Author: Francis Macary Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
Book Description
Il est désormais avéré que les pratiques intensives de production agricole mises en œuvre depuis les années 1960 en Europe, sont responsables de la dégradation des écosystèmes et notamment de la qualité des eaux de surface et souterraines. Afin de respecter les objectifs de résultat définis par la Directive Cadre sur l'Eau à l'échéance 2015, les gestionnaires de la ressource ont désormais ciblés prioritairement la protection des zones d'alimentation des captages. Cela nécessite une évaluation environnementale à une échelle adaptée aux mesures mises en œuvre. Ces éléments expliquent les objectifs de cette thèse, à savoir la contribution au développement de méthodes d'évaluation environnementale des activités agricoles à l'échelle des territoires, en complément de celles déjà existantes. Nous avons ainsi utilisé (i) des méthodes d'analyse et de modélisation multicritère (ELECTRE) combinées avec un système d'information géographique au niveau de petits bassins versants élémentaires de 2 à 5 km2 (sur le bassin de l'Oir, en Basse Normandie, Nord-ouest de la France et celui d'Auradé sur les Coteaux de Gascogne, Sud-ouest de la France) (ii) une approche par modélisation spatiale (dénommée PIXAL) des risques agro-environnementaux en utilisant la télédétection et un SIG, au niveau d'un grand espace à enjeu environnemental de plusieurs milliers de km2, (Coteaux de Gascogne). Dans les deux approches, nous avons montré que la combinaison de critères de vulnérabilité des eaux et de pression agricole choisis de façon pertinente, permettent d'évaluer les risques agro-environnementaux à différents niveaux d'organisation spatiale. L'évaluation à la parcelle agricole (niveau de la prise de décision par les acteurs de terrain) procure une représentation au niveau du bassin versant élémentaire. L'évaluation au pixel de l'image satellitale (Landsat 5-TM) permet une représentation à différents niveaux de bassins versants emboîtés par agrégation. En perspective, un couplage entre un modèle d'analyse multicritère avec un modèle spatial, pourrait permettre d'améliorer la performance de l'évaluation aux différents niveaux de l'action publique ou de terrain et d'apporter des éléments de réponse supplémentaires à la problématique du changement d'échelle spatiale.
Book Description
LE PREMIER OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST DE CONTRIBUER A L'EVALUATION DES DEUX APPROCHES, EMPIRIQUE ET CONCEPTUELLE, DE MODELISATION DU TRANSPORT DE POLLUANTS DIFFUS D'ORIGINE AGRICOLE QUANT A LEUR CAPACITE DE REPRESENTER L'EVOLUTION TEMPORELLE DES CONCENTRATIONS ET DES FLUX DES MES, DES NITRATES ET DU PHOSPHORE A L'EXUTOIRE D'UN BASSIN VERSANT AGRICOLE. NOUS AVONS VALIDE DEUX MODELES REPRESENTATIFS DE CHACUNE DES APPROCHES; LE PREMIER MODELE EST INSPIRE DES MODELES CREAMS ET SWRRB ET LE DEUXIEME EST LE HSPF. LE DEUXIEME OBJECTIF EST D'ANALYSER L'UTILITE DES MODELES MATHEMATIQUES DANS LA GESTION DE LA POLLUTION AGRICOLE PAR RAPPORT A CINQ PROBLEMES AUXQUELS SONT CONFRONTES LES GESTIONNAIRES: CALCUL DES FLUX POLLUANTS, EVALUATION DU RISQUE DE DEPASSEMENT D'UNE CONCENTRATION, DESCRIPTION DE MECANISMES DE TRANSPORT DE POLLUANTS, DETERMINATION ET QUANTIFICATION DES SOURCES DE POLLUANTS ET EVALUATION DE L'IMPACT SUR LA QUALITE DE L'EAU DES CHANGEMENTS DES PRATIQUES AGRICOLES
Book Description
L'utilisation des produits phytosanitaires dans l'agriculture moderne pose un problème pour l'équilibre des écosystèmes et la santé de l'homme. Un des problèmes majeurs est la dégradation de la qualité de l'eau de surface et de l'eau souterraine pour la consommation et la qualité des écosystèmes aquatiques. Il existe un réel besoin d'outils opérationnels facilitant l'agrégation des processus de transferts au niveau des bassins versants à des fins de maîtrise des contaminations des eaux par les produits phytosanitaires. La plupart des outils opérationnels sont des indicateurs environnementaux, rapides et simples d'utilisation. Cependant, ils ne donnent que un niveau de risque et n'intègrent pas ou très peu l'incertitude liée à des critères spatiaux et temporels. Cette thèse propose un modèle orienté décision des transferts par ruissellement et subserface des herbicides. Il vise à produire une évaluation semi-quantitative de la contamination des eaux de rivière par les herbicides à l'échelle de petits bassins versants agricoles (quelques dizaines km2) au cours de quelques mois suivant les traitements. Une nouvelle représentation spatiale a été proposée. Elle est basée sur la spatialisation des pratiques agricoles et des processus physiques de transferts du bassin versant sous la forme d'un arbre d'exutoires de parcelles. Ce niveau de représentation permet une modélisation réaliste, opérationnelle et répondant aux besoins des acteurs locaux. Le modèle intègre le réseau de haies structurant l'espace du bassin versant. Les processus majeurs de transfert des herbicides dans les bassins sur socle sont le ruisselement et les écoulements de subsurface.
Book Description
La nappe de la craie du Nord de la France est actuellement confrontée à des concentrations en nitrates qui dépassent les limites fixées par la directive européenne sur les nitrates. Dans le secteur de Lens (Pas-de-Calais), l’alimentation en eau potable se fait principalement dans cette nappe, où les concentrations en nitrates peuvent atteindre 100 mg/l. A quelques kilomètres au Nord (17 km de Lens), la nappe de la craie devient captive et il se produit une dénitrification naturelle qui assure une bonne qualité de l'eau. La gestion de la ressource en eau dans le secteur de Béthune, nécessite la réalisation d’une modélisation numérique qui s’est avérée comme un outil très performant pour comprendre le fonctionnement hydrodynamique des aquifères.L’utilisation de Systèmes d'Information Géographique (SIG) offre une plate-forme intégrée de gestion, d’analyse, de modélisation, d'affichage et d’aide à la décision. Une méthodologie basée sur la combinaison des SIG, la modélisation hydrogéologique, la modélisation hydrodispersive et les réseaux de neurones artificiels (RNA), a été adoptée pour orienter la gestion des eaux souterraines. Un modèle hydrodynamique a été créé par le code Modflow à l’aide d’un SIG. Un modèle conceptuel de données MCD préparé selon la méthode HBDS a permis de visualiser les liens qui existent entre les différents phénomènes étudiés. Le modèle physique de données MPD représenté par les geodatabases, a été réalisé pour structurer l'information spatiale (géographique) et/ou aspatiale (thématique). Le traitement, la manipulation et la création des données d’entrée ont été réalisés à l’aide d’un modèle conçu dans ArcGIS. Deux simulations ont été faites, en régime permanent pour caler le modèle, puis en régime transitoire pour étudier l’impact de prélèvements dans deux puits situés à Béthune. Le but recherché était de définir les débits optimums de prélèvements d'eau dans ces puits de manière à fournir une alimentation en eau potable dans secteur de Lens tout en préservant la capacité de dénitrification de l'aquifère exploité. Des scénarios de prélèvements, simulés par Modflow et à l’aide du RNA, ont été définis et testés pour des années sèches et humides au cours de la période 1972-2008. Un modèle de transport de nitrates a été créé par le code MT3D, et comparé avec un autre modèle basé sur un couplage entre le (RNA) et le (SIG) pour la prédiction spatiale de pollution par les nitrates des eaux souterraines. Ce modèle couplé permet la création de cartes de distribution spatiale des concentrations en nitrates à différentes échelles de temps, sans création de modèles de transport qui s'appuient sur des équations mathématiques complexes et nécessitent beaucoup de données d'entrée. Afin de mettre à profit les résultats des modèles créés dans cette étude, un outil de consultation et de gestion des données (GWMV) a été créé dans ArcGIS en VBA (Visual Basic for Applications). Cet outil contient des interfaces qui sont crées dans le cadre de la gestion de l’aquifère de Béthune. L’utilisateur peut consulter les bases de données en entrées et en sorties de manière simple et efficace.Ces travaux, bien qu'appliqués à l’aquifère de Béthune, sont génériques. La méthodologie suivie peut être appliquée à plusieurs types d’aquifères. De même, les travaux de modélisation, d'analyses, de simulation, et de création des interfaces sont adaptables à des problématiques différentes.
Author: Michel Le Page Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 155
Book Description
Ce travail analyse l'apport des séries temporelles d'observations issues de la télédétection spatiale pour la gestion de l'eau agricole. Les acteurs impliqués dans la gestion de l'eau agricole sont multiples. Les échelles d'actions sont donc aussi très diverses. Améliorer l'efficience de l'utilisation de l'eau par l'agriculture et prévoir les impacts sur les différents réservoirs nécessite le développement d'approches intégrées aux échelles de la prise de décision : (1) la parcelle pour l'agriculteur qui planifie ses irrigations, (2) le bassin versant pour le gestionnaire qui planifie l'aménagement et (3) le territoire national pour l'état qui définit les politiques publiques. La question de la prise de décision à différentes échelles spatiales et temporelles est le fil conducteur de la thèse. i- A l'échelle de la parcelle agricole, la décision d'irrigation est prise et effectuée dans un délai de quelques jours. Le bilan hydrique à la parcelle doit ainsi prendre en compte les tours d'eau précédents pour être calculé correctement et prédire les prochains besoins en eau. Une approche comparant le sens de variation d'un modèle ne simulant pas l'irrigation à celui d'un produit d'humidité du sol provenant d'observations satellitaires micro-onde est développée et testée dans le Sud-Ouest de la France. Cette première version de la détection des irrigations obtient des résultats satisfaisants lorsque les irrigations sont supérieures à 10mm. ii- La sécheresse agronomique est étudiée à l'échelle régionale et saisonnière. Le but de l'étude est de montrer que les données de télédétection spatiale (végétation humidité du sol, température de surface) permettent d'une part de caractériser l'intensité et l'étendue et d'autre part d'anticiper la sécheresse. Pour cela, une méthode originale de classification bidimensionnelle de la sécheresse est proposée, et une approche par analogue permet d'envisager la trajectoire future. L'approche est appliquée sur la région Maghreb (Maroc, Algérie, Tunisie) iii- A l'échelle du bassin versant et sur le long terme, nous avons étudié une méthode pour élaborer des scénarios anthropiques prenants en compte les variations inter saisonnières du climat et donc également les changements climatiques. L'approche est développée et testée sur le bassin versant du Tensift au Maroc.
Book Description
L'essor que connaît aujourd'hui la gestion intégrée des eaux pluviales s'accompagne d'un recours croissant à des techniques favorisant l'infiltration de l'eau “à la source”, disséminées sur des bassins versants urbains. Néanmoins, de telles pratiques suscitent des interrogations sur la capacité du sol à jouer le rôle de “filtre” vis-à-vis des polluants présents dans le ruissellement. Ces travaux de thèse s'intéressent à la contamination du sol par les métaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans ces dispositifs, avec trois objectifs : (i) évaluer les niveaux et l'étendue spatiale de la contamination, (ii) mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent le devenir de ces contaminants dans le sol des ouvrages, et (iii) proposer des recommandations sur la conception et la maintenance de ces installations, afin de leur assurer un fonctionnement épuratoire durable.La première partie du travail consiste en une série d'investigations expérimentales sur dix sites d'étude aux caractéristiques contrastées, en service depuis plus de dix ans. Cette phase donne lieu à des cartographies de la contamination superficielle en éléments traces métalliques, puis à des profils verticaux de métaux et HAP, accompagnés de différentes variables explicatives. La distribution spatiale des métaux en surface, qui est toujours structurée autour de la zone d'arrivée de l'eau, porte la signature du fonctionnement hydraulique réel des dispositifs, et révèle le caractère non-uniforme de l'infiltration lors des événements pluvieux courants, qui représentent la plus grande partie du flux polluant à l'échelle annuelle. Dans la zone la plus contaminée des ouvrages, métaux et HAP présentent un enrichissement significatif sur 10 à 40 centimètres de profondeur. La rétention des contaminants résulte de la combinaison de processus physico-chimiques (adsorption) et mécaniques (sédimentation et filtration) ; leur importance relative peut être quantifiée grâce au déficit de zirconium dans le sédiment urbain par rapport au bruit de fond géochimique local. La variabilité inter-sites des niveaux de contamination s'explique à la fois par les capacités de rétention du sol et par les flux de polluants issus du bassin versant d'apport. Bien que les teneurs de surface excèdent, sur certains sites, les seuils internationaux de remédiation du sol pour des espaces “multifonctionnels”, la zone concernée représente -- latéralement et verticalement -- une région assez limitée dans les ouvrages.La seconde partie de la thèse consiste en une approche de modélisation, dont la finalité est de décrire l'évolution à long terme de la contamination du sol, et d'évaluer l'incidence de différentes pratiques de conception ou de gestion. Une analyse de sensibilité est d'abord mise en œuvre afin d'identifier les “éléments-clés” dans la description du système, et d'orienter le choix du modèle. Les résultats montrent qu'une mauvaise estimation de la dispersivité ou de l'isotherme d'adsorption du sol est susceptible de biaiser significativement la prévision des profils de contamination. Dans la suite du travail, on propose une méthode visant à décrire l'infiltration non-uniforme et la filtration des polluants particulaires. Le modèle ainsi construit est validé via une comparaison entre mesures et simulations sur l'un des sites d'étude faisant l'objet d'une nouvelle caractérisation approfondie. Enfin, une analyse de scénarios illustre les bénéfices d'un amendement de l'horizon superficiel par un matériau adsorbant, ainsi que d'une répartition homogène des flux d'eau en surface, en matière de durée de vie des installations et de fréquence d'intervention.
Book Description
La densification actuelle de l'urbanisation conduit à un changement d'occupation du sol et du réseau de drainage en zone péri-urbaine. L'écoulement est concentré dans des fossés ou des réseaux d'assainissement et ainsi accéléré. Ces phénomènes peuvent avoir des conséquences importantes pour les nappes et les cours d'eau, comme par exemple l'aggravation des crues et des sécheresses et l'altération de la qualité chimique et/ou biologique du milieu. Sous la pression réglementaire (Directive Cadre Européenne sur l'Eau) et la demande sociale, les gestionnaires sont donc confrontés à des choix complexes en terme d'aménagement. Ainsi, il est nécessaire de mettre au point des méthodes et des modèles capables de quantifier l'impact de l'augmentation de l'urbanisation sur la vulnérabilité des hydro-systèmes péri-urbains. Dans ce travail, nous formulons l'hypothèse qu'une modélisation hydrologique spatialisée continue, prenant explicitement en compte les objets des paysages périurbains (parcelles urbaines, agricoles, forestières, haies,..) et les éléments déterminant les chemins de l'eau (topographie, mais aussi réseaux d'assainissement ou de routes) peut aider à comprendre et hiérarchiser le rôle des différents objets du paysage sur la réponse hydrologique. Pour ce faire, le modèle distribué PUMMA (Peri-Urban Model for landscape Management) adapté aux bassins versants péri-urbains, a été développé dans le cadre de cette thèse. Il consiste en une intégration du modèle existant URBS, décrivant des processus hydrologiques urbains à l'échelle d'une parcelle cadastrale, dans la plate-forme de modélisation LIQUID, qui contient déjà des modules représentants des processus hydrologiques en zone rurale. PUMMA a également été complété par de nouveaux modules simulant les déversoirs d'orage, les bassins de rétention et le transfert du ruissellement de surface. Le modèle suit une approche orientée objet dans laquelle le paysage est divisé en mailles irrégualières, correspondant aux parcelles cadastrales en zone urbaine et aux unités de réponse hydrologiques (HRUs) en zone rurale. Afin de pouvoir appliquer le modèle à l'échelle d'un bassin versant, des méthodes automatiques pour la préparation des données géographiques ont été mises au point. De plus, une méthode a été développée pour déterminer les contours de bassins versants péri-urbains, en distinguant les surfaces contributives de temps sec et humide. Le modèle a été appliqué au bassin versant de la Chaudanne, un sous-bassin de l'Yzeron, situé en zone péri-urbaine lyonnaise pour deux années en conditions contrastées (sèche et humide). Les paramètres du modèle ont été spécifiés à partir des observations disponibles et des données de la littérature. Les résultats montrent un comportement du modèle réaliste et une aptitude à représenter les comportements différents en période sèche et humide, en lien avec des degrés de saturation des sols différents, même si les pics de débits d'été sont en général surestimés. Différents tests de sensibilité sur certains processus/paramètres montrent l'importance des processus urbains sur la réponse hydrologique du bassin, comme en particulier la génération de ruissellement de surface par les surfaces imperméables et naturelles urbaines, le drainage de l'eau du sol par les réseaux d'assainissement et les connexions entre les îlots urbains et le réseau hydrographique naturel et artificiel. L'épaisseur des sols et la conductivité hydraulique à saturation latérale jouent aussi un rôle important sur la dynamique du débit de base. Nous montrons aussi le potentiel du modèle pour tester différents scenarii d'aménagement ou de gestion des eaux pluviales.
Author: Gendron Lefebvre, Groupe Publisher: ISBN: Category : Modèles mathématiques Languages : fr Pages : 108
Book Description
La première partie du projet avait comme but de produire une série de résultats sous forme cartographique des simulations mathématiques du modèle VULPEST (INRS-Eau) et du modèle PRZM (EPA) avec l'aide d'un système d'information géographique (MGE, INTERGRAPH). Une deuxième série de résultats a été réalisée sur l'occupation réelle du territoire agricole avec l'utilisation d'une image satellite LANDSAT TM. Les résultats ainsi produits ont permis de réaliser une carte représentant les zones d'interventions prioritaires et les sites d'échantillonnage pour le programme d'évaluation de la qualité des eaux souterraines. Une série de fiches signalitiques a été produite pour chaque point d'échantillonnage, identifiant les caractéristiques pédologiques du site, la profondeur moyenne de la nappe, les pesticides susceptibles d'être détectés, les caractéristiques physico-chimiques des pesticides, leur taux d'application, la culture dominante et les résultats des modèles de simulation.
Book Description
La presente etude s'inscrit dans le cadre de recherches sur la gestion des pollutions diffuses agricole a l'echelle du bassin versant. Les sols et l'assolement observes sur un bassin versant pilote de poitou-charentes sont utilises dans un modele mecaniste stochastique agriflux pour simuler l'ecoulement de l'eau et le transport des nitrates dans la zone racinaire et dans la frange superieure de la zone non saturee sur une periode de 15 ans. Les resultats de cette sont utilises sous forme de flux saisonniers pour reconstituer les concentrations en nitrates rencontrees dans la nappe. Une approche basee sur un modele de melange a montre que l'on pouvait reconstituer les concentrations de nitrates dans la nappe en fonction des conditions hydrodynamiques et des flux d'eau et de nitrates percolant depuis la surface. Dans une seconde approche, le couplage hydrodynamique entre les differentes zones du milieu (racinaire, non saturee et saturee) est realise sur des modeles d'ecoulement et de transport adaptes a l'echelle du bassin versant. Les flux d'infiltration calcules par agriflux dans la zone non saturee sont utilises comme flux de recharge dans le modele hydrodynamique modflow qui est utilise pour simuler l'hydrodynamique transitoire sur l'ensemble du bassin. Les periodes de contraintes de 90 jours sont determinees a l'aide d'une analyse correlatoire sur les donnees pluviometrique et piezometrique, et permettent de reconstituer un pseudo-regime transitoire par une succession d'etats permanents. Le modele mt3d est utilise pour la simulation du transport des nitrates dans la nappe avec le meme decoupage temporel que celui de modflow. L'hydrodynamique et le transport sont reconstitues sur le bassin sur une periode de 15 ans avec un pas de temps saisonnier. La dynamique des teneurs en nitrates dans une nappe a l'echelle d'un bassin versant et l'impact de differentes pratiques culturales peuvent ainsi etre simules dans une optique de gestion des pollutions diffuses agricoles.
Author: Van Tuan Nghiem Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
La France, à l'instar de nombreux pays européens, connaît un recul assez net de sa population paysanne et par la même occasion de son potentiel agricole. Cette baisse sensible, enregistrée sur les trente dernières années est la conséquence directe de l'exode massif des populations vers les grandes agglomérations. Cette mutation s'est accompagnée de la fermeture progressive des paysages, marqués le plus souvent par une colonisation rapide par des espèces forestières. Ces évolutions sont également dues au changement climatique qui favorise certaines espèces par rapport à d'autres. Du point de vue de la gestion du bassin versant, il est très important de savoir comment ces changements pourraient affecter les ressources en eau. La mise en œuvre de la directive-cadre sur l'eau du 24 octobre 2012, définit des structures de gestion de l'eau sur des unités hydrologiques (bassin versant, nappe d'eau souterraine) pour un bon état des eaux en 2015, et le respect des objectifs pour 2027 dans le cadre d'une nouvelle directive-cadre sur l'eau (DCE). Cette mise en œuvre nécessite de prendre en compte la diversité spatiale et thématique des données sur l'unité hydrologique considérée. La télédétection et les Systèmes d'Information Géographiques (SIG) sont des outils utiles permettant de représenter cette diversité. Ils servent à la fois à l'organisation, à l'actualisation et à l'analyse des données spatiales. Ils sont utiles également pour le paramétrage de modèles hydrogéochimiques afin de modéliser la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau. L'intérêt de la télédétection et des SIG couplés au modèle hydrogéochimique WARMF, est mis en évidence dans l'étude du cas d'un grand bassin versant du Massif Jura : l'Ain (4780 km2). Une telle étude répond aux problèmes qui se posent lors d'une DCE : estimation des quantités des eaux sur des secteurs non-mesurés, prévision des quantités en fonction de scénarii de l'occupation des sols et de scénarii météorologiques, vulnérabilité des ressources en eau superficielles, effet de la matière organique sur la qualité des eaux. Cette étude fournit une base scientifique pour la formulation de stratégies pour la gestion de la ressource en eau. Le couplage de la télédétection et des SIG au modèle hydrogéochimique est une nouvelle approche offrant de grands avantages en matière de disponibilité des données, de construction des scénarii, et d'interprétation des résultats. Cette approche sera un outil efficace d'aide à la décision pour la gestion intégrée de la ressource en eau des lacs et plus largement du bassin versant (oxygène, pH, etc.).
Author: Francis Macary
Author: LUIZ AUGUSTO.. KAUARK LEITE
Author: Florent Tortrat
Author: Hanan Darwishe
Author: Michel Le Page
Author: Damien Tedoldi
Author: Sonja Jankowfsky
Author: Gendron Lefebvre, Groupe
Author: Alain Dupuy
Author: Van Tuan Nghiem