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    Rôle de la forêt sur les débits dans des bassins versants montagneux sub-méditerranéens : une approche par modélisation

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    5 tableaux ; 10 figuresL'impact d'un couvert forestier a été étudié sur des bassins versants sub-méditerranéens montagneux en utilisant le modèle pluie-débit conceptuel GRHum. Ce modèle simule le fonctionnement du continuum sol-végétation-atmosphère vis-à-vis des phénomènes d'évapotranspiration à partir des caractéristiques du sol et de la couverture végétale. Le modèle permet ainsi la simulation des débits et du contenu hydrique du sol. Une fonction neige a été ajoutée à la version initiale du modèle, pour simuler le comportement hydrologique durant les périodes de fonte de neige. Le modèle a été appliqué aux bassins versants expérimentaux du Mont-Lozère où une base de données hydro-météorologiques est disponible depuis 1981. Un site sur lequel une coupe forestière graduelle a été prescrite entre 1987 et 1989 (bassin versant de la Latte) est comparé à un site non exploité (bassin versant de la Sapine), utilisé comme site de référence. En accord avec les changements d'occupation du sol sur le bassin versant de la Latte, la période d'étude a été scindée en trois parties. Pour chaque bassin versant, le modèle produit de bonnes simulations pour les trois périodes. Un essai d'identification du rôle de la forêt sur le comportement hydrologique a été mené en simulant, pour le bassin versant de la Latte, les débits pendant la période de la coupe en utilisant les paramètres du modèle obtenus avant et après la coupe. Cet exercice a montré que la coupe a induit une augmentation significative des forts débits journaliers. Une approche similaire menée pour le bassin de référence, a permis de contrôler les incertitudes sur les prédictions du modèle (limite de prédiction de 90 %), le biais du modèle étant principalement dû aux différences climatiques entre les trois périodes de simulation. En prenant en compte le biais du modèle, les résultats suggèrent que la coupe forestière aurait nduit une augmentation des débits de 10 %

    Les crues de type cévenol : recherches sur le versant sud du Mont-Lozère (France)

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    1 tableau ; 5 figuresInternational audienceLes bassins versants du Mont-Lozère reçoivent des précipitations abondantes (2000 mm/an en moyenne). Mais leurs sols, sur granite, ont des vitesses de filtration très élevées. Les crues les plus violentes se produisent donc lors d'épisodes particulièrement pluvieux – de type "cévenol" – qui provoquent le débordement des nappes. Dans ces conditions, le rôle tampon du couvert végétal se révèle modeste. Pour expliquer la brutalité des montées de crue, l'hypothèse a été émise que l'engorgement en eau se propageait du haut vers le bas des versants, les crues se déclenchant lorsque les zones actives entraient en relation avec le réseau hydrographique. Cette hypothèse est examinée à la lumière des caractères morphologiques du bassin versant qui a servi de cadre à sa formulation. L'étude présente en outre les recherches qui ont été récemment entamées pour préciser les modalités de la genèse des crues

    Etude du rôle hydrologique d'une tourbière de montagne : modélisation comparée de couples "averse-crue" sur deux bassins versants du Mont-Lozère

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    1 tableau ; 17 figuresL'influence d'une tourbière de dépression sur le comportement hydrologique en crue d'un bassin versant montagneux (Mont-Lozère) est étudiée à l'aide d'un modèle pluie-débit horaire conceptuel global (modèle GR3H). Les performances et les valeurs des paramètres du modèle obtenues sur ce bassin versant (bassin du Peschio) sont comparées avec celles obtenues sur un bassin versant contigu de référence sans tourbière de dépression (bassin du Samouse). Le modèle s'avère nettement plus performant sur le second bassin versant. Sur les 24 crues étudiées entre janvier 2000 et décembre 2001, une seule est notablement mal restituée sur le bassin de référence, contre 9 sur le bassin du Peschio. La forme des hydrogrammes unitaires utilisés par le modèle confirme les résultats de l'étude descriptive menée en parallèle : la présence de la tourbière induit un retard et un amortissement de la réponse en crue du bassin versant. Toutefois cet effet est soumis à une très nette saisonnalité, avec une augmentation progressive du temps de réponse pendant la période d'assèchement de la tourbière, le temps de réponse du bassin versant passant de 2 heures environ en période hivernale à une valeur maximale de 14 heures observée en août 2000. Par comparaison, le temps de réponse du bassin de référence reste voisin de 1,5 heure

    Suivi de l'état hydrique des sols par télédétection spatiale (radar et thermographie infrarouge) et modélisation hydrologique à l'échelle du bassin versant

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    A good knowledge of soil moisture offers interesting possibilities to improve outflow modelling at the outlet of small agricultural watersheds. In that way, the aim of the present work was to elaborate and to implement a methodology allowing to follow soil moisture evolution by space remote sensing (radar and thermal infrared) in order to integrate this information in a hydrological model. The study carried on Brittany from 1992 up to 1994 has first demonstrated during the low vegetation density period the capacity of ERS1 satellite synthetic aperture radar (SAR) to estimate surface soil moisture on a basin scale (Naizin research basin, Morbihan). This result has been generalized on a regional scale to about forty other Breton basins. Meanwhile, during summer the vegetation strongly influences the backscattering radar signal. In a second step, thermal infrared data from the NOAA satellite AVHRR radiometer have been used to estimate soil moisture by solving the energy balance at the soil surface. Because of the local climatic and land use conditions, it seems to be difficult to calculate the root zone soil moisture. Only the surface soil moisture could has been determined by this way. In the third and last part of this work, soil moisture estimated from space has been compared with simulations of a lump conceptual hydrological model. The good results obtained open a way for the use of space remote sensing data for outflow modelling and water resources management. / Une bonne connaissance de l'état hydrique du sol offre des possibilités intéressantes pour améliorer la modélisation des débits à l'exutoire de petits bassins versants agricoles. Dans cette optique, l'objectif de cette recherche était d'élaborer et de mettre en oeuvre une méthodologie permettant le suivi de l'état hydrique des sols par télédétection spatiale (radar et infrarouge thermique) en vue de l'intégration de cette information dans un modèle hydrologique. L'étude menée sur la Bretagne de 1992 à 1994 a d'abord montré, en période de faible développement de la végétation, la capacité du radar à ouverture synthétique du satellite ERS1 à estimer l'état hydrique de surface du sol à l'échelle d'un bassin versant de recherche (Naizin, Morbihan). Ce résultat a été généralisé à l'échelle régionale sur une quarantaine d'autres bassins versants. Cependant, en période estivale le suivi de l'humidité du sol est perturbé par le couvert végétal qui influence fortement le signal radar rétrodiffusé. Dans un second temps, la résolution du bilan énergétique à la surface du sol a permis d'exploiter en terme d'humidité de surface du sol les données recueillies dans l'infrarouge thermique par le radiomètre AVHRR du satellite NOAA. En raison des conditions locales climatiques et d'occupation du sol, il est apparu difficile d'accéder par cette méthode à l'humidité de la couche racinaire et seul l'état hydrique de surface a pu être obtenu. Le troisième volet du travail a consisté à comparer l'état hydrique estimé par télédétection avec les simulations d'un modèle hydrologique conceptuel global. Les bons résultats obtenus ouvrent de larges perspectives d'assimilation des données de télédétection pour la modélisation des débits des rivières et la gestion des ressources en eau superficielles

    Historical monthly rainfall-runoff database on Fontaine de Vaucluse karst system: review and lessons,

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    International audienceMany studies have been carried on the Fontaine de Vaucluse karst system (south-east of France) and have proved the complexity of the hydrodynamic behaviour of this system. The question of water storage and water movement in this karst system must still be considered. This spring, famous for its considerable mean flow rate of around 20 m3/s, with maximum flow rate of 100 m3/s, has been time object of curiosity for a long, and, since 1877, the runoff of the spring has been regularly noted. Thus, at present, a 127 years long database of runoff measurement is available. After a review of the old data (1877-1965), the bias induced by the displacement of the gauging station in 1965 has been quantified. We then built a complete and homogeneous monthly runoff database. The analyse and the comparison of monthly runoff and rainfall databases confirms a rapid time response of the system, compared to the large surface of the recharge area. But this analyse has also pointed out unusual high runoff during dry periods occurring after long humid periods (several decades). Whereas an expected deficit is observed on runoff if the dry period occurred after a period characterised by mean amount of precipitation. This seems to confirm the existence of a routing zone of great capacity, characterised by slow water transfer. Thus, it is of great importance to take correctly into account the role of this zone in the response of the system to precipitation, especially to improve the rainfall-runoff simulation

    Combination of a crop model and a geochemical model as a new approach to evaluate the sustainability of an intensive agriculture system

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    By combining a crop model (STICS) and a geochemical model (PHREEQC), a new approach to assess the sustainability of agrosystems is proposed. It is based upon aqueous geochemistry and the stepwise modifications of soil solution during its transfer from the surface till aquifer. Meadows of Crau (SE France), irrigated since the 16th century, were field monitored (2012–2015) and modelled. Except for N, the mineral requirements of hay are largely covered by dissolved elements brought by irrigation water with only slight deficits in K and P, which are compensated by P-K fertilizers and the winter pasture by sheep. N cycle results in a very small nitrate leakage. The main determinants of the chemical composition changes of water are: concentration by evaporation, equilibration with soil pCO2, mineral nutrition of plants, input of fertilizers, sheep grazing, mineral-solution interactions in superficial formations till the aquifer, including ion exchange. Inverse modelling with PHREEQC allows for quantifying these processes. For groundwater, measured composition fit statistically very well with those computed, validating thus this approach. This long-term established agrosystem protects both soil and water resources: soil nutritional status remains constant with even some P and (minor) K fixation in soils; long-term decarbonatation occurs but it is greatly slowed by saturation of irrigation water by carbonate; P fixation in soil protects groundwater from eutrophication
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