Etude de l’influence d’un fossé collecteur de drainage sur le comportement hydrologique d’un

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Extrait

Unité de Recherche Qualité des Eaux

et Prévention des Pollutions

Proposition de stage

Etude de l’influence d’un fossé collecteur de drainage sur le comportement

hydrologique d’un versant.

Contexte

Les fossés situés sur un bassin versant rural peuvent accélérer, ou au contraire freiner, les écoulements

par rapport à ce qu’ils seraient sur un versant naturel. Cette modification des écoulements, si elle n’est

pas très importante en termes quantitatifs, peut l’être en terme de qualité, dans la mesure où un fossé

influence essentiellement les composantes peu profondes de l’écoulement (ruissellement et écoulement

dans la couche labourée), susceptibles d’être chargées en produits phytosanitaires. Les fossés peuvent

donc soit favoriser, soit diminuer le transfert des produits phytosanitaires de la parcelle jusqu’au réseau

hydrographique.

Afin d’étudier les rôles de collecte et de transfert d’eau que peuvent avoir les fossés dans un basin

versant rural, l’équipe Pollutions Diffuses de l’Unité de Recherche Qualité de l’Eau et Préventions des

Pollutions du Cemagref de Lyon a instrumenté deux fossés aux caractéristiques bien distinctes sur le site

ARVALIS-Institut du Végétal de la Jaillière (44). Le premier de ces fossés, perpendiculaire à la ligne de

plus grande pente, a été étudié dans le cadre d’une thèse, qui s’achève. Le second est un tronçon de 200

mètres d’un fossé collecteur de drainage, non influencé sur cette portion par des rejets de drainage et

situé à l’aval immédiat d’une bouche de drainage. C’est le fonctionnement hydrologique de ce deuxième

fossé qui constitue le sujet du stage ici proposé.

Ces travaux sont complétés par l’étude de la rétention des phytosanitaires au sein des petits fossés, dans

le cadre d’une deuxième thèse qui s’achève elle aussi.

Sujet de stage

Le stage consistera dans un premier temps à analyser et interpréter les données existantes (piézométrie

sur des transects longitudinaux et transverses au fossé, débitmétrie à l’amont et à l’aval du fossé, depuis

l’été 2001). L’interprétation des données sera d’abord effectuée à l’échelle saisonnière, qui est celle de la

dynamique globale des deux nappes présentes sur le versant étudié. Une fois les principales périodes de

fonctionnement du système versant/fossé identifiées (notamment, il est d’ores et déjà acquis qu’en début

de période le fossé contribue à infiltrer l’eau issue du réseau de drainage, alors qu’au contraire plus tard

en saison, il accroît le débit transféré par drainage latéral de la nappe qu’il incise), on s’attachera à

l’étude de quelques événements pluvieux représentatifs.

Cette phase d’analyse des données débutera par des tests sur les capteurs de pression servant à mesurer

les débits amont et aval dans le fossé ; il s’agira notamment d’estimer l’influence de la température sur

ces capteurs, une analyse préliminaire des données disponibles ayant montré qu’une correction en

température s’avérait nécessaire.

Les hypothèses de fonctionnement du système auxquelles on aboutira seront alors formalisées et testées

via une modélisation adaptée : vraisemblablement onde diffusante ou Saint Venant pour l’écoulement

surfacique ; et modélisation bidimensionnelle saturée/non saturée sur un transect perpendiculaire au

fossé. La validité du schéma retenu pour représenter l’écoulement à surface libre sera estimée : en effet,

compte tenu du faible tirant d’eau dans le fossé et de la rugosité de son lit (végétation développée), il est

probable que les hypothèses sous tendant l’équation de Saint Venant ne soient pas respectées.

Il s’agira notamment par cette modélisation de trancher sur la nécessité de prendre en compte ou non

l’apport par drainage latéral de la nappe au ruisseau en situation de pluie, où la contribution du réseau de

drainage par tuyaux enterrés au débit du fossé est sans doute prépondérante : cela impliquera de prendre

en compte les temps de réponse caractéristiques respectifs du versant (nappe) et du fossé (réponse du

système drainé alimentant le fossé à son amont), ainsi que les flux induits par ces deux systèmes.

Ce stage contribuera ainsi à une meilleure compréhension du fonctionnement d’un petit fossé collecteur

de drainage, selon la période de l’année considérée et que l’on est ou non en période pluvieuse. Cette

compréhension est nécessaire pour estimer l’influence que peuvent avoir de telles structures, non

seulement sur la réponse hydrologique d’un petit bassin rural, mais aussi sur la rétention des produits

phytosanitaires qu’ils sont susceptibles de collecter et transférer jusqu’au ruisseau, ou au contraire

contribuer à retenir, selon les conditions d’écoulement.

Modalités

Profil souhaité :

Connaissances en hydrologie, en mécanique des fluides et en physique des sols ; attrait

pour la modélisation.

Durée du stage :

Au moins 6 mois, à partir de janvier 2004

Lieux :

Cemagref de Lyon. Eventuellement une campagne de terrain sur le site expérimental

d’ARVALIS-Institut du Végétal à la Jaillière (44).

Indemnité

de 346 € par mois

Personne à contacter

: Nadia Carluer (04-72-20-87-12) :

[e-mail]

(

Cemagref – 3 Bis,

Quai Chauveau – 69 336 LYON Cedex 09

)