Impact du changement du mode d'occupation des sols sur le fonctionnement hydrogéochimique des grands bassins versants : cas du bassin versant de l'Ain

Impact of the land-use change on the functioning hydrogeochemical of the large watershed : case of the watershed of the Ain

• Auteur / Autrice : Van Tuan Nghiem
• Direction : Rachid Nedjaï, Laurent Charlet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 11/06/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pacte, laboratoire de sciences sociales (Grenoble, Isère, France)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Bigot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florent Renard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luc Descroix, Dominique Dumas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géochimie de l'environnement

Mots clés libres

Modélisation

Hydrogéochimie

Télédétection

LCM

WARMF

SWAT

Modeling

Hydrogeochimie

Remote sensing

LCM

WARMF

SWAT

Résumé

La France, à l'instar de nombreux pays européens, connaît un recul assez net de sa population paysanne et par la même occasion de son potentiel agricole. Cette baisse sensible, enregistrée sur les trente dernières années est la conséquence directe de l'exode massif des populations vers les grandes agglomérations. Cette mutation s'est accompagnée de la fermeture progressive des paysages, marqués le plus souvent par une colonisation rapide par des espèces forestières. Ces évolutions sont également dues au changement climatique qui favorise certaines espèces par rapport à d'autres. Du point de vue de la gestion du bassin versant, il est très important de savoir comment ces changements pourraient affecter les ressources en eau. La mise en œuvre de la directive-cadre sur l'eau du 24 octobre 2012, définit des structures de gestion de l'eau sur des unités hydrologiques (bassin versant, nappe d'eau souterraine) pour un bon état des eaux en 2015, et le respect des objectifs pour 2027 dans le cadre d'une nouvelle directive-cadre sur l'eau (DCE). Cette mise en œuvre nécessite de prendre en compte la diversité spatiale et thématique des données sur l'unité hydrologique considérée. La télédétection et les Systèmes d'Information Géographiques (SIG) sont des outils utiles permettant de représenter cette diversité. Ils servent à la fois à l'organisation, à l'actualisation et à l'analyse des données spatiales. Ils sont utiles également pour le paramétrage de modèles hydrogéochimiques afin de modéliser la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau. L'intérêt de la télédétection et des SIG couplés au modèle hydrogéochimique WARMF, est mis en évidence dans l'étude du cas d'un grand bassin versant du Massif Jura : l'Ain (4780 km²). Une telle étude répond aux problèmes qui se posent lors d'une DCE : estimation des quantités des eaux sur des secteurs non-mesurés, prévision des quantités en fonction de scénarii de l'occupation des sols et de scénarii météorologiques, vulnérabilité des ressources en eau superficielles, effet de la matière organique sur la qualité des eaux. Cette étude fournit une base scientifique pour la formulation de stratégies pour la gestion de la ressource en eau. Le couplage de la télédétection et des SIG au modèle hydrogéochimique est une nouvelle approche offrant de grands avantages en matière de disponibilité des données, de construction des scénarii, et d'interprétation des résultats. Cette approche sera un outil efficace d'aide à la décision pour la gestion intégrée de la ressource en eau des lacs et plus largement du bassin versant (oxygène, pH, etc.).

France, as well as other European countries, experiences a sharp decline in rural population and at the same time its agricultural potential. This significant decline recorded over the past thirty years is the direct result of the mass exodus of the population to big cities. This change was accompanied by the gradual closure of landscapes usually marked by a rapid colonization of forest species. These changes also felt under the direct impact of climate change, which favors certain species than others. From the point of view of watershed management, it is very important to know how these changes might affect water resources. The implementation of the framework directive on water, 24 October 2012, defines the structures of water management on hydrological units (watershed, groundwater, etc.) for a good water status by 2015 and compliance goals for 2027 under a new water framework directive (WFD). This implementation requires taking into account the spatial and thematic diversity data on hydrologic unit considered. Remote Sensing (RS) and Geographic Information Systems (GIS) are useful tools to represent this diversity. They serve both the organization, updating and analysis of spatial data. They are also useful for setting the hydrogeochemical models in order to simulate the spatio-temporal variability of water resources. The value of RS and GIS coupled in the hydrogeochemical model WARMF is highlighted in the case study of a large watershed of the Massif Jura: Ain watershed (4780 km ²). This study addresses the problems that arise when a WFD: estimating quantities of water on non-measured sectors, forecasting quantities according to land-use and climate scenarios, vulnerability of water resources, the effect of organic matter on water quality. This study provides a scientific basis for the formulation of strategies for the management of water resources. The coupling of remote sensing and GIS in the hydrogeochemical models is a new approach offering great benefits in terms of data availability, the construction of scenarios, and interpretation of results. This approach will be an effective tool for decision support for integrated management of water resources of lakes and wider catchment (oxygen, pH, etc.).