Le logiciel XLKarst a été développé par le BRGM, service géologique national français, dans le cadre du projet Resource de GEOERA, plus spécifiquement au sein du Work Package 5 "Typologie des aquifères karstiques et recommandations pour leur gestion" géré par le BRGM.
Fonctionnalités de XLKarst : application de méthodes corrélatoires et spectrales, analyse des décrues et des récessions des exutoires karstiques et analyse de débits classés
XLKarst se présente sous la forme d’une liste de menus dans la barre de menus compléments d'Excel permettant d’activer différentes feuilles de calcul pour :
- La description statistique des séries de débits, avec :
- le calcul des descripteurs statistiques les plus courants,
- le calcul de paramètres statistiques spécifiques à l’hydrogéologie karstique selon les méthodes proposées par Mangin (1984), à savoir l’effet mémoire à partir de la fonction d’autocorrélation et le temps de régulation à partir de l’analyse spectrale,
- le calcul du Base Flow Index (BFI) au pas journalier selon la méthode de Lyne et Hollick (1979) et la procédure de Ladson et al. (2013),
- la possibilité de traiter plusieurs jeux de données en une seule fois.
- L’analyse corrélatoire et spectrale simple et croisée selon la méthode de Jenkins et Watts (1968) adaptée au l’hydrologie karstique par Mangin (1984).
- L’analyse des récessions selon la méthode de Mangin (1975) et la classification associée.
- L’analyse des débits classés (Mangin, 1975), pour mettre en évidence des changements de comportement hydrodynamique associés par exemple à l’activation de système de trop-pleins (Marsaud, 1997).
Exemples de calculs réalisés via le logiciel XLKarst
Chronique de débits journaliers de la Fontaine de Nîmes et calcul de l’écoulement de base associé selon la méthode de Lyne et Hollick (1979) et la procédure de Ladson et al. (2013).
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Exemple de calcul de fonction d’autocorrélation (corrélogramme simple) pour une chronique journalière de pluie et de débit pour le système karstique de la Fontaine de Nîmes, avec les valeurs de l’effet mémoire associées.
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Exemple de calcul de fonction de corrélation croisée (corrélogramme croisé) pour une chronique journalière de pluie et de débit du système karstique de la Fontaine de Nîmes, avec les valeurs (décalage et corrélation) relatives au pic de corrélation.
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Exemple de calcul de fonction de spectre de puissance pour une chronique de débit au pas de temps de 15 min du système karstique de la Fontaine de Nîmes, mettant en évidence la période au-delà de laquelle le spectre caractérise un phénomène aléatoire.
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Exemple de résultat de l’analyse de récession (décrue + tarissement) selon la méthode de Mangin (1975) appliquée à la Fontaine de Nîmes.
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Exemple d’analyse de débit classé avec une linéarisation du log des débits journaliers par la loi semi-normale mettant en évidence plusieurs ruptures de pente pour le système de la Fontaine de Nîmes.
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Partenaires du logiciel XLKarst.
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Références
Bailly-Comte, V., Ladouche, B., Charlier, J.B., Hakoun, V., Maréchal, J.C., 2023. XLKarst, an Excel tool for time series analysis, spring recession curve analysis and classification of karst aquifers. Hydrogeology Journal 31, 2401–2415.
https://doi.org/10.1007/s10040-023-02710-w
https://rdcu.be/dpuwZ
Jenkins, G. M. and Watts, D. G. (1968) Spectral Analysis and Its Applications Holden-Day. San Francisco, 243-238.
Hakoun, V., Bailly-Comte V., Charlier JB., Herms I., Hickey C., Pardo-Igúzquiza E., Stroj A., Van Vliet M., Vernes R., Maréchal, JC. (2020) Karst typology in Europe: state of the art, GeoERA Report, 42.
Ladson, A. R., R. Brown, B. Neal and R. Nathan (2013) A standard approach to baseflow separation using the Lyne and Hollick filter. Australian Journal of Water Resources 17(1): 173-18
Lyne, V. and Hollick, M. (1979) Stochastic time-variable rainfall-runoff modelling. In: pp. 89-93 Institute of Engineers Australia National Conference. Perth.
Mangin, A. (1971) Etude des débits classés d’exutoires karstiques portant sur un cycle hydrologique, Annales de spéléologie, t 26, 2, pp 283,329.
Mangin, A. (1975) Contribution à l‘étude hydrodynamique des aquifères karstiques, PhD thesis, Université de Dijon, Dijon, France, 1975. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01575806
Mangin, A. (1984) Pour une meilleure connaissance des systèmes hydrologiques à partir des analyses corrélatoire et spectrale, J. Hydrol., 67, 25–43, https://doi.org/10.1016/0022-1694(84)90230-0, 1984.
Marsaud, B. (1997) Structure et fonctionnement de la zone noyée des karsts à partir des résultats expérimentaux. Université Paris XI Orsay.
