réf donné par le constructeur
Type de sonde
DT diver baro ou 10 m
Type de mesure
nappe, exutoire ou infiltration
h1 en cm
distance entre le terrain naturel et la sonde
h2 en cm
partie du tube hors sol
à vérifier à chaque visite pour s'assurer que le tube n'ait pas bougé
hcc en cm
longueur de la crépine
date d'installation et date de début des mesures
installation du matériel et démarrage des mesures
date de fin de la mesure
fréquence de la mesure
(+ unité de la fréquence)
6 heures en général
niveau de la batterie
à mettre à jour à chaque visite
équipement
antivol ou autre
profil pédo
réf. du profil
il est conseillé de réaliser un profil pédo pour pouvoir mieux interpréter les données
commentaire
champ libre pour mieux décrire la station
habitat
Cor. biotope
fichier csv
si lien avec un fichier de données
coord X
coord Y
altitude Z
précision GPS
notamment si précision RTK pour faciliter la recherche d'un piézomètre masqué
Traitement des fichiers des données extraites des sondes
Sur un fichier Excel il va être créé une série de feuilles de calcul:
feuille 1 : avec les paramètres nécessaires aux calculs
feuille 2: les données de la sonde Baro
autant de feuilles qu'il y a de sondes (ici 5)
sur la dernière feuille s'effectuent les calculs
Sur cette feuille de paramètres on doit trouver l'identifiant de la station, la référence des sondes et le paramètre h1 (profondeur de la sonde par rapport au terrain naturel) exprimé en centimètres impérativement.
Dans autant de feuilles qu'il n'y a de sondes on copie les données collectées, à minima l'identifiant de la station (MonitoringPoint), la référence de la sonde (SerialNumber), date et heure de la mesure (TimeStamp), Pression (Pressure) exprimée en cm H2O et éventuellement la température de l'eau (Temperature).
Il faut absolument veiller à ce que à un numéro de ligne corresponde la même donnée TimeStamp sur toutes les feuilles. Si ce n'est pas le cas les calculs seront faux.
Ainsi des données partielles ne couvrant pas exactement la même période doivent être recaler pour qu'à une date et heure commune aux sondes corresponde strictement le même numéro de ligne sur chaque table.
Corrections de données
Il faut consulter chaque jeu de données pour vérifier si il ne contient pas de données aberrantes.
Astuce: pour repérer rapidement les données aberrantes éditez des graphes rapides pour visualiser les données.
Parfois des mesures s'échappent de la plage de données attendues (ou réaliste), cela peut avoir pour origine des perturbations dans le traitement électronique du signal. Dans ce cas il faut corriger les données pour les placer à un niveau réaliste (interpolation entre deux valeurs).
Dans l'exemple ci-dessous on avait remarqué une perturbation causée par la réalisation d'un slug test sur un sol où la conductivité hydraulique était tellement faible qu'il a fallu près de 48 h pour que la nappe revienne à son niveau initial d'avant la vidange du puits (piézomètre P4 sur moliniaie séchante).
Les données corrigées sont surlignées et les données d'origine sont conservées dans les colonnes à côté.
La feuille de calculs
C'est l'étape où les données vont être compensées pour ne retenir que la hauteur de la colonne d'eau et vont être nivelées par rapport à la distance de chaque sonde au terrain naturel.
La position du plafond de la nappe par rapport au terrain naturel va alors être [H(x)]:
Pression de la sonde immergée P(sonde) en cm - Pression Atmosphérique P(Baro) en cm - position de la sonde (h1) en cm.
Ainsi quand la nappe affleure le terrain naturel H(px) = 0, quand la nappe est 10 cm au dessus du terrain naturel H(px) = 10 cm et quand la nappe est située à 55 cm sous le terrain naturel H(px) = -55 cm.
Notez que la données h1 (ici $C$3) ne bouge pas dans une même colonne grâce à l'utilisation de $ et que les données de la sonde immergée et de la sonde barométrique sont liées à leur position dans le tableau.
Bien veillez à replacer les bonnes références dans chaque colonne. Dans cet exemple h1 de P4 devient $F$3 et P1 devient P4.
On peut sur ce principe ajouter plusieurs colonnes correspondant à autant de stations suivies sur un site par exemple.
le traitement de plusieurs dizaines de sondes deviendrait fastidieux avec un tableur Excel. Dans ce cas il faut envisager un traitement avec un logiciel adapté comme R Project for Statistical.
Traitement graphique
Excel permet de générer un graphique assez facilement.
Traitement de cas particuliers
Il est possible de vouloir utiliser un référentiel d'altitude qui ne soit pas la position du terrain naturel de chaque piézomètre.
On peut par exemple se référer au niveau de la mer. Dans ce cas il faut ajouter 1033,26 cm (1013,25 hPa) au calcul précédent. Cela aura pour effet de caler toutes les stations sur un même référentiel. Pour une zone de montagne éloignée de la mer, cela n'a peut être pas beaucoup de sens.
Par contre si un nivellement au niveau laser où avec un GNSS RTK a été réalisé, il devient possible de faire figurer la position relative de chaque nappe par rapport à un point servant de référence commune sur le site.
Ainsi les piézomètres placés au bord du lac de St Andéol ont été positionnés les uns par rapport aux autres en Z avec une précision centimétrique au niveau laser. Les valeurs de h1 doivent donc être adaptées en fonction de ce référentiel d'altitude.
Dans le cas des sondes de St Andéol seule la station P2 se situe à +7 cm par rapport aux deux autres stations (et aussi par rapport à la sonde du lac même son évaluation est plus délicate).
Dans cet exemple en replaçant les sondes par rapport à leurs positions relatives (fig B) on voit très nettement que les buttes de sphaignes de P2 font remonter la nappe de quelques centimètres (≃10) au dessus du niveau de la nappe du lac qui la borde et bien au dessus de la nappe de la moliniaie qui lui est très proche (moins de 20 m). Sans cette correction le phénomène passerait presque inaperçu (fig A).
L'exemple de la Vergne des Mazes (fig C) montre aussi l'intérêt de positionner les sondes sur le même référentiel d'altitude. Cela permet d'illustrer le flux gravitaire de cette tourbière soligène Cependant, si il s'agit de comparer le comportement de chaque nappe, cette représentation peut atténuer les différences entre les stations en éloignant les courbes les unes des autres et en dilatant l'échelle des hauteurs.
Pour bien interpréter les données il peut être nécessaire d'associer sur le graphe la pluviométrie de la station ou de la petite région concernée, les débits entrant ou sortant du bassin connus, une estimation de l'intensité de l'ETP ...
L'examen de l'évolution des températures de l'eau (et de l'air pour la Baro) peuvent également être des sources d'informations précieuses.
Enfin disposer de slug tests pour évaluer (éventuellement à différentes saisons) la conductivité hydraulique horizontale permet également de mieux interpréter les fluctuations de la nappe.
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