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Modélisation du transfert de MES à l'échelle du bassin versant de la Baïse (Sud-ouest, France)

Modélisation du transfert de MES à l'échelle du bassin versant de la Baïse (Sud-ouest, France) PDF Author: Cristian Ros Ortega
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Book Description
Au sein de bassins versants agricoles, I'augmentation rapide et importante des teneurs en contaminants des eaux est liée à I'impact anthropique. Une partie des contaminants transportés s'effectue sous forme dissoute et une autre partie est associée aux particules et au carbone (certains métaux et pesticides). C'est impact est surtout mis en évidence lors des épisodes de crue. Peu de travaux ont abordé cette problématique dans des bassins versants de grande taille (supérieur à 1000 km2) el dans des contextes d'agriculture intensive. Dans ce type de bassin, les fortes variabilités spatiales et temporelles des données climatiques, I'occupation des sols etc, impliquent la nécessite d'utiliser des modèles hydrologiques pour simuler les transferts de polluants et faire des simulations de changements de pratiques et/ou de changements climatiques. Pour cela, 3 points ont été abordes : 1. L'étude de la variabilité temporelle du transport de MES (Analyse des événements, variations saisonnières, annuelles et interannuelles. 2. Identification des facteurs qui peuvent expliquer les réponses hydrologiques et sédimentologiques. 3. Amélioration des interprétations des concentrations de MES et COP (analyse des cycles d'hystérésis) pour déterminer les source.

Modélisation du transfert de MES à l'échelle du bassin versant de la Baïse (Sud-ouest, France)

Modélisation du transfert de MES à l'échelle du bassin versant de la Baïse (Sud-ouest, France) PDF Author: Cristian Ros Ortega
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Au sein de bassins versants agricoles, I'augmentation rapide et importante des teneurs en contaminants des eaux est liée à I'impact anthropique. Une partie des contaminants transportés s'effectue sous forme dissoute et une autre partie est associée aux particules et au carbone (certains métaux et pesticides). C'est impact est surtout mis en évidence lors des épisodes de crue. Peu de travaux ont abordé cette problématique dans des bassins versants de grande taille (supérieur à 1000 km2) el dans des contextes d'agriculture intensive. Dans ce type de bassin, les fortes variabilités spatiales et temporelles des données climatiques, I'occupation des sols etc, impliquent la nécessite d'utiliser des modèles hydrologiques pour simuler les transferts de polluants et faire des simulations de changements de pratiques et/ou de changements climatiques. Pour cela, 3 points ont été abordes : 1. L'étude de la variabilité temporelle du transport de MES (Analyse des événements, variations saisonnières, annuelles et interannuelles. 2. Identification des facteurs qui peuvent expliquer les réponses hydrologiques et sédimentologiques. 3. Amélioration des interprétations des concentrations de MES et COP (analyse des cycles d'hystérésis) pour déterminer les source.

Modélisation numérique du transfert sédimentaire en bassin versant montagneux fortement érodable

Modélisation numérique du transfert sédimentaire en bassin versant montagneux fortement érodable PDF Author: Florent Taccone
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Dans certains petits bassins versants de montagne, des évènements de pluie extrême peuvent engendrer de forts exports sédimentaires. Ce volume important de sédiment peut avoir un impact sur la gestion des ouvrages hydrauliques à l'aval de ces bassins. Aujourd'hui, pour représenter les processus d'érosion à l'échelle du bassin versant, des modèles conceptuels distribués sont majoritairement utilisés (CASC2D, SHETRAN, DWSM). Ces modèles sont basés sur des formules d'érosion globales et sont validés pour des maillages grossiers (> 30 m). D'un autre côté, il existe des modèles capables de représenter finement des processus d'érosion gravitaire, par des écoulements multiphasiques, principalement utilisés sur des cas à petite échelle. Ce travail de thèse propose le développement d'un modèle à base physique capable de représenter à la fois les transferts hydrauliques et l'hydrologie des bassins versants, les processus d'érosion gravitaire et de reprise/dépôt des sédiments dans le réseau hydraulique. Cela permettra de quantifier l'export sédimentaire à l'exutoire d'un bassin pour des tempêtes extrêmes, d'identifier des zones de fortes productions sédimentaires et des dynamiques de stockage des sédiments dans le réseau hydraulique afin d'aider à la gestion des bassins versants. Il s'agit dans un premier temps d'évaluer la résolution des équations de Saint-Venant pour du ruissellement avec des faibles hauteurs d'eau sur des fortes pentes. Pour diagnostiquer les différents schémas numériques que l'on peut trouver dans la littérature, un cas test, disposant d'une solution analytique des équations de Saint-Venant, représentant, un canal rectiligne sur lequel tombe une pluie constante est utilisé. Ce cas test comporte une zone sèche à l'amont et permet d'évaluer les propriétés clés qu'un schéma doit comporter pour représenter le ruissellement sur un bassin versant, à savoir la positivité des hauteurs d'eau, la transition entre zones sèches et mouillées, l'équilibre du lac au repos et la non limitation de la pente. Le schéma de Chen et Noelle (2017) est finalement choisi. Ensuite, avec l'ajout d'une loi d'infiltration de type Green-Ampt (1911), le modèle sera évalué dans sa capacité à représenter les hydrogrammes en sortie, mais surtout les vitesses locales d'écoulement sur des bassins versants réels. Pour cela, on évalue la part d'erreur provenant de la résolution numérique et de la modélisation physique du frottement de l'eau sur le fond au travers de quatre cas expérimentaux de l'échelle du laboratoire à un bassin de 1 km2.Un modèle d'érosion gravitaire, basé sur les critères de détachement et de dépôt de Takahashi (2009), est couplé au modèle d'hydraulique global par une équation d'évolution du fond. L'évolution du stock de sédiment dans le réseau hydraulique est modélisée à l'aide d'une équation d'advection représentant les sédiments en suspension dans l'écoulement. Les lois classiques de dépôts de d'érosion de Krone et Parthéniades sont utilisées pour la reprise dépôt des sédiments dans le réseau.Le modèle d'érosion est ensuite validé sur le bassin versant du Laval (86 ha), instrumenté et surveillé par l'ORE Draix-Bléone, sur plusieurs évènements très érosifs. Le modèle est enfin appliqué à deux bassins non instrumentés mais à enjeu pour EDF, pour une étude de dimensionnement d'ovoïdes dans la vallée de la Durance.

Dynamique des MES et perspectives de modélisation dans deux petits bassins versants agricoles de l’Ouest de la France

Dynamique des MES et perspectives de modélisation dans deux petits bassins versants agricoles de l’Ouest de la France PDF Author: Mounira de l'auteur Mayet
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Pages : 20

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L’excès des Matières En Suspension (MES) dans les cours d’eau nuit à la qualité des écosystèmes aquatiques, en diminuant la lumière, en colmatant les habitats et en transportant différents polluants. Deux petits bassins versants agricoles ont été comparés, Moulinet et Naizin, qui diffèrent par l’usage du sol et l’état des berges des cours d’eau. La turbidité et le débit ont été acquis en continu durant plus d’une année hydrologique [Oct.07 – Févr.09] à l’exutoire des bassins versants. La concentration de MES a été mesurée au laboratoire sur des prélèvements hors crue et en crue pour étalonner les turbidimètres. Les objectifs du travail étaient en premier lieu d’établir des bilans des MES à l’échelle annuelle et mensuelle en approfondissant au préalable l’étalonnage qui fournit ces données. En second lieu, nous avons mené des premiers essais de modélisation des crues pour identifier les sources de MES et quantifier leurs flux. Les résultats de la modélisation ont confirmé les conclusions des bilans. Les flux de MES sont beaucoup plus élevés sur le Moulinet, issus principalement de la remobilisation du stock de sédiments, alors que l’érosion des versants représente une part importante des flux de MES sur Naizin. Ce travail doit être poursuivi pour mieux comprendre la variabilité de la relation [MES]-Turbidité. Il a aussi permis d’identifier des perspectives d’amélioration du modèle.

Facteurs physiques de l'érosion significatifs au niveau des flux exportés par les bassins versants

Facteurs physiques de l'érosion significatifs au niveau des flux exportés par les bassins versants PDF Author: Redha Kribeche
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La complexite des phenomenes contribuant au fonctionnement des hydro-systemes en milieu agricole a ete a l'origine de diverses recherches notamment liees a l'etude des effets des changements des pratiques agricoles sur le regime hydrologique et la qualite des eaux de rivieres. La modelisation du transfert des matieres en suspension a l'echelle du bassin versant represente l'un des axes de recherches menees dans le cadre du programme de recherches environnementales sur la riviere seine (piren). L'emploi du modele conceptuel de transfert de mes developpe au cemagref a permis de valider son utilisation sur les diverses series de donnees enregistrees sur les sites de mesures du bassin du grand morin. L'analyse de la variation des parametres du modele cale sur divers evenements de crues etudies a permis de degager une relative transposabilite des jeux de parametres entre sous-bassins emboites sans pertes de qualite de la modelisation des flux de mes par rapport a des estimations purement locales. L'emploi du modele de transfert de mes ainsi concu sur des bassins non jauges a ete possible grace a un couplage realise avec un modele hydrologique fournissant des debits simules au lieu de ceux reellement mesures. Ce couplage a pu etre teste et valide sur les differents sites de mesures, puis compare a un modele (cequeau) quantite/qualite de fonctionnement similaire. L'introduction de facteurs physiques caracteristiques de l'evolution structurale du sol ainsi que du couvert vegetal, dans l'etude de la modelisation du transfert de mes a permis de degager certaines relations entres ces facteurs et la variation des parametres du modele cale sur les divers evenements de crues modelises.

FACTEURS PHYSIQUES DE L'EROSION SIGNIFICATIFS AU NIVEAU DES FLUX EXPORTES PAR LES BASSINS VERSANTS. IDENTIFICATION PAR MODELISATION

FACTEURS PHYSIQUES DE L'EROSION SIGNIFICATIFS AU NIVEAU DES FLUX EXPORTES PAR LES BASSINS VERSANTS. IDENTIFICATION PAR MODELISATION PDF Author: REDHA.. KRIBECHE
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Pages : 215

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LA COMPLEXITE DES PHENOMENES CONTRIBUANT AU FONCTIONNEMENT DES HYDRO-SYSTEMES EN MILIEU AGRICOLE A ETE A L'ORIGINE DE DIVERSES RECHERCHES NOTAMMENT LIEES A L'ETUDE DES EFFETS DES CHANGEMENTS DES PRATIQUES AGRICOLES SUR LE REGIME HYDROLOGIQUE ET LA QUALITE DES EAUX DE RIVIERES. LA MODELISATION DU TRANSFERT DES MATIERES EN SUSPENSION A L'ECHELLE DU BASSIN VERSANT REPRESENTE L'UN DES AXES DE RECHERCHES MENEES DANS LE CADRE DU PROGRAMME DE RECHERCHES ENVIRONNEMENTALES SUR LA RIVIERE SEINE (PIREN). L'EMPLOI DU MODELE CONCEPTUEL DE TRANSFERT DE MES DEVELOPPE AU CEMAGREF A PERMIS DE VALIDER SON UTILISATION SUR LES DIVERSES SERIES DE DONNEES ENREGISTREES SUR LES SITES DE MESURES DU BASSIN DU GRAND MORIN. L'ANALYSE DE LA VARIATION DES PARAMETRES DU MODELE CALE SUR DIVERS EVENEMENTS DE CRUES ETUDIES A PERMIS DE DEGAGER UNE RELATIVE TRANSPOSABILITE DES JEUX DE PARAMETRES ENTRE SOUS-BASSINS EMBOITES SANS PERTES DE QUALITE DE LA MODELISATION DES FLUX DE MES PAR RAPPORT A DES ESTIMATIONS PUREMENT LOCALES. L'EMPLOI DU MODELE DE TRANSFERT DE MES AINSI CONCU SUR DES BASSINS NON JAUGES A ETE POSSIBLE GRACE A UN COUPLAGE REALISE AVEC UN MODELE HYDROLOGIQUE FOURNISSANT DES DEBITS SIMULES AU LIEU DE CEUX REELLEMENT MESURES. CE COUPLAGE A PU ETRE TESTE ET VALIDE SUR LES DIFFERENTS SITES DE MESURES, PUIS COMPARE A UN MODELE (CEQUEAU) QUANTITE/QUALITE DE FONCTIONNEMENT SIMILAIRE. L'INTRODUCTION DE FACTEURS PHYSIQUES CARACTERISTIQUES DE L'EVOLUTION STRUCTURALE DU SOL AINSI QUE DU COUVERT VEGETAL, DANS L'ETUDE DE LA MODELISATION DU TRANSFERT DE MES A PERMIS DE DEGAGER CERTAINES RELATIONS ENTRES CES FACTEURS ET LA VARIATION DES PARAMETRES DU MODELE CALE SUR LES DIVERS EVENEMENTS DE CRUES MODELISES.

Représentation de l'urbanisation dans la modélisation hydrologique à l'échelle du bassin versant

Représentation de l'urbanisation dans la modélisation hydrologique à l'échelle du bassin versant PDF Author: Mohamed Saadi
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Afin de déterminer l'impact hydrologique de l'étalement urbain à venir, la modélisation hydrologique est très utile car elle permet de traduire les scénarios d'urbanisation en scénarios hydrologiques en tenant compte de la variabilité climatique. Malgré la diversité actuelle des modèles hydrologiques applicables sur les bassins urbanisés, ces modèles sont en général développés sur un nombre limité de bassins versants, ce qui pose la question de leur robustesse. L'objectif de cette thèse est de chercher une structure de modèle hydrologique capable de reproduire la relation pluie-débit pour un large échantillon de bassins versants urbanisés, situés en France et aux États-Unis, et caractérisés par différents niveaux d'étalement urbain. Pour ce faire, nous sommes partis d'une structure de modèle conceptuel (GR4H), fonctionnant au pas de temps horaire mais non dédiée aux bassins versants urbanisés. Pour arriver à nos objectifs, nous avons considéré quatre étapes : (1) la collecte et la préparation d'un large échantillon de données pour plus de 2000 bassins versants situés en France et aux États-Unis. L'analyse de la variabilité des coefficients de ruissellement de 852 bassins nord-américains a montré une dépendance non seulement au taux moyen d'imperméabilité totale (TIA), mais aussi aux conditions d'humidité du sol quel que soit le niveau d'étalement urbain du bassin versant ; (2) le test de la structure de départ sur les bassins fortement urbanisés. Cette étape a montré l'aptitude des paramètres du modèle GR4H à traduire les spécificités du comportement hydrologique en contexte urbanisé ; (3) la régionalisation des paramètres de la structure de départ GR4H pour les lier à la fraction du couvert urbain. Les relations de régression obtenues ont été performantes mais peu sensibles à la caractérisation du couvert urbain ; (4) la modification pas-à-pas de la structure de GR4H en rajoutant le ruissellement sur les surfaces imperméables, et en variant le partage entre écoulement rapide et écoulement lent en fonction de chaque bassin. L'évaluation de ces modifications sur 273 bassins versants urbanisés a indiqué une amélioration de la simulation des écoulements surtout lors des périodes sèches et des périodes de crue. Les paramètres rajoutés ont montré une forte dépendance au taux moyen d'imperméabilité totale. Les travaux de cette thèse montrent un exemple de démarche constructive de développement de modèle hydrologique, par laquelle nous avons réussi à améliorer la représentation de l'urbanisation au sein du modèle tout en obtenant de meilleurs résultats en comparant avec des séries observées. Un effort de régionalisation de la nouvelle structure en exploitant des mesures de fragmentation du paysage urbain permettra une étude d'impact de différents schémas d'urbanisation future sur la réponse hydrologique.

Compréhension et modélisation des processus hydrologique dans un petit bassin versant périurbain à l'aide d'une approche spatialisée orientée objet et modulaire. Application aux sous-basins de la chaudanne et du mercier (bassin de l'Yzeron, France)

Compréhension et modélisation des processus hydrologique dans un petit bassin versant périurbain à l'aide d'une approche spatialisée orientée objet et modulaire. Application aux sous-basins de la chaudanne et du mercier (bassin de l'Yzeron, France) PDF Author: Sonja Jankowfsky
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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.

MODELISATION HYDROLOGIQUE DISTRIBUEE. INFLUENCE DE LA TOPOGRAPHIE ET DES SOLS ET APPLICATIONS AU TRANSFERT DE NITRATES

MODELISATION HYDROLOGIQUE DISTRIBUEE. INFLUENCE DE LA TOPOGRAPHIE ET DES SOLS ET APPLICATIONS AU TRANSFERT DE NITRATES PDF Author: PATRICIA.. BRUNEAU
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Languages : fr
Pages : 207

Book Description
L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE DE MODELISER LE CYCLE HYDROLOGIQUE SUR UN BASSIN VERSANT AGRICOLE ET D'APPLIQUER CETTE MODELISATION AU TRANSFERT DES NITRATES POUR DEFINIR DES ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DE NITRATES ET ANALYSER L'IMPACT D'APPORTS VARIABLES SUR CES ZONES. POUR REPONDRE A CET OBJECTIF, NOUS AVONS DANS UN PREMIER TEMPS VALIDE UN MODELE HYDROLOGIQUE SEMI DISTRIBUE, BASE SUR LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES: LE TOPMODEL. LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES ET LE FORMALISME QUI EN DECOULE (DECOUPAGE DE L'ESPACE EN FONCTION DE VALEUR D'UN INDICE TOPOGRAPHIQUE) A ETE APPLIQUE A UNE CARACTERISATION DE L'HYDROMORPHIE DES SOLS POUR ESSAYER D'INTEGRER DES DONNEES SOLS DANS LA MODELISATION HYDROLOGIQUE. DANS UN SECOND TEMPS A L'ECHELLE D'UN BASSIN VERSANT DE 600 HECTARES ET DE SOUS-BASSIN VERSANT DE TAILLE VARIABLE, NOUS AVONS DETERMINE LES PRATIQUES AGRICOLES ET LES CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES SPECIFIQUES A CHAQUE BASSIN VERSANT. NOUS AVONS ENSUITE ANALYSE LA DYNAMIQUE DES NITRATES SUR CES DIFFERENTS BASSINS. A PARTIR DE CES OBSERVATIONS, NOUS AVONS COUPLE UN MODULE DE TRANSFERTS DE NITRATES AU MODELE HYDROLOGIQUE, MODULE ADAPTE A LA STRUCTURE DU TOPMODEL, POUR DETERMINER LES PROCESSUS INFLUANT SUR LES SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE D'UN BASSIN VERSANT. LA MODELISATION HYDROLOGIQUE SUR LE BASSIN TEST A PERMIS DE RENDRE COMPTE DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE DU BASSIN VERSANT. DE PLUS, L'ANALYSE DE LA DISTRIBUTION DES VALEURS DE L'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI EST LA BASE DU DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DEUX RELATIONS: 1) UNE RELATION STATISTIQUE ET SPATIALE ENTRE LES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE ET LE DEGRE D'HYDROMORPHIE DES SOLS; 2) UNE RELATION ENTRE LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE ET LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DES DOMAINES A PRATIQUES AGRICOLES HOMOGENES. CETTE DERNIERE RELATION, NOUS A PERMIS DE SPATIALISER LES APPORTS DANS LE MODULE NITRATE SUR UNE BASE IDENTIQUE A CELLE DU MODELE HYDROLOGIQUE. L'ANALYSE DE L'IMPACT DES MODIFICATIONS DE NIVEAUX D'APPORTS SUR LES DIFFERENTS DOMAINES DEFINIS A PERMIS DE MONTRER L'EXISTENCE DE ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DES NITRATES. IL S'AGIT ESSENTIELLEMENT DES ZONES A FORTES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI CORRESPONDENT AUX ZONES DE BAS-FONDS OCCUPEES ESSENTIELLEMENT EN PRAIRIES PERMANENTES ET SUR LESQUELLES TOUTE MODIFICATION DES NIVEAUX D'APPORTS OU DU TYPE D'OCCUPATION DES SOLS INTRODUIT UNE REPONSE IMMEDIATE EN TERME DE SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE

Évaluation des risques de contamination des eaux de surface sur des bassins versants agricoles. Approches multiscalaires par modélisation spatiale et analyse multicritère pour l'aide à la décision

Évaluation des risques de contamination des eaux de surface sur des bassins versants agricoles. Approches multiscalaires par modélisation spatiale et analyse multicritère pour l'aide à la décision PDF Author: Francis Macary
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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.

Modélisation hydrologique distribuée

Modélisation hydrologique distribuée PDF Author: Patricia Bruneau
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Book Description
L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE DE MODELISER LE CYCLE HYDROLOGIQUE SUR UN BASSIN VERSANT AGRICOLE ET D'APPLIQUER CETTE MODELISATION AU TRANSFERT DES NITRATES POUR DEFINIR DES ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DE NITRATES ET ANALYSER L'IMPACT D'APPORTS VARIABLES SUR CES ZONES. POUR REPONDRE A CET OBJECTIF, NOUS AVONS DANS UN PREMIER TEMPS VALIDE UN MODELE HYDROLOGIQUE SEMI DISTRIBUE, BASE SUR LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES: LE TOPMODEL. LE CONCEPT DE ZONES CONTRIBUTIVES ET LE FORMALISME QUI EN DECOULE (DECOUPAGE DE L'ESPACE EN FONCTION DE VALEUR D'UN INDICE TOPOGRAPHIQUE) A ETE APPLIQUE A UNE CARACTERISATION DE L'HYDROMORPHIE DES SOLS POUR ESSAYER D'INTEGRER DES DONNEES SOLS DANS LA MODELISATION HYDROLOGIQUE. DANS UN SECOND TEMPS A L'ECHELLE D'UN BASSIN VERSANT DE 600 HECTARES ET DE SOUS-BASSIN VERSANT DE TAILLE VARIABLE, NOUS AVONS DETERMINE LES PRATIQUES AGRICOLES ET LES CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES SPECIFIQUES A CHAQUE BASSIN VERSANT. NOUS AVONS ENSUITE ANALYSE LA DYNAMIQUE DES NITRATES SUR CES DIFFERENTS BASSINS. A PARTIR DE CES OBSERVATIONS, NOUS AVONS COUPLE UN MODULE DE TRANSFERTS DE NITRATES AU MODELE HYDROLOGIQUE, MODULE ADAPTE A LA STRUCTURE DU TOPMODEL, POUR DETERMINER LES PROCESSUS INFLUANT SUR LES SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE D'UN BASSIN VERSANT. LA MODELISATION HYDROLOGIQUE SUR LE BASSIN TEST A PERMIS DE RENDRE COMPTE DU COMPORTEMENT HYDROLOGIQUE DU BASSIN VERSANT. DE PLUS, L'ANALYSE DE LA DISTRIBUTION DES VALEURS DE L'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI EST LA BASE DU DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DEUX RELATIONS: 1) UNE RELATION STATISTIQUE ET SPATIALE ENTRE LES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE ET LE DEGRE D'HYDROMORPHIE DES SOLS; 2) UNE RELATION ENTRE LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DOMAINES A REPONSE HYDROLOGIQUE SIMILAIRE ET LE DECOUPAGE DU BASSIN VERSANT EN DES DOMAINES A PRATIQUES AGRICOLES HOMOGENES. CETTE DERNIERE RELATION, NOUS A PERMIS DE SPATIALISER LES APPORTS DANS LE MODULE NITRATE SUR UNE BASE IDENTIQUE A CELLE DU MODELE HYDROLOGIQUE. L'ANALYSE DE L'IMPACT DES MODIFICATIONS DE NIVEAUX D'APPORTS SUR LES DIFFERENTS DOMAINES DEFINIS A PERMIS DE MONTRER L'EXISTENCE DE ZONES A RISQUES VIS-A-VIS DU TRANSFERT DES NITRATES. IL S'AGIT ESSENTIELLEMENT DES ZONES A FORTES VALEURS D'INDICE TOPOGRAPHIQUE QUI CORRESPONDENT AUX ZONES DE BAS-FONDS OCCUPEES ESSENTIELLEMENT EN PRAIRIES PERMANENTES ET SUR LESQUELLES TOUTE MODIFICATION DES NIVEAUX D'APPORTS OU DU TYPE D'OCCUPATION DES SOLS INTRODUIT UNE REPONSE IMMEDIATE EN TERME DE SORTIES DE NITRATES A L'EXUTOIRE