Données descriptives de bassin versant

Le choix des variables pour décrire les caractéristiques de bassins versants et résumer les différents processus hydrologiques à l’échelle du bassin versant est vaste et dépend des applications. Plusieurs descripteurs ont néanmoins été identifiés par Blöschl et al. (2013) et sont regroupés dans les grandes catégories suivantes.

 Climat : cette catégorie regroupe toutes les données météorologiques caractérisant les composantes du bilan hydrologique (précipitations liquides et solides, température, évapotranspiration, humidité des sols, …).

 Morphologie : surface des bassins versants, leur altitude, leur pente, …

 Occupation du sol : pourcentage de la surface du bassin versant couvert par des forêts, des prairies, …

 Géologie et pédologie : épaisseur des sols, perméabilité, …

Les variables disponibles et utilisées ici rentrent dans cette classification et sont détaillées dans le Tableau 2.2.

2.2. Données 35

Tableau 2.2 : Liste des données descriptives de bassin versant utilisées pour ces travaux de recherche.

Catégorie Variable Notation et Unité

Morphologie et réseau

hydrographique

Surface du bassin versant S (km²)

Densité de drainage DD (km²)

Altitude Z (m NGF)

Pente SL (%)

Hauteur au-dessus du drain le plus proche (Nobre et al., 2011) HAND (m)

Climat

Pluies moyennes interannuelles PA (mm)

Pluies hivernales moyennes interannuelles Pwinter (mm) Pluies printanières moyennes interannuelles Pspring (mm) Pluies estivales moyennes interannuelles Psummer (mm) Pluies automnales moyennes interannuelles Pautumn (mm) Variabilité (écart-type) des précipitations moyennes mensuelles VarP (mm) Nombre de jours sans pluie moyen interannuel nP0 (jour) Précipitations solides moyennes interannuelles PsA (mm)

Températures moyennes interannuelles TA (°C)

Températures hivernales moyennes interannuelles Twinter (°C) Températures printanières moyennes interannuelles Tspring (°C) Températures estivales moyennes interannuelles Tsummer (°C) Températures automnales moyennes interannuelles Tautumn (°C) Variabilité (écart-type) des températures moyennes mensuelles VarT (°C) Evapotranspiration potentielle moyenne sur juillet et août (Oudin) ETPsummer (mm) Evapotranspiration réelle interannuelle (Turc) ETRA (mm)

Indice d'aridité AI (-)

Evapotranspiration potentielle moyenne interannuelle (Oudin) ETPA (mm) Géologie Pourcentage du bassin versant couvrant une surface imperméable %imp (%) Occupation des

sols

Pourcentage du bassin versant occupé par la forêt %forest (%) Pourcentage du bassin versant occupé par la prairie et/ou de la

végétation basse ^{%grass (%)}

Pourcentage du bassin versant occupé par les surfaces agricoles %agro (%)

Pédologie ^{Profondeur des sols DR (m)}

Le choix de ces variables a d’abord porté sur la disponibilité de celles-ci et sur le lien déjà établi avec divers processus hydrologiques, notamment les processus influant sur l’étiage. Elles proviennent de diverses sources.

 Les données climatiques sont déduites des réanalyses SAFRAN.

 L’évapotranspiration réelle a été calculée selon la formule de Turc (1954) en fonction des pluies et des températures moyennes interannuelles.

 Les données relatives à la pédologie et à la géologie proviennent de la base de données européenne sur les sols, « European Soil Data Base, ESDB » (Panagos, 2006).

 Les données d’occupation du sol proviennent de la base de données Corine Land Cover 2012. Les données issues de la base de 2012 ont été comparées à celles issues de la base de 1990 pour notre échantillon de référence. Peu de différences ont été observées, l’évolution de l’occupation des sols pour cet échantillon étant faible en 20 ans.

 Les données relatives à la morphologie sont issues de la base de données BD TOPO de l’IGN.

 La densité de drainage a été calculée à partir de l’analyse du réseau hydrographique de la BD Carthage (Aubert, 2012).

Nous remarquons que la base de données des descripteurs de bassin versant est majoritairement constituée de descripteurs relatifs au climat, qui sont les premiers facteurs influant sur les débits et l’étiage. De nombreux descripteurs sont corrélés entre eux (par exemple la pluie et l’altitude ou la température et l’altitude). Il nous a semblé important dans un premier temps d’être le plus exhaustif possible dans la constitution de cette base de données. Un travail de filtre de cette base ainsi que l’agrégation possible de ces descripteurs à l’échelle du bassin versant ont été effectués au moment de la régionalisation des paramètres des modèles (chapitre 5). Nous remarquons enfin que les caractéristiques relatives au sous-sol, notamment à la géologie, sont très peu représentées dans cette base de données alors qu’elles jouent un rôle important sur les débits et notamment sur l’étiage (voir paragraphe 1.2).

2.2. Données 37

Cette base de données a été complétée par la typologie en hydro-écorégions (HER) définie par Wasson et al. (2001) et Wasson et al. (2002) dans le cadre de la mise en œuvre de la Directive Cadre européenne sur l’Eau pour le « bon état écologique des milieux aquatiques ». Cette typologie, disponible en deux niveaux emboîtés de respectivement 22 et 114 classes (Figure 2.3), permet le découpage d’entités homogènes en termes de géologie, de relief et de climat. Cette donnée qualitative permet d’intégrer des informations complémentaires et permettra de définir des zones homogènes et similaires des bassins versants.

2.3 Indices d’étiage

La définition des nombreux indices d’étiage a déjà été détaillée au paragraphe 1.3. Dans cette partie, nous nous proposons d’exposer le calcul des indices utilisés dans la suite et qui permettent d’étudier les régimes d’étiage en France. Dans la littérature scientifique et opérationnelle, aucune règle de gestion des lacunes dans les chroniques n’a été trouvée à notre connaissance. Dans les données issues de la banque HYDRO, si deux ou trois jours sont manquants, ils sont estimés pour le calcul des indices, sinon l’année est supprimée. Nous avons établi des règles pour ne pas « perdre » trop d’années de calcul. Elles reposent sur le calcul du débit moyen annuel et seront explicitées pour chaque indice. Pour le calcul des différents indices, nous choisissons l’utilisation des années civiles qui semblent plus adaptées pour l’étiage que les années hydrologiques, sauf pour les bassins nivaux qui représentent seulement 15% de l’échantillon.