Processus hydrologiques à l’échelle du bassin versant

Processus hydrologiques à l’échelle du bassin versant

Les processus

La percolation au dessus d’un niveau lithologique moins perméable peut conduire à la formation d’une nappe plus ou moins temporaire par saturation du milieu poreux qui le recouvre (Ambroise, 1999). Lerner (1997) distingue trois mécanismes de recharge de la nappe : (i) la recharge directe par infiltration et percolation verticale à travers la zone non saturée, (ii) la recharge indirecte par
infiltration à partir du lit du cours d’eau, et (iii) la recharge localisée ou concentrée au droit de zones dépressionnaires. Ce processus de recharge est prédominant dans les régions où le terme d’évapotranspiration reste inférieur à la pluie comme en climat tropical humide. L’écoulement de subsurface ou hypodermique latéral dans les versants est le processus essentiel d’une contribution d’eau souterraine au ruissellement de crues.

Synthèse sur la genèse des crues

A la base d’une synthèse des processus mis en jeu lors des épisodes pluvieux, Dunne (1983) réalise l’exercice difficile d’associer les processus hydrologiques avec les conditions pédoclimatiques et géomorphologiques (Figure 1-5). Horizontalement, les deux extrêmes représentent d’un côté le milieu aride ou semi-aride qui est le domaine du ruissellement hortonien principalement contrôlés par les états de surface, et d’un autre le milieu humide qui est le domaine du ruissellement sur surfaces saturées et du ruissellement de subsurface dans lesquels la dynamique interne est prépondérante. En conclusion de cette partie sur les processus hydrologiques à l’échelle du petit bassin versant, différents déterminants des processus hydrologiques sont identifiés :
– La structure du couvert végétal est un déterminant de la répartition spatiale de la pluie au sol,
– Les états de surface sont un déterminant du partage ruissellement-infiltration, et donc du
processus hortonien.

Le milieu tropical humide

Le climat tropical humide ou équatorial est un type de climat intertropical, principalement centré
autour de l’Equateur. D’après la classification de Köppen (Peel et al., 2007), la température est relativement constante et élevée toute l’année avec des moyennes mensuelles supérieures à 18°C. Les pluies annuelles sont d’environ 2 000 mm an-1 et dépassent l’évapotranspiration annuelle. La saison sèche peu marquée est caractérisée par des pluies mensuelles supérieures à 60 mm. Ce climat est généralement associé à une végétation dense notamment dans les régions forestières et à des sols évolués très perméables. En découlent des spécificités sur les processus hydrologiques aussi bien au niveau des processus régis par le couvert végétal que de ceux issus du partage ruissellementinfiltration.

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Table des matières

>INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LE FONCTIONNEMENT
HYDROLOGIQUE DES BASSINS VERSANTS EN CLIMAT TROPICAL HUMIDE ET EN
CONTEXTE CULTIVE .
1.1 Introduction
1.2 Processus hydrologiques à l’échelle du bassin versant
1.2.1 Ecoulements régis par le couvert végétal
1.2.2 Ecoulements de surface
1.2.3 Ecoulements souterrains
1.2.4 Synthèse sur la genèse des crues
1.3 Spécificités du contexte tropical et du milieu cultivé .
1.3.1 Le milieu tropical humide.
1.3.2 Processus spécifiques au milieu cultivé.
1.3.3 Limite des études de bassin en climat tropical humide .
1.3.4 En résumé
1.4 Modélisation des processus hydrologiques de la parcelle au bassin versant
1.4.1 Les modèles hydrologiques
1.4.2 Approches de modélisation en milieu tropical humide .
1.4.3 Approches de modélisation prenant en compte les spécificités du milieu cultivé
1.4.4 En résumé
CHAPITRE 2 : SITES ET CARACTERISTIQUES DU MILIEU
2.1 Introduction
2.2 Cadre de l’étude
2.2.1 Géographie.
2.2.2 Climat
2.2.3 Géologie du Sud Basse-Terre.
2.2.4 Sol.
2.2.5 Occupation du sol par la banane.
2.3 Description générale des sites d’étude
2.3.1 Le bassin versant de Féfé
2.3.2 Le sous-bassin versant Moïse Haut .
2.3.3 La parcelle Espérance Haut
2.4 Bassin de Féfé : acquisition de données géologiques, pédologiques et d’occupation du sol
2.4.1 Géologie.
2.4.2 Sols et occupation des sols
2.5 Conclusion..
PARTIE I : FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE D’UN PETIT BASSIN VERSANT
VOLCANIQUE TROPICAL
CHAPITRE 3 : BILAN ET PROCESSUS HYDROLOGIQUES A L’ECHELLE GLOBALE
D’UN BASSIN VERSANT VOLCANIQUE TROPICA
Résumé
3.1 Introduction
3.2 Study site
3.2.1 Site description.
3.3 Data processing
3.3.1 Hydrological data .
3.3.2 Terms of the water balance.
3.3.3 Time series partitioning .
3.4 Main hydrological processes.
3.4.1 Annual water balance
3.4.2 Impact of antecedent moisture conditions on hydrological processes
3.4.3 Relations between water compartments at the storm event scale
3.4.4 Discussion
3.5 Conceptual Lumped hydrological model .
3.5.1 Model structure.
3.5.2 Calibration strategy.
3.5.3 Sensitivity analysis
3.5.4 Calibration and validation
3.5.5 Domain and limits of application of the model
3.6 Conclusion.
CHAPITRE 4 : CARACTERISATION DU FONCTIONNEMENT HYDROGEOLOGIQUE
D’UN BASSIN VOLCANIQUE SELON DEUX APPROCHES HYDRODYNAMIQUE ET
HYDROGEOCHIMIQUE.
Résumé
4.1 Introduction
4.2 Description du site d’étude
4.2.1 Situation.
4.2.2 Dispositif expérimental.
4.3 Approche géologique et hydrogéologique.
4.3.1 Structure géologique du site de Féfé
4.3.2 Paramètres hydrodynamiques
4.3.3 Contexte hydrogéologique.
4.3.4 Traitement des chroniques de pluie, débit et piézométrie
4.3.5 Fonctionnement hydrogéologique
4.4 Approche hydrogéochimique
4.4.1 Méthodologie
4.4.2 Variabilité des éléments
4.4.3 Identification de compartiments géochimiques
4.5 Révision du premier modèle conceptuel
4.5.1 Les hypothèses validées
4.5.2 Les hypothèses non validées
4.6 Discussion et conclusion
CHAPITRE 5 : TRANSPORT D’UN NEMATICIDE DANS LES EAUX DE SURFACE ET
DE NAPPES SUR UN BASSIN VERSANT VOLCANIQUE TROPICAL
Résumé .
5.1 Introduction
5.2 Matériel et méthodes
5.2.1 Site d’étude
5.2.2 Mesures hydrologiques.
5.2.3 Épandages
5.2.4 Échantillonnage
5.2.5 Méthode d’analyse en laboratoire
5.2.6 Quantification de matière épandue et transportée.
5.3 Résultats
5.3.1 Caractéristiques des chroniques hydrologiques lors des deux campagnes d’épandage
5.3.2 Persistance du cadusafos dans les andosols
5.3.3 Transport à l’échelle du sous-bassin et du piézomètre
5.3.4 Transport à l’échelle du bassin versant.
5.4 Discussion
5.5 Conclusion
PARTIE II : INFLUENCE DU MILIEU CULTIVE SUR LE RUISSELLEMENT AUX
ECHELLES DE LA PARCELLE ET DU BASSIN VERSANT.
CHAPITRE 6 : Modélisation du ruissellement sur une parcelle, en tenant compte de la redistribution de la pluie par le bananier (stemflow).
Résumé
6.1 Introduction..
6.2 Approche de modélisation
6.2.1 Bilan
6.2.2 Structure du modèle
6.2.3 Les propriétés et les paramètres du modèle.
6.3 Application du modèle sur une parcelle de banane
6.3.1 Site d’étude : la parcelle « Espérance Haut »
6.3.2 Fonction stemflow pour le bananier
6.3.3 Procédures de calage
6.4 Résultats
6.4.1 Analyse de sensibilité
6.4.2 Comparaison globale des approches avec et sans stemflow pour les périodes de calage et
de validation
6.4.3 Analyse événement par événement .
6.5 Discussion et Conclusion
CHAPITRE 7 : MODELISATION HYDROLOGIQUE SPATIALISEE DES CRUES, DE LA
PARCELLE AU SOUS-BASSIN ET AU BASSIN VERSANT, EN MILIEU CULTIVE
TROPICAL
Résumé
7.1 Introduction.
7.2.1 Situation.
7.2.2 Dispositif expérimental.
7.2.3 Analyse des données
7.2.4 Evénements de crue.
7.2.5 Contraintes pour la modélisation spatialisée .
7.3 Le modèle MHYDAS.
7.4 Application de MHYDAS aux échelles de la parcelle et du sous-bassin
7.5 Segmentation de l’espace et stratégie de paramétrisation à l’échelle du bassin versant .
7.5.1 Segmentation de l’espace
7.5.2 Spatialisation des variables d’entrée et des conditions initiales
7.5.3 Critères de calage et procédure.
7.6 Calage, validation et application de MHYDAS à l’échelle du bassin versant.
7.6.1 Analyse de sensibilité
7.6.2 Stratégie de calage et de validation .
7.6.3 Calage du modèle
7.6.4 Validation
7.6.5 Effet d’échelle.
7.6.6 Bilan sur les événements de calage individuel
7.7 Discussion et conclusion
CONCLUSION.
ANNEXES
LISTE DES FIGURES.
LISTE DES TABLEAUX
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES