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Hydrologie de surface et de subsurface des bassins versants cultivés et aménagés : processus, mécanismes et modélisation
(ACR)
- Mot(s) clé(s) :
Objet d'étude : processes
Question sociétale et finalité, contexte : gestion durable, gestion du territoire
Démarche, discipline : Hydrologie
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Objet d'étude : processes
Question sociétale et finalité, contexte : gestion durable, gestion du territoire
Démarche, discipline : Hydrologie
Echelle d'étude : agrosystème, bassin versant
Dispositif technique et méthode d'étude : modélisation spatialisée
Composé chimique, Facteur du milieu : eau, sol
Phénomène, processus et fonction : échange surface souterrain, infiltration, ruissellement
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- Description détaillée :
Une démarche couplée d'expérimentation et de modélisation mécaniste est adoptée. Les Afficher la suite
Une démarche couplée d'expérimentation et de modélisation mécaniste est adoptée. Les expérimentations sont menées sur les sites de l'Observatoire de Recherche pour l'Environnement ORE OMERE et les modélisations développées sont testées et validées à l'échelle du bassin versant, puis couplées aux autres processus hydrologiques au sein du projet de plateforme hydrologique MHYDAS (Modélisation HYdrologique Distribuée des AgroSystèmes). Les axes de recherche visent à :
1.Analyser l'influence de l'anthropisation en milieu cultivé sur l'hydrologie de crues : analyse de l'influence des états de surface, analyse de l'influence des banquettes anti-érosives, étude du rôle des fossés sur les échanges surface-souterrain et étude du débordement du réseau hydrographique lors des crues extrêmes.
2.Évaluer les échanges hydrologiques surface-atmosphère sur des unités hétérogènes de paysage cultivé.
3.Développer de méthodes de mesures in situ : méthodes simplifiées de caractérisation hydrodynamique du sol et des états de surface.
4.Développer une plate-forme de modélisation hydrologique (MHYDAS) à visées cognitives et opérationnelles, couplant les processus de transferts d'eau sur un bassin versant cultivé. L'enjeu scientifique est de comprendre l'influence des différentes caractéristiques d'un bassin versant cultivé (états de surface, discontinuités d'origine anthropique, occupation du sol) sur la genèse et le contrôle des flux d'eau qui y circulent. Vis-à-vis de cet enjeu, le sol occupe une position-clé, du fait de sa position d'interface entre l'atmosphère, le couvert végétal, d'une part, et le substrat géologique et les réserves en eau souterraine, d'autre part. Toutefois, la mesure, la compréhension et la modélisation des processus d'écoulements dans le sol restent encore insuffisantes pour répondre efficacement aux enjeux évoqués précédemment. Plusieurs points de blocage expliquent cette situation :
L'hétérogénéité spatiale des paysages cultivés est considérable. Elle est due à la variabilité naturelle des sols et de ses propriétés, du relief, mais aussi aux nombreux forçages anthropiques (activités agricoles, aménagements hydro-agricoles). Les paramètres importants de cette hétérogénéité sont encore à déterminer et leurs modes de représentation restent à développer.
Les milieux cultivés sont fortement non-stationnaires car leurs caractéristiques sont modifiées en permanence par les activités humaines. L'appréhension de la variabilité de leur fonctionnement hydrologique nécessite l'analyse et la modélisation des relations entre les propriétés hydrologiques du milieu et les activités anthropiques qu'il subit.
Les processus relatifs aux phénomènes de transferts des flux d'eau sont nombreux (surface, milieux non saturé et saturé, évapotranspiration) et leurs couplages en conditions réelles d'écoulement constitue un enjeu de recherche important. La durée prévue de cette action est de 4 ans (2007-2010). Les approches expérimentales seront centrées essentiellement sur les deux premières années alors que les démarches de modélisation seront majoritaires sur les deux dernières années. La gestion des ressources en eau est une des questions centrales pour l'avenir de la plupart des sociétés humaines et notamment pour assurer la durabilité de leur développement et de leur existence. L'impact des changements climatiques et l'augmentation des conflits d'usage de l'eau sont des enjeux présents dans presque toutes les régions de la planète. L'influence des milieux cultivés sur les ressources en eau est considérable, car ils sont à la fois producteurs et utilisateurs (près de 70% des ressources disponibles en eau douce sont utilisées en agriculture) de ressources en eau. La compréhension et la modélisation de l'influence de l'anthropisation des milieux cultivés sur la production quantitative des ressources en eau est une étape essentielle pour rechercher des stratégies de gestion de ces milieux contribuant à un développement durable. A cet égard, cette action de recherche s'intéresse spécifiquement aux questions relatives à la formation de la ressource en eau superficielle en milieu cultivé. C'est une condition importante pour pouvoir proposer un schéma de fonctionnement permettant une prévision réaliste des flux d'eau en bassin cultivé. Les objectifs visent à développer les connaissances sur les transferts de masse dans les sols et les bassins versants ruraux en relation avec leurs organisations spatiale et temporelle d'origines naturelle et anthropique. Les principaux résultats concernent :
L'étude du rôle des pratiques culturales sur l'infiltration et le ruissellement : établissement d'une typologie des états de surface, influence de la variabilité spatio-temporelle des états de surface sur le fonctionnement hydrologique du bassin versant, prise en compte des croûtes et des états de surface dans la modélisation de l'infiltration et du ruissellement.
L'étude du rôle des aménagements dans la production et le transfert d'eau en milieu cultivé méditerranéen : les banquettes, les fossés, les lacs collinaires, les tabias.
La quantification des échanges surface-atmosphère : hiérarchisation des facteurs affectant l'évolution de l'humidité de surface, effet de la géométrie du couvert végétal sur l'interception du rayonnement, application des modèles TSVA (Transfert Sol-Végétation-Atmosphère).
Le développement d'une structure de modélisation hydrologique distribuée en milieu cultivé et anthropisé (le modèle MHYDAS) basée sur la segmentation de l'espace, la représentation des processus élémentaires d'écoulements de surface et dans le sol, et le développement de stratégies de paramétrisation, de calage et de validation. La compréhension et la modélisation de l'influence de l'anthropisation des milieux cultivés (e.g. états de surface, banquettes, fossés, lacs collinaires) sur les flux d'eau est une étape essentielle pour rechercher des stratégies de gestion de ces milieux contribuant à un développement durable. Dans ce cadre, les objectifs visent à développer les connaissances sur les transferts de masse dans les bassins versants ruraux en relation avec leurs organisations spatiale et temporelle d'origines naturelle et anthropique. Une démarche couplée d'expérimentation et de modélisation mécaniste est adoptée. Elle vise à analyser l'influence de l'anthropisation en milieu cultivé sur les processus hydrologiques (ruissellement, infiltration, échanges surface-souterrain), à évaluer les échanges hydrologiques surface-atmosphère, à développer de méthodes de mesures des propriétés hydrodynamiques des sols, et à développer une plateforme de modélisation hydrologique distribuée à visées cognitives et opérationnelles, couplant les processus de transferts d'eau sur un bassin versant cultivé. Réduire

- Champs de rattachement :
 

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