Pour atteindre l’objectif de modélisation du devenir des pesticides, on insistait plus haut sur l’importance de représenter la diversité d’éléments constituant un paysage agricole et les connexions entre eux. La description de l’organisation du bassin à modéliser est donnée par l’outil GeoMELBA au terme de la première étape de pre-processing. Cet outil permet de générer le maillage sur lequel est appliqué PESHMELBA à partir du croisement de couches SIG décrivant le parcellaire, les types de sol et les différentes structures paysagères. L’ensemble de ces données est réuni sous forme de tables au format .csv décrites en détails dans l’Annexe C.
3.1
Types d’éléments à modéliser
GeoMELBA fournit un maillage composé d’éléments surfaciques et linéaires. Dans la présente version de ce manuel, on détaille l’implémentation des éléments surfaciques de type parcelles et bandes enherbées et des linéaires de type fossés, rivières, haie, talus et haies sur talus. Un élément BoundaryConditionStorage (BCS) a aussi été implémenté afin de disposer de conditions limites réalistes lors des tests indépendants de certains éléments ou assemblages d’éléments.
Des représentations différentes sont choisies pour chaque type d’élément en fonction des processus que l’on souhaite modéliser. Elles sont parfois basiques mais pourront évoluer si l’on veut représenter de nouveaux processus ou représenter de manière plus fine un processus donné. Ces représentations ont été choisies à partir de la connaissance des processus que l’on a sur les bassins de la Fontaine du Theil et de la Morcille aux fonctionnements très contrastés.
3.1.1
Parcelles et Bandes enherbées
Les parcelles et les bandes enherbées sont représentées de la même manière, par une colonne de sol divisée en cellules numériques (fig. 4). Cette colonne est caractérisée par une position, une hauteur, une surface et un développement de profil de sol.
Figure 4 – Représentation d’une parcelle ou d’une bande enherbée dans le modèle PESHMELBA.
Figure 5 – Représentation d’un fossé dans le modèle PESHMELBA.
3.1.2
Fossés et rivières
Un fossé ou une rivière est représenté par un réservoir unique, à section trapézoïdale (fig. 5) et qui possède les attributs suivants :
• Longueur ; • Largeur de fond ; • Profondeur ; • Fruit des berges ;
• Pente moyenne longitudinale.
Les fossés et rivières sont également caractérisés par un substrat (teneur en eau à saturation, densité volumique, ...) qui permet la description de l’adsorption des solutés.
3.1.3
Haies, talus
Une haie, un talus ou une haie sur talus est représentée en 2 parties, une haie "amont" et une haie "aval" chacune représentée par un réservoir de surface et une colonne de sol divisée en cellules numériques. Les parties amont et aval de l’élément sont séparées par un mur dans les cas où la haie est implantée sur un talus (voir fig. 6).
Cette représentation en 2 éléments séparés permet de faciliter la représentation des processus d’infiltration (voir chapitre 7) et de distinguer de jeunes haies de haies plus anciennes sur lesquelles apparaissent de vrais décrochages topographiques entre les parties amont et aval. L’élément complet possède les attributs suivants :
— Longueur ;
— Largeurs amont et aval ; — Pente moyenne longitudinale ;
CHAPITRE 3. ÉLÉMENTS ET CONNEXIONS À REPRÉSENTER
Figure 6 – Représentation d’une haie, d’un talus ou d’une haie sur talus dans le modèle PESHMELBA.
— Pentes moyennes transversales amont et aval ; — Inclinaison par rapport à la ligne de niveau locale ; — Décrochage entre la partie amont et la partie aval ; — Hauteur de talus ;
— Type de végétation ; — Type de sol.
3.1.4
Boundary Condition Storage (BCS)
Les éléments de type BCS se connectent en amont ou en aval d’éléments surfaciques (parcelle, bande enherbée). Ils peuvent fournir, selon leur position, différentes conditions limites pour l’eau et les solutés, pour les compartiments de subsurface et de surface et servent à tester la représentation d’autres éléments de façon suffisamment réaliste. Ils sont constitués d’un réservoir de surface et d’un réservoir de subsurface.
3.2
Topologie
En plus d’une description des différents éléments qui composent le bassin, Geo- MELBA fournit aussi une description des connexions entre eux. Ce sont ces connexions qui permettront de rendre compte du fonctionnement hydrologique du bassin. Les linéaires agissent comme des discontinuités vis à vis du fonctionnement hydrologique du bassin versant et il faut bien rendre compte de ce rôle de redirection des flux. Les connexions entre éléments peuvent être de différents types. Il peut s’agir de connexions latérales (connexion entre 2 éléments surfaciques, entre un élément surfacique et un linéaire ou entre 2 linéaires) ou de connexions longitudinales (entre 2 linéaires). Un élément peut-être connecté en latéral à un ou plusieurs élément(s) surfacique(s) (par- celle, bande enherbée,...) ou linéaire(s). Un linéaire peut également être connecté à un ou plusieurs autre(s) linéaire(s) dans le sens longitudinal. Un exemple simple de configuration entre parcelles, bandes enherbées, fossés et talus est présenté fig. 7 pour représenter les différents types de connexions que GeoMELBA peut représenter et que PESHMELBA sera amené à gérer.
Figure 7 – Illustration de différents types de connexions possibles à l’échelle du BV. En haut à gauche : connexions latérales linéaire/linéaire, en haut à droite : connexion latérale surfacique/surfacique, en bas à gauche : connexion latérale surfacique/linéaire/surfacique, en bas à droite : connexion longitudinale linéaire vers plusieurs linéaires.
Figure 8 – Extrait du réseau de linéaires obtenu sur le bassin de la Fontaine du Theil avec 2 exemples de réseaux discontinus.
On attire également l’attention sur le fait qu’en plus des connexions présentées fig. 7 et qui balaient les cas rencontrés sur un bassin à la configuration idéale, PESHMELBA sera également amené à gérer des cas plus dysfonctionnels. Ces cas rendent par exemple compte de trous dans les réseaux de linéaires, réellement existants ou dus à des données de mauvaise qualité fournies à GeoMELBA. Un exemple est présenté fig. 8. Dans ces cas là, PESHMELBA doit être capable de repérer ces trous et de modéliser les écoulements auxquels ils aboutiront (déversement dans l’unité homogène la plus proche).