Traçages au bleu de méthylène et à la Rhodamine BT
IV. Schéma global de fonctionnement du bassin
Ces considérations nous conduisent à un schéma de fonctionnement, pour les deux bassins de Stimoës et Kervidy, qui nous semble en accord avec les analyses géochimiques, et les travaux de Carnet (1978). Le point difficile, et que nous ne sommes pas en mesure de résoudre actuellement, est d'attribuer à chaque processus une importance quantitative.
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En haut de bassin, l’écoulement est sub-vertical.S'il y a du ruissellement, il se réinfiltre plus bas, dans les concavités ... sauf à être auparavant intercepté par un fossé ou un talus (qui favorise également la réinfiltration).
L’eau percole à travers les altérites jusqu'à la nappe des schistes sains, contribuant à la mise en charge observée au droit du ruisseau en bas de bassin.
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Plus bas, la nappe perchée se développe, et commence à pénétrer dans les horizons pédologiques plus conducteurs : l’écoulement latéral subsurfacique est plus important, et ce d'autant plus qu'il y a des macropores.Là encore, il peut y avoir interception par des fossés, exfiltration de cet écoulement subsurfacique dans certaines zones, alimentation des zones de bas-fond.
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En bas de versant, les talwegs constituent une zone quasi-saturée.L’écoulement dans les schistes altérés ou sous l’horizon éluvial albique Ea est peu important : en période de crue, l’essentiel des débits passe dans l’horizon labouré. Rappelons que cet horizon n’étant pas très épais, cet écoulement ne suffit pourtant pas à expliquer le débit de crue, du moins avec les conductivités à saturation dont on dispose.
Si l’on s’intéresse maintenant de façon plus spécifique au sous-bassin de Kervidy, l’examen des chroniques pluie-débit nous suggère quelques remarques :
✯ La montée de crue est de l’ordre de 2 heures, la crue étant en général passée en 4 heures sur Kervidy. La récession est relativement rapide (quelques heures), suggérant des processus rapides de vidange du bassin, qui présente par contre ensuite une récession très plate.
✯ Un essai que nous avons effectué de caler TopModel (Saulnier, 1996), sur les chroniques de janvier 1994, suggère un système à trois composantes, qui a rendu impossible un calage satisfaisant, car TopModel n’a que deux composantes. Cela corrobore bien la perception que l’on a du fonctionnement du bassin :
• une composante lente constituée des deux nappes situées dans les schistes sains et altérés,
• une composante intermédiaire, provenant probablement de la nappe des schistes altérés, quand elle se développe dans des horizons plus conducteurs. Cette composante est alimentée dans un premier temps par l’eau de précipitation au cours de l’événement pluvieux, puis par l’infiltration de l’eau provenant des zones de stockage que peuvent constituer la rugosité du sol et les structures bocagères,
• une composante plus rapide : ruissellement, écoulement hypodermique, écoulement dans le réseau de fossés, intumescence de la nappe consécutive à des écoulements latéraux ou une infiltration de l’eau de pluie ou du ruissellement ...
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La vision que l’on a du fonctionnement du sous-bassin de Kervidy, et a fortiori du bassin de Stimoës, est essentiellement qualitative. Nous connaissons les processus qui interviennent et sommes capables, pour certains d’entre eux, de les quantifier, de façon ponctuelle dans l’espace et/ou le temps. Par contre, il n’est pas possible, pour l’instant, de distribuer les processus dominants sur le bassin.
Cette incapacité est en grande partie liée à l’inadéquation de l’échelle d’acquisition des données, souvent ponctuelle : compte tenu de la variabilité spatio-temporelle qui affecte une grande partie des paramètres ou caractéristiques d’intérêt, ces données acquises à faible échelle ne suffisent pas à caractériser le fonctionnement hydrologique d’entités cohérentes du point de vue de ce dernier.
Des techniques plus globales, comme la télédétection ou la géochimie, représentent un progrès notable vers une métrologie adaptée aux besoins de la compréhension de la dynamique des écoulements sur un versant, nécessaire à une modélisation distribuée pertinente. On ne sait pourtant pas encore toujours déconvoluer les signaux obtenus, pour isoler et quantifier les processus qui y ont conduit.
Dans ces conditions, la modélisation permet de représenter la synergie entre les processus qui interviennent, et de tester des hypothèses quant à ceux qui dominent le fonctionnement du système, en conceptualisant les informations disponibles. C’est le travail qui est rapporté dans la suite du document, après la présentation du modèle hydrologique Topog et de son adaptation aux spécificités des bassins agricoles bocagers, comme ceux qu’on peut rencontrer en Bretagne. Nous verrons toutefois que cette phase de modélisation, qui permettrait de mieux structurer la compréhension que l’on a du fonctionnement du bassin, a été compliquée par notre incapacité actuelle à caractériser la variabilité spatiale inhérente aux objets naturels, notamment pour ce qui concerne les sols et leur fonctionnement à l’approche de la saturation.
Remarques
✯ Nous avons peu évoqué l’influence probable du drainage agricole sur le comportement du bassin. Celui-ci peut pourtant modifier profondément la réponse du bassin par rapport à celle qu’aurait un bassin non drainé. Toutefois, en l’absence de connaissance sur la répartition du drainage sur le bassin, et en l’absence de référence à ce sujet pour le bassin du Coët-Dan, nous n’en avons pas pour l’instant tenu compte. On verra pourtant plus tard qu’il nous est apparu nécessaire, en confrontant les résultats de modélisation avec les débits observés, de prendre en compte cet aspect du bassin.
✯ La moyenne annuelle des précipitations sur le bassin est de 715 mm, celle de l’écoulement interannuel de 305 mm. L’évapotranspiration représente donc plus de la moitié du bilan en eau sur le bassin. Hormis le taux d’évapotranspiration potentielle (éventuellement distribué pour l’évaporation Pitche), nous ne disposons toutefois que d’assez peu de connaissances à ce sujet, notamment au niveau de la distribution spatiale de l’évapotranspiration réelle. Des tentatives ont été faites dans ce sens par le biais de la télédétection, mais des progrès restent à faire dans l’interprétation des images obtenues (Courault et al., 1996).
✯ L’exploitation des données sur un bassin, outre qu’elle permet d’identifier les imperfections qu’elles peuvent présenter, permet, en les confrontant à d’autres sources de données, et en tentant une interprétation du fonctionnement du bassin, de mettre en évidence les domaines nécessitant des données supplémentaires, les expériences souhaitables pour trancher entre deux hypothèses. Elle nous paraît donc devoir avoir lieu le plus rapidement possible après leur acquisition, et il nous semble que les producteurs de données ont tout intérêt à collaborer, afin de valoriser au mieux leurs sources de données, et de bâtir des protocoles d’acquisition pertinents pour compléter au mieux les données dont ils disposent déjà.