Des éléments d’évaluation du modèle

1.1 Les données disponibles

De nombreuses données ont été recueillies sur le bassin versant du Frémeur. Cependant, l’acquisition de ces données n’est pas synchrone dans le temps (figure 6.1). La saison culturale du maïs, où toutes les données nécessaires sont présentes, correspond à la seule année 2000. C’est pour cette raison que l’application du modèle n’est faite que sur cette période.

Figure 6.1 : Disponibilité des données sur le bassin versant du Frémeur.

La figure 6.2 représente les chroniques des précipitations et des débits journaliers pour l’année hydrologique 1999/2000. Il existe des problèmes de correspondance entre la présence de crue et de forte précipitation. Par exemple, une crue est observée le 6 mai alors qu’il n’y a pas de précipitation. Au contraire, le premier juillet il y a une forte pluie sans qu’une crue soit observée. Ces différences ne sont pas nombreuses et dans l’ensemble la relation entre pluie et débit est assez bonne. Elles sont probablement dues à la localisation de la station pluviométrique distante de 20 km du bassin versant du Frémeur.

Figure 6.2 : Chroniques des précipitations à la station de Naizin et des débits journaliers à la station de jaugeage du Frémeur pour l’année hydrologique 1999-2000.

La répartition des occupations du sol, la localisation des applications d’herbicides de pré-levée du maïs pour le printemps 2000 et le classement des parcelles à risque pour les cultures de maïs sont présentés respectivement dans les figures 6.3, 6.4 et 6.5.

Figure 6.3 : Carte des occupations du sol, du réseau hydrographique et du réseau de haies sur le bassin versant du Frémeur au printemps 2000.

Figure 6.4 : Carte de répartition des applications d’herbicides de pré-levée du maïs pour le printemps 2000.

Figure 6.5 : Carte du classement des parcelles à risque réalisé en 1998 pour les cultures de maïs de la saison culturale de l’année 2000.

Le réseau hydrographique est assez bien protégé par des prairies, bandes enherbées ou surfaces boisées. Les parcelles de maïs sont principalement localisées à proximité du réseau hydrographique et sont en risque moyen ou fort. Pour l’année 2000, une grande partie des parcelles en maïs est traitée en atrazine, représentant presque 60 % des surfaces traitées dont les deux tiers sont uniquement traitées avec ce produit. La stratégie de post-levée utilisant un mélange de sulcotrione, bromoxinil et nicosulfuron vient en deuxième position avec 20 % des surfaces traitée. Le diméthénamide est un produit utilisé en pré-levée sur plus de 15 % de la surface traitée et généralement en association avec d’autres produits.

Nous avons pris comme exutoire du bassin versant la station de jaugeage du Frémeur (figure 6.3). L’arbre de drainage intègre les corrections sous contraintes de réseau hydrographique et celles liées au réseau de haies. Il n’intègre pas le réseau de fossés qui n’a pas été complètement finalisé et pris en compte dans le modèle. Nous avons pris les données du printemps 2000 concernant les pratiques des agriculteurs pour les cultures de maïs, pour les dates de semis, les dates d’applications des différents herbicides, les molécules actives et les doses appliquées. Nous avons pris une teneur en matières organiques de 40 g.kg^-1 pour toutes les parcelles. Les caractéristiques des molécules actives utilisées sur ce bassin versant ont été déterminées à partir de la base de données Agritox de l’INRA (INRA, 2005) (tableau 6.1). La proportion d’herbicides mobilisables dans le sol pour les transferts de subsurface et de ruissellement a été fixée à un dixième du stock total d’herbicides présents.

Nom de la molécule ^{Coefficient de partage} sol/eau (cm³/g) Demie-vie à 50 jours (j) alachlore 130 10 atrazine 100 60 bentazone 51 12 bromoxynil_ester 639 5 bromoxynil_phenol 180 5 dicamba 30 20 diméthénamide 260 20 flufenacet 400 43 fluroxypyr 65 50 isoxaflutole 130 4 mesotrione 300 7 métolusam 150 25 nicosulfuron 20 10 prosulfuron 22 30 sulcotrione 6 3

Tableau 6.1 : Caractéristiques des molécules actives utilisées dans le modèle à partir de la base de données Agritox (INRA, 2005).

1.2 Les entrées et sorties du modèle

Les données d’entrées du modèle sont de cinq types :

• les fichiers comprenant les données relatives aux caractéristiques des produits commerciaux et aux molécules actives comprenant :

− pour chaque produit, son nom avec le nombre de molécule active dans ce produit, le nom des molécules actives et leur proportion dans le produit,

− pour chaque molécule active, son nom, son Koc et sa demi-vie ;

• les fichiers de chroniques des actions menées sur les parcelles et des caractéristiques de ces parcelles comprenant son occupation du sol, sa date de semis, sa teneur en matière organique et les différentes applications de produits (nom de la molécule active, sa dose et sa date d’application) ;

• les fichiers des chroniques climatique et hydrologique comprenant les précipitations horaires, les températures, l’évapotranspiration potentiel et les débits journaliers ;

• les fichiers raster du bassin versant comprenant le MNA au pas de 20 mètres, le fichier du cadastre du bassin versant identifiant les parcelles, le fichier binaire de localisation des rivières et le fichier de localisation des bandes enherbées ;

• les fichiers de paramètres nécessaires au fonctionnement du modèle comprenant :

− les valeurs pour la simulation (date de début de la simulation, durée de la simulation, taille des mailles du raster, coordonnées de l’exutoire du bassin versant),

− les valeurs sur les caractéristiques hydrologiques globale du bassin versant (paramètres de la fonction reliant le débit à l’indice topographique seuil pour une profondeur donnée) et les coefficients de partage entre infiltration et ruissellement (tableaux experts permettant de déterminer la pluie d’imbibition et le seuil d’infiltrabilité, seuils d’évolution de la rugosité, de l’état structural du sol et du couvert végétal en fonction du cumul pluviométrique),

− les valeurs liées aux transferts d’herbicides par les écoulements de surface et de subsurface (profondeur d’interaction avec le ruissellement, coefficient de partage, valeurs d’abattement utilisées dans le tableau expert permettant d’estimer la fraction d'herbicides lessivés arrivant à la nappe, les coefficients de vidange pour chaque classe de profondeur de nappe).

Les sorties du modèle sont journalières et sont connues pour chaque exutoire de parcelle pour les transferts liés au ruissellement et au niveau de l’exutoire du bassin versant pour les transferts liés aux écoulements de subsurface. Pour chaque exutoire de parcelle, il est possible d’avoir les volumes cumulés d’eau infiltrée et ruisselée avant et après une bande enherbée, les quantités d’herbicide infiltré et ruisselé avant et après une bande enherbée et la

dose d’herbicide restante dans le sol. Au niveau de l’exutoire du bassin versant, nous avons, en plus, les quantités d’herbicide arrivant à la rivière et les stocks restants pour chaque classe de profondeur de nappe. Des sorties annexes permettent d’avoir des renseignements sur les caractéristiques invariables dans le temps de chaque exutoire de parcelle tels que son type d’exutoire, ses différents types de surfaces contributives, sa surface en bandes enherbées, ses pourcentages de différentes classes d’indice topographique par classe de 0,5 ou ses caractéristiques à chaque pas de temps tels que le pourcentage de surface saturée alimentée ou non par l’amont et l’état de surface du sol. Des sorties spatialisées sont générées tels que l’arbre d’exutoire de parcelle.

Les différentes données d’entrées du modèle peuvent être aussi classées en fonction de leur niveau d’organisation dans le bassin versant (figure 6.6).