Introduction
Figure 1 : Plan de situation du bassin de Naizin à l’échelle de la Bretagne _____________________ 6
Chapitre 1
Figure 1 : Pluviométrie et débit interannuels sur le bassin de Stimoës _________________________ 9 Figure 2 : Occupation du sol (d’après Cann et Villebonnet, 1993) ___________________________ 10 Figure 3 : Charge en animaux, par ha (d’après Cann et Villebonnet, 1993) ____________________ 10 Figure 4 : Carte du bassin au 25 000ème, et emplacement des pluviomètres. ___________________ 11
Chapitre 2
Figure 1 : Exemples de décalage entre les postes pluviométriques du Cemagref et de la
météorologie, en février et septembre 1992 _____________________________________________ 15 Figure 2 : Comparaison des cumuls mensuels des différents pluviomètres _____________________ 16 Figure 3 : Décalage entre les pluies horaires Cemagref et Météo ____________________________ 19 Figure 4 : Evénements pluvieux où les pluies Cemagref et Météo sont significativement
différentes, en volume et/ou en structure________________________________________________ 20 Figure 5 : Modification des pluies en 1993______________________________________________ 21 Figure 6 : Schéma de situation _______________________________________________________ 22 Figure 7 : Schéma de la station de Kervidy _____________________________________________ 22 Figure 8 : Exemple de chronique en plateau en janvier 1995 _______________________________ 22 Figure 9 : Hydrogramme simulé ______________________________________________________ 23 Figure 10 : Courbes de tarage ancienne et « corrigée » ___________________________________ 24 Figure 11 : Exemple de février 1995___________________________________________________ 25 Figure 12 : Schéma synoptique de GR4h (d’après Makhlouf et Michel, 1992) __________________ 27 Figure 13 : Exemple de mai 1994 et février 1995_________________________________________ 30 Figure 14 : Exemples de simulations avec les 2 pluies _____________________________________ 31 Figure 15 : Résultats de GR4h sur Stimoës______________________________________________ 33
Chapitre 3
Figure 1 : Chroniques piézométriques du Cemagref ______________________________________ 36 Figure 2 : Schéma de circulation d’eau proposé (Martelat et Lachassagne, 1995a). _____________ 38
Chapitre 4
Figure 1 : Toposéquence étudiée (d’après Widiatmaka, 1994) ______________________________ 51 Figure 2 : Deux types de transition entre les domaines bien drainé, et hydromorphe dégradé
(d’après Widiatmaka, 1994)._________________________________________________________ 52 Figure 3 : Comparaison des conductivités à saturation verticale et horizontale (par échantillon) ___ 54 Figure 4 : Flux infiltrés sous faible succion et écart type (par échantillon) _____________________ 57 Figure 5 : Conductivité hydraulique sous faible succion (par horizon) ________________________ 59 Figure 6 : Situation des tensiomètres __________________________________________________ 61 Figure 7 : Transect supportant les tensiomètres. _________________________________________ 62 Figure 8 : Profils de charge hydraulique sur les trois sites I, II et III, et pluviométrie par
quinzaine ________________________________________________________________________ 63 Figure 9 : Evolution de la nappe des altérites de schistes en hiver/printemps 1995. ______________ 64 Figure 10 : Evolution de la charge hydraulique en fonction du temps. Site 2. Evénement du 10 au 12 novembre 1995. ________________________________________________________________ 65 Figure 11 : Profils d'humidité type dans une toposéquence _________________________________ 69
Figure 12 : Schéma de circulation d'eau dans le domaine hydromorphe _______________________ 69 Figure 13 : Carte pédologique simplifiée utilisée pour la modélisation hydrologique_____________ 72 Figure 14 : Caractéristiques hydrodynamiques "intégrant" l'effet des macropores_______________ 73 Tableau 1 : Nomenclature "4 critères" _________________________________________________ 49 Tableau 2 : Unités cartographiques ___________________________________________________ 49 Tableau 3 : Récapitulatif des conductivités hydrauliques mesurées par horizon pédologique. ______ 55 Tableau 4 : Teneur en eau pour différentes pressions capillaires, en % (d’après Widiatmaka,
1994) ___________________________________________________________________________ 60 Tableau 5 : Evolution du gradient hydraulique. __________________________________________ 64 Tableau 6 : Récapitulatif des horizons pédologiques utilisés ________________________________ 70 Tableau 7 : Développements de profil utilisés ___________________________________________ 71
Conclusion
Figure 1 : Complémentaire d'un sous bassin dans un bassin. _______________________________ 78 Figure 2 : Alimentation du ruisseau par une nappe profonde. _______________________________ 79 Figure 3 : Alimentation de la nappe profonde par les versants. ______________________________ 79
Le Bassin Versant de Recherche Expérimental (BVRE) du Coët-Dan, à Naizin (Morbihan, Cf. figure 1) a été choisi comme bassin d’application de notre travail pour la diversité des données qui y sont disponibles, et le nombre d’études qui y ont été menées. C’est un bassin versant de 12 km², sur lequel travaille la Division « Gestion des effluents d’élevage et des déchets municipaux » du Cemagref de Rennes depuis 1971, à l’origine pour y suivre l’impact du remembrement ; il comporte un sous-bassin versant de 5 km² (sous-bassin de Kervidy), plus spécifiquement instrumenté et suivi par l’équipe Science du Sol de l’INRA de Rennes. De tels bassins emboîtés nous semblaient pouvoir permettre un travail sur le changement d’échelle et sur la transposition de notre modèle (ce dernier point dans la mesure où les moitiés amont et aval du bassin sont assez contrastées, tant au niveau de l’occupation du sol que de la morphologie du bassin).
L’abondance des données et des interprétations qui en ont été faites semblait induire une vision globale satisfaisante du bassin versant. Les processus principaux sur le bassin étant connus et quantifiés, l’approche des processus agissant « au second ordre », en particulier l’identification et l’évaluation quantitative des différentes composantes des écoulements rapides sur le bassin en auraient été simplifiées. De surcroît, à l’époque du choix du bassin d’application pour notre travail, le bassin du Coët-Dan était un des seuls BVRE à être dotés de mesures de concentrations de produits phytosanitaires asservies au débit, les montées de crue étant de plus particulièrement bien suivies (jusqu'à un prélèvement toutes les dix minutes), permettant une compréhension de la dynamique du transport des polluants à l’échelle du bassin. Ceci paraissait un atout précieux au moment où l’on s’est engagé dans ce travail, et où la modélisation des concentrations des produits phytosanitaires à l’échelle du bassin versant paraissait encore un objectif raisonnable (Cf. Partie I).
En fait, les choses ne sont pas si simples et on verra que l’abondance des données est quelquefois un luxe dont on voudrait pouvoir s’abstraire, dans la mesure où les mesures dont on dispose, ainsi que les interprétations de fonctionnement du bassin auxquelles elles donnent naissance, sont parfois contradictoires.
Nous présenterons dans cette partie les principales caractéristiques du bassin, les données dont nous disposons, et l’interprétation que nous pouvons en faire quant au fonctionnement hydrologique de notre site d’étude. Le premier chapitre donne un premier aperçu général du bassin versant et de ses équipements, les différents champs de données étant ensuite plus amplement détaillés au fil des chapitres, pour aboutir à une première vision de son fonctionnement hydrologique.
Il ne s’agit pas de faire une monographie du bassin du Coët-Dan, mais de présenter ses principales caractéristiques, les connaissances acquises, les questions soulevées par les mesures et travaux effectués sur ce bassin, ainsi que les incertitudes qui demeurent.
On insistera plus particulièrement sur le sous-bassin de Kervidy, qui a donné lieu à plus de travaux que le bassin entier, et sur lequel nous avons appliqué le modèle Topog (Cf. Partie III)
Contexte
De par sa géomorphologie, le bassin versant du Coët-Dan (plus couramment appelé « le Naizin ») semble au premier abord représentatif d’une bonne partie des petits bassins versants du Nord-Ouest de la France. Leur fonctionnement hydrologique est en grande partie dominé par la présence d’un socle peu ou pas perméable (schiste ou granite), conduisant à un écoulement intermittent aux étiages prononcés (surtout pour les bassins sur schiste). La ressource en eau y est essentiellement superficielle, et ne possède de ce fait qu’un faible pouvoir tampon vis-à-vis des pollutions, ce qui exacerbe les effets de l’agriculture. En effet l’occupation des sols est essentiellement dédiée, comme pour une bonne partie de la région, à une activité de polyculture-élevage intensive, conduisant à des concentrations souvent très élevées en nitrates et produits phytosanitaires dans les eaux de surface. Ce point justifie en partie l’intérêt porté par le milieu scientifique et les gestionnaires de l’environnement aux zones dites tampons (Muller, 1995), en se restreignant essentiellement pour l’instant aux zones humides de bas-fond (Mérot et Reynes, 1996), considérées souvent comme seules capables dans ces types de milieu de freiner les écoulements et les transferts de produits polluants vers les eaux de surface, en augmentant de surcroît les chances qu’ils ont d’être dégradés.
L’instrumentation du bassin a été motivée, dans les années 70, par des études sur le remembrement. Ces recherches n’ont guère permis de trancher quant à l’impact du remembrement sur l’environnement, car l’influence des modifications liées au remembrement s’est souvent révélée ambiguë. Le BVRE du Coët-Dan est actuellement le support de recherches actives sur l’influence des zones humides de bas-fond sur la pollution par les nitrates et sur les phénomènes contrôlant les écoulements et le devenir des polluants d’origine agricole, phénomènes dont la compréhension et la quantification sont nécessaires à l’évaluation de l’impact du changement de pratiques culturales.
Morphologie
Le bassin versant du Coët-Dan se situe dans le Nord-Ouest du département du Morbihan (Cann et Villebonnet, 1993). Il s’étend à la station de Stimoës sur 12 km², dont 85% sont localisés sur la commune de Naizin, les 15% restants, sur les communes de Réguiny et de Kerfourn (Morisson, 1994). Le Coët-Dan à Stimoës a une longueur de 7 km et un cours orienté sensiblement du Nord au Sud ; c’est un affluent de l’Evel, lui-même affluent du Blavet. Le bassin versant est de forme allongée dans l’axe du ruisseau principal, et orienté Nord-Nord-Ouest.
La partie amont du bassin versant est un plateau qui culmine à 135 mètres d’altitude, et présente en majorité des champs ouverts. La partie aval montre un relief plus vallonné, avec des pentes souvent supérieures à 5%. Elle est constituée de zones plus bocagères. L’exutoire du bassin versant est à une altitude de 70 mètres. La limite du sous-bassin versant amont de 5 km², située à Kervidy (altitude 93 m), correspond approximativement à la transition entre les zones « intensive » et bocagère.
Un étang d’agrément a été installé depuis quelques années dans la partie aval du bassin, près de l’agglomération de Naizin. Compte tenu de sa faible surface et d’une profondeur modérée, le
gestionnaire du bassin considère l’impact de cette retenue sur les écoulements et la qualité de l’eau du bassin versant comme négligeable. On peut toutefois supposer que cet étang écrête quelque peu les pics de crue, et abat les charges en produits polluants, en jouant un rôle de lagune.