Dynamique de l’Eau et des éléments associés dans les Bassins versants

Agricoles

Rôle du milieu physique et des structures paysagères dans la

réponse des hydrosystèmes aux pratiques agricoles

Modélisation hydrologique intégrant les pratiques agricoles

Modèles mécanistes à l’échelle locale

Modèles distribués à l’échelle du bassin versant

Etudes de processus in (ou ex) situ

UMR INRA-AgrocampusSol Agro et hydrosystèmes

Spatialisation

Thèse Caubel (2001)

Thèse Ghazavi (2008)

Rôle de la haie de bas de versant sur les transferts d’eau et d’azote

Transpiration des arbres, interception de la pluie

Modifications locales des transferts

hivers

étés

D i s t a n c e l e l o n g d u t r a n s e c t ( m )

Pro

fon

de

ur

du

so

l

(m)

-1 0 -5 0 5 1 0 1 5

-2

-1

0

T r a n s e c t s a n s h a i e

Pro

fon

de

ur

du

so

l (m

)-1 0 -5 0 5 10 1 5

-2

-1

0

T r a n s e c t a v e c h a i e

N i v e a u d e l a n a p p e-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1 .5-1-0 .75-0 .5-0 .250

P oten tie l to ta l de l'eau du so l (m ) :P o t e n t i e l t o t a l d e l ’ e a u d u s o l ( m ) :

2 / 1 1 / 9 9

H U M I D E S E C

D i s t a n c e l e l o n g d u t r a n s e c t ( m )

Pro

fon

de

ur

du

so

l

(m)

-1 0 -5 0 5 1 0 1 5

-2

-1

0

T r a n s e c t s a n s h a i e

D i s t a n c e l e l o n g d u t r a n s e c t ( m )

Pro

fon

de

ur

du

so

l

(m)

-1 0 -5 0 5 1 0 1 5

-2

-1

0

D i s t a n c e l e l o n g d u t r a n s e c t ( m )

Pro

fon

de

ur

du

so

l

(m)

-1 0 -5 0 5 1 0 1 5

-2

-1

0

T r a n s e c t s a n s h a i e

Pro

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)-1 0 -5 0 5 10 1 5

-2

-1

0

Pro

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l (m

)-1 0 -5 0 5 10 1 5

-2

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m)

-1 0 -5 0 5 10 1 5

-2

-1

0

T r a n s e c t a v e c h a i e

N i v e a u d e l a n a p p e-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1 .5-1-0 .75-0 .5-0 .250

P oten tie l to ta l de l'eau du so l (m ) :P o t e n t i e l t o t a l d e l ’ e a u d u s o l ( m ) :

-10-9-8-7-6-5-4-3-2-1 .5-1-0 .75-0 .5-0 .250

P oten tie l to ta l de l'eau du so l (m ) :P o t e n t i e l t o t a l d e l ’ e a u d u s o l ( m ) :

2 / 1 1 / 9 9

H U M I D E S E C

Novembre 1999

Bassin versantVersantProfil du sol

Influence de la localisation de la haie sur le versant

Modélisation dans le bassin versant

Thèse de Cyril Benhamou (Z. Thomas) Programme Systerra – Acassya (2009-2012)

Zone Atelier Pleine-FougèresHaies de haut de versant, de mi-versant, de bas de versant

Mesures du fonctionnement hydrique

Modélisation mécaniste 1D, 2D

-> Intégration dans TNT (propriétés physiques des sols, ETR et prélèvement racinaire, taille des mailles , diversité des sites …)

En cours : Couplage de modèles 1D et 2D pour la prise en compte de la haie dans les modèles agro-hydrologiques

ventTv

RG

HR

SISPAT

SWMS

Tsol ?

Ta1D

2D

Federer 1979

Prélèvement racinaire sispat Tr = S = ΣSj

Eau dans le sol

Transfert d’énergie

Instruments du site

PiézomètreAvec

capteur de pression

Lots de tensiomètres

Capteur de flux de sève

Tube pour sonde capacitive

Analyse des paramètres pédo-morphologiques et hydrologiques (15 haies et 10 versants)

UP20

UP3

UP1 DW3 DW10

Epaisseur du sol

[15-30] Thin.soil [45-60] M

iddle.soil [75-90] Thick.soil

[0.2-0.4] Low.Porosity

[0.4-0.5] Middle.Porosity

>0.5 High.Porosity

Porosité

12 3Ordre du cours

d’eau Position sur le versant

HBD

Upper.H

illslopeM

DV M

iddle.Hillslope

BDV Low

er.Hillslope

Distance haie cours d’eau

[0-47] Near_Stream

[51-132] M

iddle_Stream [152-458] Far_Stream

Longueur du versant

200 short 681.25856.53 M

iddle >1087.16 3 Long

dZ Haie-Cours d’eau

0-2.7 Flat.slope >5 Steep.slope

Ruissellement de versant

Ruissellement de zone

contributive

« Ruissellement d’hiver »

« Ruissellement d’été »

Distance from the hedge (m)

-16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28

Dep

th

(m)

-4

-3

-2

-1

0

(b) (Cl-)

1000 mg L-1

500 mg L-1

250 mg L-1

100 mg L-1

Groundwater table

Hed

gero

w

Distance from the hedge (m)

-16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28

Dep

th

(m)

-4

-3

-2

-1

0 1000 mg L-1

500 mg L-1

250 mg L-1

100 mg L-1

(b) (Cl-)Hed

gero

w

Grimaldi C., Thomas Z., Fossey M., Fauvel Y. and Merot P. 2009. High chloride concentrations in the soil and groundwater under an oak hedge: an indicator of evapotranspiration and water movement. Hydrological processes. 23, 1865-1873.

Chloride is excluded to a large extent by roots during absorption of water and nutrients

-16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28

Dep

th

(m)

-4

-3

-2

-1

0100 mg L

-1

50 mg L-1

25 mg L-1

10 mg L-1

(a) (NO3-)

Hed

gero

w

C. Grimaldi, M. Fossey, Z. Thomas, Y. Fauvel and P. Merot, 200#. Nitrate attenuation in soil and groundwater under a bottomland tree hedge in a European farming landscape. Soumis

-16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28

Dep

th (

m)

-4

-3

-2

-1

0

80 mg L-1

60 mg L-1

40 mg L-1

20 mg L-1

120 mg L-1

(a) (NO3-)

Groundwater-table

Hed

gero

w

Nitrate attenuation in soil and groundwater