Modelisation spatialisee des flux hydriques dans le systeme sol-plante-atmosphere. Application a la recharge de la nappe phreatique de la plaine d'alsace
Institution:
Strasbourg 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The importance of the groundwater of the alsace plain and the important role which it represents from an economic and environmental standpoint, caused the development of several research programs concerning protection of the water resource against the pollution of agrarian or industrial origin. In this context, it was thus interesting to undertake a regional study to concretely evaluate the refill of the groundwater by the rains and to appreciate the effect of the conditions of surface on the transfer of meteoric water towards the aquifer. In this context, it appeared essential to conduct scientific work making it possible to tackle these questions on the basis of better knowledge of the hydrous functioning of the system soil-vegetation-atmosphere. We develop an approach based on an in situ experimentation, followed by a spatialized modeling, applied to a zone between strasbourg and colmar (1700 km2). The step used is more conceptual than those which were followed hither to for the study of the refill of the groundwater by precipitation. The three models were validated to respect to two variables at least. A second validation was carried out by inter comparison of the results of three models. A cartography of the physical soil characteristics (texture classification, useful reserve in particular) was carried out by digitalization of the maps of the arable lands. The cartography of the farming occupation was carried out starting from image processing of american satellite landstat-tm with high resolution. The model used for spatialization was modified so as to carry out the water balance calculation in each node of a regular grid on the entire studies zone. The procedure makes it possible to calculate, in each node of the grid (according to a variable unit of space), the subsoil drain (clear refill), as well as the aet. It provides moreover all the terms of the assessment of energy as well as the temperature in the soil at depths of 0. 1 m, 0. 5 m and 1 m of deep. Analysis of simulating results with 100m and 1km meshes resolution have allowed quantification of groundwater recharge and displayed a strong spatial variability of thesis on the studies area.
Abstract FR:
L'importance de la nappe phreatique de la plaine d'alsace et l'enjeu qu'elle represente du point de vue economique et environnemental, a suscite l'elaboration de plusieurs programmes de recherches de protection de la ressource en eau contre la pollution d'origine agraire ou industrielle. Ce travail est oriente principalement vers la quantification au pas de temps journalier de l'apport a la nappe phreatique par les precipitations efficaces. Dans ce contexte, il est apparu indispensable de mettre en oeuvre des travaux scientiflques permettant d'aborder ces questions sur la base d'une meilleure connaissance du fonctionnement hydrique du systeme sol-planteatmosphere et de ses consequences sur le transfert d'eau vers nappe. Pour cela nous avons developpe une approche basee sur des mesures in situ, de la modelisation stationnelle et spatialiseee, plus conceptuelle que celles qui ont ete suivies jusqu'alors pour l'etude de la recharge de la nappe phreatique par les precipitations. Le suivi experimental pendant une periode de 18 mois et l'analyse des chroniques de mesures, constituent un support adequat pour une validation multi-modeles. Trois modeles ont valides par rapport a deux variables au moins. Une deuxieme validation a ete realisee par inter comparaison des resultats des trois modeles. Le modele earth (choisnel, 1985) parait cependant mieux adapte a une etude regionale a cause de sa souplesse et de sa faible exigence en parametres. La spatialisation des parametres de type sol a ete realisee a partir de la carte pedologique de la zone d'etude situee entre colmar et strasbourg ( 1700 km2). La cartographie des parametres de type plante a ete deduite de la carte d'occupation du sol obtenue par image satelitaire. Modele a ete modifie de maniere a effectuer le calcul du bilan hydrique en chaque noeud d'un maillage regulier sur la zone d'etude. La procedure permet de calculer, en chaque nud de la grille (selon un pas d espace variable), le drainage profond (recharge nette) l'etr les temperature a differentes profondeurs du sol, ainsi que tous les termes du bilan d'energie. L'analyse des resultats de simulation spatialise a deux echelles 100 m et 1km a permis la quantification de la recharge de la nappe et la mise en evldence de la forte variabilite de cette derniere sur la zone d'etude.