Assessment and modelling of the influence of man-made networks on the hydrology of a small watershed: implications for fast flow components, water quality and landscape management
Estimation et modélisation de l'influence des réseaux anthropiques sur l`hydrologie d`un petit bassin versant : conséquences pour les composantes rapides de l`écoulement, la qualité de l`eau et l`aménagement du territoire
Résumé
Up to now, most watershed models have been focused on the representation of "natural" flow and transport processes. In this paper, we discuss the role of man-made networks, such as ditches, roads, hedge rows and hedges, underground drainage by buried pipes, etc. The influence of such features on the hydrology of a watershed may be of particular importance if the aim of the modelling is to predict the effect of landscape management or the fate of contaminants, e.g. pesticides, when a rain event occurs very soon after their spreading on the soil surface. It is likely that such artificial networks may act as conduits or short-circuits for the transport of contaminants, either dissolved or sorbed on soil particles, by-passing some of the retardation mechanisms such as sorption in the soil, retention of surface runoff by grass verges, biodegradation in the unsaturated zone, etc.We first present a small watershed on which the study was conducted, the Kervidy, which is a 5 km² "bocage" catchment in Brittany, France. The man-made networks were observed and their extent and functioning described. We then included the potential hydraulic role of these networks in a distributed watershed model (TOPOG, Vertessy et al., 1993). This modified model, ANTHROPOG, was run, for comparison, with and without the man-made network ; sensitivity tests were also made to assess the hydrologic importance of these networks. It was shown that they can have a very significant effect on the functioning of a watershed.We conclude on the relevance of the improved distributed model for the management of rural landscapes, and on the type of additional data needed to calibrate the model with parameters representative of the true processes.
Jusqu`à présent, la plupart des modèles hydrologiques se sont concentrés sur la modélisation d`écoulements et de processus de transport « naturels ». Dans cet article, nous discutons le rôle des réseaux anthropiques, comme les fossés, routes, talus et haies, drainage par tuyaux enterrés ~ L`influence de telles structures sur l`hydrologie d`un bassin versant peut être particulièrement importante si le but de la modélisation est de prévoir l`effet d`un aménagement du paysage ou le devenir de polluants, par exemple des phytosanitaires, si une pluie advient peu de temps après leur application sur la surface du sol. Il est probable que de tels réseaux artificiels agissent comme des courts circuits pour le transport de polluants, qu`ils soient dissous ou sorbés sur des particules de sols, court-circuitant des mécanismes de retard comme la sorption sur le sol, la diminution du ruissellement de surface par des bandes enherbées, la biodégradation dans la zone non saturée ~Nous présentons tout d`abord le petit bassin versant sur lequel l`étude a été menée : Kervidy, qui est un bassin bocager de 5 km², en Bretagne (France). Les réseaux anthropiques furent observés et leurs extensions et fonctionnements décrits. Nous avons alors inclus le rôle hydraulique potentiel de ces réseaux dans un modèle de bassin versant distribué (TOPOG, Vertsessy et al,, 1993). Ce modèle modifié ANTRHOPOG, fut utilisé avec et sans réseau anthropique. Des tests de sensibilité furent également menés pour estimer l`importance hydrologique de ces réseaux : ils ont un effet significatif sur le fonctionnement d`un bassin versant. Nous concluons sur la pertinence du modèle distribué amélioré pour l`aménagement des paysages ruraux, et sur le type de données supplémentaires nécessaires pour calibrer le modèle avec des paramètres représentatifs des processus réels.