Solutions techniques
connus. L’intensité de la dénitrification dans les zones humides et leur
contribution à l’écoulement sont conditionnées par le flux de nitrate
qui traverse réellement les zones actives, c’est-à-dire les horizons de
surface saturés. Une part importante de l’eau de la nappe d’altérite
rejoint directement le réseau hydrographique, soit qu’elle transite sous
les horizons de surface, soit qu’elle emprunte des voies de circulation
rapide naturelles (macropores) ou artificielles (fossés, zones humides
drainées). La contribution directe des eaux de la nappe profonde dénitrifiée à l'écoulement augmente fortement en étiage et devient négligeable en période de hautes eaux, comme le montre l’analyse de l'evolution du rapport nitrate/sulfate dans la rivière (Molénat, 1999).
Compte tenu de ces observations, les choix de modélisation ont étè les
suivants. La taille du compartiment « eau du sol dénitrifiée » et sa
contribution relative à l’écoulement ont été assujetties à la dynamique
de l’extension des zones saturées prédite par Top model. L’intensité de
la dénitrification y est contrôlée par la concentration en nitrate et la température. La contribution relative de la nappe profonde, considérée
comme complètement dénitrifiée, a été supposée comme diminuant
linéairement avec l’écoulement de base.
Description du modèle
Topmodel
Topmodel est l’un des modèles hydrologiques de recherche les plus utilisés et de nombreuses descriptions détaillées ont été publiées (Gineste,
1998). On se contentera ici d'en rappeler les caractéristiques principales.
L’idée fondatrice de Topmodel est de pouvoir rendre compte physiquement du concept de zone contributive variable dans l’espace tout en utilisant des équations simples, faisant appel à des paramètres globaux
moyens, en nombre limité. Pour cela, il est fait appel à la notion de
similarité hydrologique : dans un bassin versant, on peut regrouper les
points de l’espace en fonction d’un comportement hydrologique identique. Cette notion est basée sur le rôle de la topographie dans l’organisation interne du fonctionnement du bassin versant : les points sont donc
regroupés sur la base d’un indice topographique. De plus, Topmodel
suppose que c’est la dynamique de la nappe de subsurface qui est la clef
du fonctionnement hydrologique du bassin versant. Les hypothèses de
base de la version la plus courante du modèle sont les suivantes :
- les écoulements sont régis par la loi de Darcy selon laquelle le débit
est proportionnel au gradient de la nappe, le facteur de proportionnalité étant la transmissivité du milieu;
- le gradient est constant au cours du temps et égal à la pente topographique ;
- la transmissivité est uniforme sur le bassin versant et décroît exponentiellement avec la profondeur;
- la recharge de la nappe est uniforme sur le bassin versant et est égale,
à chaque pas de temps, au flux sortant (quasi-stationnarité).
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connus. L’intensité de la dénitrification dans les zones humides et leur
contribution à l’écoulement sont conditionnées par le flux de nitrate
qui traverse réellement les zones actives, c’est-à-dire les horizons de
surface saturés. Une part importante de l’eau de la nappe d’altérite
rejoint directement le réseau hydrographique, soit qu’elle transite sous
les horizons de surface, soit qu’elle emprunte des voies de circulation
rapide naturelles (macropores) ou artificielles (fossés, zones humides
drainées). La contribution directe des eaux de la nappe profonde dénitrifiée à l'écoulement augmente fortement en étiage et devient négligeable en période de hautes eaux, comme le montre l’analyse de l'evolution du rapport nitrate/sulfate dans la rivière (Molénat, 1999).
Compte tenu de ces observations, les choix de modélisation ont étè les
suivants. La taille du compartiment « eau du sol dénitrifiée » et sa
contribution relative à l’écoulement ont été assujetties à la dynamique
de l’extension des zones saturées prédite par Top model. L’intensité de
la dénitrification y est contrôlée par la concentration en nitrate et la température. La contribution relative de la nappe profonde, considérée
comme complètement dénitrifiée, a été supposée comme diminuant
linéairement avec l’écoulement de base.
Description du modèle
Topmodel
Topmodel est l’un des modèles hydrologiques de recherche les plus utilisés et de nombreuses descriptions détaillées ont été publiées (Gineste,
1998). On se contentera ici d'en rappeler les caractéristiques principales.
L’idée fondatrice de Topmodel est de pouvoir rendre compte physiquement du concept de zone contributive variable dans l’espace tout en utilisant des équations simples, faisant appel à des paramètres globaux
moyens, en nombre limité. Pour cela, il est fait appel à la notion de
similarité hydrologique : dans un bassin versant, on peut regrouper les
points de l’espace en fonction d’un comportement hydrologique identique. Cette notion est basée sur le rôle de la topographie dans l’organisation interne du fonctionnement du bassin versant : les points sont donc
regroupés sur la base d’un indice topographique. De plus, Topmodel
suppose que c’est la dynamique de la nappe de subsurface qui est la clef
du fonctionnement hydrologique du bassin versant. Les hypothèses de
base de la version la plus courante du modèle sont les suivantes :
- les écoulements sont régis par la loi de Darcy selon laquelle le débit
est proportionnel au gradient de la nappe, le facteur de proportionnalité étant la transmissivité du milieu;
- le gradient est constant au cours du temps et égal à la pente topographique ;
- la transmissivité est uniforme sur le bassin versant et décroît exponentiellement avec la profondeur;
- la recharge de la nappe est uniforme sur le bassin versant et est égale,
à chaque pas de temps, au flux sortant (quasi-stationnarité).
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