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1Journée Orgeval, 24 mars 2010
prénom.nom@cemagref.fr
Limiter les transferts des polluants d’origine agricole dans les bassins versants
drainésCHAUMONT CédricFESNEAU Corinne
TOURNEBIZE JulienUnité de Recherche « Hydrosystèmes et Bioprocédés »
Cemagref, Groupement d’Antony
Journée Orgeval, 24 mars 2010
2Journée Orgeval, 24 mars 2010
Le contexte de recherche
� De l’échelle de la parcelle au bassin versant : compréhension des interactions cours d’eau / interface (zone tampon, ripisylve, …)
Sourceparcelle (zone racinaire)
Corridorruissellement
Rétentionzone sous-racinaire
Transport & Rétentionaquifère
Corridormacropores
drainage agricole
Rétentionzone riparienne
Corridorcours d’eau
Rétentionlagunemare
zone humide
Sourceparcelle (zone racinaire)
Corridorruissellement
Rétentionzone sous-racinaire
Transport & Rétentionaquifère
Corridormacropores
drainage agricole
Rétentionzone riparienne
Corridorcours d’eau
Rétentionlagunemare
zone humide
3Journée Orgeval, 24 mars 2010
Schéma d’un système drainé
4Journée Orgeval, 24 mars 2010
• Écartement < > Rabattement = 10-12 m• Profondeur = 80-100 cm
• Diamètre des drains < > Débit de projet = 1,5l/s/ha• CCTG Drainage « Evacuer une pluie de période
annuale de durée 3 jours » (17mm/j)
Dimensionnement
5Journée Orgeval, 24 mars 2010
� Impacts des pratiques d’aménagement hydro-agricoles�Que peut on proposer et pour quelle efficacité ?
IMPACT ?IMPACT ?
REVERSIBILITE ?REVERSIBILITE ?
Solutions correctrices
6Journée Orgeval, 24 mars 2010
� Implantation de zone tampon à fonction épuratrice (complémentaires des changements de pratiques) : favoriser les processus naturels de dégradation
� Implanter au plus proche de l’émission de polluant (moins de dilution due aux différences de pratiques agricoles) : Exemple sur l’exploitation de Eric Gobard (Aulnoy)
Aménager des zones tampons à la sortie des drains
7Journée Orgeval, 24 mars 2010
Superficie bassin versant : 35 haSuperficie retenues : 3700 m²Volume retenue : 8000 m3
Ratio des surfaces : 1%
30 m
BassinMare
Arrivée drainage principal(collecteur)
Source
Rû
de B
ourg
ogne
N
100 m N
Marebassin
35ha
78 m
37.70 m
69.5
0 m
52.90 m
36.15 m
28.50 m22 m
Surverse
Zone tampon pilote : Descriptif
8Journée Orgeval, 24 mars 2010
Bassin
Arrivée drainage principal(collecteur)
Source
Surverse
site 3site 3
site 2site 2
site 1site 1
Mare
site 1: site 1: collecteurcollecteur
site 2: sourcesite 2: source
site 3: site 3: surversesurverse
Suivi débit et nitrate à pas de temps fin (15 à 60min)
Suivi expérimental
Zone tampon pilote : Descriptif
9Journée Orgeval, 24 mars 2010
Suivi des teneurs en nitrates de 2005 à 2009
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
01/0
9/05
31/1
0/05
30/1
2/05
28/0
2/06
29/0
4/06
28/0
6/06
27/0
8/06
26/1
0/06
25/1
2/06
23/0
2/07
24/0
4/07
23/0
6/07
22/0
8/07
21/1
0/07
20/1
2/07
18/0
2/08
18/0
4/08
17/0
6/08
16/0
8/08
15/1
0/08
14/1
2/08
12/0
2/09
13/0
4/09
12/0
6/09
11/0
8/09
conc
entra
tion
en n
itrat
es (m
g/L)
0
20
40
60
80
100
120
Q (L
/s)
nitrate collecteur nitrate source Q coll l/s
SDI SDI SDI
Lessivage du reliquat entrée-
hiverPic de nitrate à
l’automne
Changement de pratiques
Diminution de la concentration
annuelle
10Journée Orgeval, 24 mars 2010
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Abscisse horizontale (cm)
0
20
40
60
80
100H
aute
ur (
cm)
� Trajectoire moyenne des polluants dans le sol drain é
Expérimentation de laboratoire, Cemagref
Zone de transfert lent,
dilution progressive d’un stock d’azote du
sol
Zone de transfert
rapide
Mécanisme de transfert en parcelle drainée
Zone
De
mélange
11Journée Orgeval, 24 mars 2010
� sur une base : écartement de 10 m etlame drainée annuelle cumulée= 250 mm/an
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Semi Drain Spacing (cm)
25
50
75
De
pth
(cm
)
3 à 5 ans 1 à 3 mois 1 à 3 heures
Progression lente vers le drain Transfert rapide vers le drain
Stock de nitrate = soit accident de fertilisation ( contrôlable) ; soit sécheresse (aléas climatique non contrôlable)
Temps de transfert en parcelle drainée
12Journée Orgeval, 24 mars 2010
Effet de la zone tampon
� Capter les eaux de drainage les plus chargées
� ���� Nitrates : toute l’année (pics élevés àl’automne et après fertilisation)
� ���� Pesticides (étude en cours) : période après application (3 crues après application, en général) : SELECTIONNER LES EAUX
13Journée Orgeval, 24 mars 2010
Bassin
Mare
Source
9582 m3 (27 mm)
Collecteur
Drainage =20008 m3
(57 mm) Précipitations sur la retenue
2049 m3 (5,85 mm)
ENTREE: 31639 m3
(90,39 mm)
Retour à la rivière Surverse + Fuite= 26589 m 3 (75 mm)
Evaporation =3025 m3 (9 mm)
PERTE: 3025 m3
(9 mm)
Année hydrologique 08-09
Effet de la zone tampon : Bilan hydrique
14Journée Orgeval, 24 mars 2010
57 mg/l ± 19
Concentration moyenne en
nitrates de 2005 à 2009
63 mg/l ± 20
Co
nce
ntr
atio
n e
n n
itra
tes
mg
/l)
Collecteur
Source
050
100
150
39 mg/l ± 2027mg/l ± 16Mare
Bassin
Effet de la zone tampon : Bilan des concentrations
15Journée Orgeval, 24 mars 2010
Bassin
Mare
Source
567 kg
Collecteur
Bilan des flux de nitrates pour l’année hydrologique 08-09
1331 kg
maxi: 975 kgmini: 0kg
Surverse = 76 kg
Fuite: 875 kg
ENTREE: 1898 kg
SORTIE: 951 kg
≈����50%
16Journée Orgeval, 24 mars 2010
Drainage Témoin !!! / Agriculteur Acteur
� Pollution causée par un Déséquilibre dans le sol� Aléas extérieurs incontrôlables (climatiques)� Aléas anthropiques maîtrisables (pratiques agricole s)
� Le drainage est en partie le reflet des pratiques anthropiques.
� Le lessivage des nitrates est une REALITE mais pas une FATALITE.
� Changer les pratiques culturales changera les impacts du drainage.
� Aménager le bassin versant réduira les transferts :� Les zones tampons sont une solution, mais pas la
solution
17Journée Orgeval, 24 mars 2010
Quelle stratégie adoptée ?
Historiquement : 10% du bassin versant étaient consacrés aux étangs et zones humides
18Journée Orgeval, 24 mars 2010
� Que pouvons nous proposer dans le contexte actuel :Agriculture / Aménagement / Biodiversité
Forte diversité
Paysage complexe et très hétérogène
excellenteScénario 4 : + Ecologiquecréation de zone humide (ratio 5%)
DiversitéCréation d’hétérogénéité,
<50mg/lScénario 3 : + Zone tampon bande enherbée, zone riparienne, zone humide artificielle (ratio 1%)
FaibleTout homogèneEnviron 50mg/lScénario 2 : RéductionOn conserve une agri intensive mais
réduction apport, action de type Fertimieux
FaibleTout homogène>50mg/lScénario 1 : Statu quoon ne change rien
BiodiversitéAménagement du paysage
Objectif Qualité de l’eau (critère Nitrate)
Actions
WETPOL 2007
Quelle stratégie adoptée ?
A discuter !
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