Dénivellation par rapport au réseau hydrographique
3.4 Synthèse et perspectives
3.4.1 Bénéfices du MNT LiDAR pour appréhender le fonctionnement du réseau de drainage
Partant du principe que le réseau hydrographique est un facteur majeur du fonctionnement hydrologique, dans ce Chapitre nous avons posé le problème du lien entre la caractérisation interne des drains et leur dynamique de transfert. Nous partons du principe que la présence d’une chenalisation est le signe d’une « offre » de transfert (Ambroise, 1999) plus importante et efficace qu’en absence de chenalisation. En milieu rural le réseau est constitué de drains anthropiques et naturels. Pour les premiers la chenalisation est maintenue artificiellement, pour les seconds, il existe une discontinuité possible des fonds de talweg amont : soit nettement marquée par une incision, soit diffuse avec de la végétation.
Dans le cas du bassin du Mercier, plusieurs talwegs ont été comblés par colluvionnement (Schmit & Grosprêtre, 2008) puis colonisés par la forêt ou exploités par l’agriculture comme pâtures. La ligne d’écoulement présente souvent une microtopographie peu variable, sans chenaux de drainage de largeur comparable ou supérieure à la résolution du MNT LiDAR 1m. Les expérimentations conduites sur le bassin du Mercier montrent que les MNT LiDAR permettent de localiser les drains anthropiques et naturels puis de décrire leur topographie locale :
⇒ Dans le cas des drains anthropiques :
La haute résolution du MNT LiDAR traitée avec la technique classique D8 permet d’intégrer les linéaires essentiels de largeur suffisamment grande par rapport à la résolution mais le MNT nécessite des corrections locales de connectivité (Cf Chapitre 4 pour plus de détails de terrain sur cette approche).
⇒ Dans le cas des drains naturels :
Des indices qui dépendent de la variabilité altimétrique locale des drains ont été testés de façon à caractériser leur hétérogénéité au sein du continuum spatial que représente le réseau hydrographique. Dans les tronçons de rangs inférieurs à 3 de Strahler, la rugosité altimétrique s’affaiblit et tend à se rapprocher de l’erreur de mesure associée au MNT LiDAR (Hodgson & al, 1999). La variabilité de la rugosité est le fait de la réalité du terrain mais aussi de l’erreur de mesure en milieu herbacé ou arbustif (plusieurs paramètres interviennent pour obtenir le MNT à partir du levé LiDAR brut et rendent complexe l’estimation précise des erreurs que nous n’avons pas choisi d’approfondir). Au sein de ces talwegs, la
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microtopographie n’est pas suffisamment structurée pour qu’une trajectoire de flux soit correctement déterminée avec la technique D8. Pour tenter de mieux cerner l’existence ou l’absence d’une structure topographique, une incertitude sur la valeur altimétrique est propagée dans les cellules du MNT LiDAR à l’image d’un bruit blanc gaussien. Ensuite la méthode D8 est appliquée. L’analyse des erreurs de tracé de plus grande pente générées par ces incertitudes a permis de séparer des tronçons de réseau au tracé robuste d’autres au tracé incertain. En moyenne l’indice de stabilité des tronçons amont varie entre 22 à 33% avec des coefficients de variation de 30 à 54% alors qu’en aval l’indice de stabilité se situe entre 40 et 50% et varie très peu. Les tracés instables se trouvent au sein de talwegs présentant souvent les plus larges dépressions topographiques (Tableau III.I).
Tableau III.I : Synthèse des valeurs moyennes et coefficients de variation (CV) des différents indices issus du MNT LiDAR (1m) pour étudier la microtopographie des drains naturels du Mercier.
Secteur du réseau de talwegs du Mercier Topographie résiduelle (m) Stabilité du tracé de réseau Largeur à 2m de dénivelé du fond de talweg
Moyenne CV % Moyenne % CV % Moyenne (m)
Rangs Strahler < 3 Balmes 0,14 71 25 54 56 Mercier 0,23 52 33 30 35 Bouillon 0,24 69 33 30 42 Presles 0,20 77 31 38 91 Pollionnay 0,10 96 22 40 84 Rangs Strahler > 2 0,41 26 44 13 31
Sous réserve des limites liées à la résolution et à la précision verticale, le MNT LiDAR permet donc de distinguer les fonds de talwegs aux drains bien chenalisés de leurs homologues qui présentent une chenalisation plus diffuse et discontinue voir absente. Confirmée par une confrontation avec des données de terrain (cf Chapitre 4 pour une analyse détaillée de cette confrontation) cette information spatialisée du réseau permet sur le plan fonctionnel de localiser différentes dynamiques transitoires de transfert hydrologique en surface et cela représente une perspective intéressante pour l’hydrologie.
3.4.2 Perspectives : apport de cette connaissance fonctionnelle pour l’hydrologie du petit bassin versant rural
Le MNT LiDAR permet de s’intéresser à des propriétés intéressantes de transfert des drains sans envisager une caractérisation de terrain approfondie de ces éléments. Cette description est évidemment impossible avec des MNT standard. La localisation et les longueurs drainées facilement extractible du MNT permettent, selon le type fonctionnel de drain d’envisager des densités de drainage dont les dynamiques de transfert sont différentes. Cependant ces groupes de drains se connectent dans un même continuum pour bâtir une réponse globale du bassin versant avec des seuils fonctionnels qui dépendent des caractéristiques du forçage pluviométrique.
Néanmoins, cette description approfondie des supports de drainage ne fournie qu’une connaissance partielle car elle concerne uniquement les processus de surface. De nombreux autres processus se juxtaposent. On ne considère pas les processus liés à la saturation des zones humides de fond de vallée qui communiquent avec les drains en surface. Toutefois nous avons montré que le
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contour des dépressions topographiques est également dérivable à l’aide des MNT LiDAR.
L’article du Chapitre suivant pose le même problème d’une connaissance plus approfondie du réseau de drainage pour éviter de le considérer comme un continuum aux propriétés homogènes et ainsi mieux paramétrer la fonction de transfert dans les modèles hydrologiques. Pour cela l’article s’appuie sur les indices proposés dans ce Chapitre 3 et cherche à valider leur usage par une approche de terrain.
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