Pollutions diffuses : du bassin versant au littoral
versant, son déterminisme est difficile à formaliser. Là encore, une solution très simple a été adoptée.
Globalement, le bassin versant peut être divisé en deux domaines :
- un domaine de plateau et de haut de versant, dans lequel l’infiltration se fait verticalement jusqu’à une nappe d’altérite dont le toit se
situe entre au-delà de la zone d’exploration des racines et jusqu’à une
quinzaine de mètres de profondeur. Cette nappe d’altérite alimente
latéralement le bas de versant et la rivière, et verticalement l’aquifère
fissuré dans la roche saine. Eu égard aux gradients et aux perméabilités en présence, il est généralement admis que le flux latéral est nettement plus important que le flux vertical (Carluer, 1998; Molénat,
1999). La nappe d'altérite constitue vis-à-vis du nitrate un compartiment de stockage relativement inerte chimiquement en raison des
faibles taux de carbone organique et de minéraux réducteurs qu’on y
rencontre. Par contre, la roche saine peut contenir des minéraux tels que
la pyrite permettant une dénitrification autotrophe importante (Pauwels, 1998 ; Somlette, 1998);
- un domaine de bas cle versant correspondant au recoupement de la surface topographique par le toit de la nappe. Les sols y sont hydromorphes
et moins perméables, ils sont saturés en eau pendant une partie de l’année, ce qui détermine des circulations latérales, soit par refus d’infiltration (ruissellement sur zones saturées), soit par exfiltration de nappe, soit
par écoulement de subsurface. L’extension cle ce domaine varie au cours
du temps en fonction de la hauteur cle nappe. Du point de vue de
l’azote, ce domaine a trois fonctions : d’une part, le ruissellement sur
zone saturée dilue les concentrations ; d’autre part, les sols saturés peuvent être le siège d’une dénitrification hétérotrophe ; enfin, le nitrate
issu du lessivage des parties amont et transitant dans la nappe d’altérite retrouve la zone racinaire où il peut être prélevé par les végétaux.
Ces interactions entre la nappe et le sol, contrôlées par la topographie,
ne sont que très rarement prises en compte dans les modèles de pollution diffuse agricole existants (Mérot & Durand, 1996), si ce n’est dans
des modèles mécanistes très complexes de type Shetran (Bathurst &
Purnama, 1991). C’est la volonté de modéliser ce mécanisme qui a
détermine- l’architecture générale du modèle, baptisé TNTl (transfert
de nitrate et topographie).
D'un point de vue hydrologique, plusieurs modèles permettent de
simuler la dynamique de la zone saturée et les écoulements latéraux de
subsurface. Notre choix s’est porté sur le Topmodel (Beven & Kirkby,
1 979) en raison d’une part de sa simplicité et, d’autre part, du fait qu’il
a été testé très en détail dans le contexte armoricain, tant du point de
vue de la reconstitution des débits que de celui de la simulation des variations d’extension de la zone saturée (Gineste, 1998).
D’un point de vue qualitatif, le mode de fonctionnement des zones
saturées de fond de vallée et la contribution relative des différents types
d'eau (eau dénitrifiée de surface, eau dénitrifiée cle profondeur, eau de
la nappe d’altérite non dénitrifiée, eau de ruissellement) sont encore mal
300
versant, son déterminisme est difficile à formaliser. Là encore, une solution très simple a été adoptée.
Globalement, le bassin versant peut être divisé en deux domaines :
- un domaine de plateau et de haut de versant, dans lequel l’infiltration se fait verticalement jusqu’à une nappe d’altérite dont le toit se
situe entre au-delà de la zone d’exploration des racines et jusqu’à une
quinzaine de mètres de profondeur. Cette nappe d’altérite alimente
latéralement le bas de versant et la rivière, et verticalement l’aquifère
fissuré dans la roche saine. Eu égard aux gradients et aux perméabilités en présence, il est généralement admis que le flux latéral est nettement plus important que le flux vertical (Carluer, 1998; Molénat,
1999). La nappe d'altérite constitue vis-à-vis du nitrate un compartiment de stockage relativement inerte chimiquement en raison des
faibles taux de carbone organique et de minéraux réducteurs qu’on y
rencontre. Par contre, la roche saine peut contenir des minéraux tels que
la pyrite permettant une dénitrification autotrophe importante (Pauwels, 1998 ; Somlette, 1998);
- un domaine de bas cle versant correspondant au recoupement de la surface topographique par le toit de la nappe. Les sols y sont hydromorphes
et moins perméables, ils sont saturés en eau pendant une partie de l’année, ce qui détermine des circulations latérales, soit par refus d’infiltration (ruissellement sur zones saturées), soit par exfiltration de nappe, soit
par écoulement de subsurface. L’extension cle ce domaine varie au cours
du temps en fonction de la hauteur cle nappe. Du point de vue de
l’azote, ce domaine a trois fonctions : d’une part, le ruissellement sur
zone saturée dilue les concentrations ; d’autre part, les sols saturés peuvent être le siège d’une dénitrification hétérotrophe ; enfin, le nitrate
issu du lessivage des parties amont et transitant dans la nappe d’altérite retrouve la zone racinaire où il peut être prélevé par les végétaux.
Ces interactions entre la nappe et le sol, contrôlées par la topographie,
ne sont que très rarement prises en compte dans les modèles de pollution diffuse agricole existants (Mérot & Durand, 1996), si ce n’est dans
des modèles mécanistes très complexes de type Shetran (Bathurst &
Purnama, 1991). C’est la volonté de modéliser ce mécanisme qui a
détermine- l’architecture générale du modèle, baptisé TNTl (transfert
de nitrate et topographie).
D'un point de vue hydrologique, plusieurs modèles permettent de
simuler la dynamique de la zone saturée et les écoulements latéraux de
subsurface. Notre choix s’est porté sur le Topmodel (Beven & Kirkby,
1 979) en raison d’une part de sa simplicité et, d’autre part, du fait qu’il
a été testé très en détail dans le contexte armoricain, tant du point de
vue de la reconstitution des débits que de celui de la simulation des variations d’extension de la zone saturée (Gineste, 1998).
D’un point de vue qualitatif, le mode de fonctionnement des zones
saturées de fond de vallée et la contribution relative des différents types
d'eau (eau dénitrifiée de surface, eau dénitrifiée cle profondeur, eau de
la nappe d’altérite non dénitrifiée, eau de ruissellement) sont encore mal
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