Le transfert des herbicides par les écoulements de subsurface

Les transferts rapides d’herbicides, par les écoulements préférentiels vers la nappe et de la frange superficielle de la nappe vers le réseau hydrographique, ne sont pas représentés mais une proportion d’herbicides pouvant arriver à la rivière en fonction de variables explicatives est déterminée.

Nous rappelons que différentes observations nous ont amenés aux hypothèses suivantes :

• les transferts rapides d’herbicides par la subsurface transitent par la frange supérieure de la nappe ;

• les herbicides atteignent cette frange supérieure de la nappe par des écoulements préférentiels ;

• les connexions par voie préférentielle entre la surface du sol et la nappe sont décroissantes avec la profondeur du toit de cette nappe.

Pour confirmer ces hypothèses, nous avons suivi une parcelle (Lan Chebo, Kerguehennec) (figure 4.12). Cette parcelle est entourée d’un drain de ceinture pour assurer l’étanchéité de la parcelle vis à vis des parcelles voisines. De plus, les herbicides utilisés dans l’étude ne sont pas appliqués sur les parcelles environnantes. Il n’y a donc pas de risque de contamination par une autre parcelle.

Les pesticides appliqués au printemps 2002 sont l’alachlore, le flufenacet et le DMTAP (Gonzalo, 2003). Après l’application, une série de prélèvements dans des piézomètres situés à l’aval de cette parcelle a été effectuée si possible après des pluies de plus de 10 mm. Les piézomètres récoltent l’eau de la nappe provenant de différentes parties de la parcelle. Le piézomètre B récupère principalement l’eau des zones hydromorphes alors que les piézomètres A et D reçoivent les eaux des zones peu hydromorphes ou ne présentant pas d’hydromorphie. Cette hydromorphie traduit une profondeur moyenne du toit de la nappe

différente pour chaque piézomètre. Les résultats de ces prélèvements sont présentés dans les figures 4.13, 4.14 et 4.15.

Figure 4.12 : Carte des courbes de niveau, des zones hydromorphes et de la situation des différents piézomètres sur la parcelle expérimentale de Lan Chebo de la station expérimentale de Kerguehennec.

Figure 4.13 : Chronique des concentrations en alachlore dans la nappe et des profondeurs du toit de la nappe au niveau de la parcelle de Lan Chebo (Kerguehennec, 56).

Figure 4.14 : Concentrations dans la nappe pour trois herbicides (alachlore, DMTAP et flufenacet) et pour trois événements pluvieux en 2002 en fonction de la profondeur du toit de la nappe sur la parcelle de Lan Chebo (Kerguehennec, 56).

Figure 4.15 : Concentrations dans la nappe pour trois herbicides (alachlore, DMTAP et flufenacet) et pour trois événements pluvieux en 2002 en fonction de la profondeur du toit de la nappe sur la parcelle de Lan Chebo (Kerguehennec, 56).

Les concentrations sont plus élevées dans les piézomètres dont le toit de la nappe est proche de la surface, quel que soit l’herbicide. Le piézomètre qui a les plus fortes concentrations récupère principalement les eaux provenant des zones les plus hydromorphes. La nappe se trouvant généralement en dessous d’un mètre de profondeur ne peut recevoir un flux d’herbicides aussi rapidement que par des écoulements préférentiels. Nous pouvons noter que les concentrations sont assez similaires.

Cette étude confirme qu’il existe bien une forte influence de la profondeur du toit de la nappe sur les contaminations de cette nappe. Cependant, il est assez difficile de déterminer quelle est la proportion d’herbicides arrivant à la nappe et in fine au réseau hydrographique. Nous avons décidé de découper la nappe en 4 compartiments en fonction de la profondeur de son toit (figure 4.15). Ce découpage est relié à un temps de transfert entre la nappe et le réseau hydrographique avec des fonctions de vidange des herbicides qui sont différentes entre une nappe et le réseau hydrographique.

Figure 4.16 : Découpage de la nappe en fonction de la profondeur de son toit et ordre de grandeur des temps de transfert pour les différents compartiments.

Nous avons vu comment la profondeur du toit de la nappe et sa représentation sur la surface contributive d’un exutoire de parcelle sont modélisées dans la section 1.2. de ce chapitre. Pour modéliser les transferts d’herbicides du sol vers la nappe, nous avons choisi de réaliser un abattement sur les quantités d’herbicides lessivés pour les quatre classes identifiées (tableau 4.6). Cet abattement est déterminé arbitrairement à partir d’une fonction exponentielle décroissante en fonction de la profondeur du toit de la nappe.

Profondeur de nappe (m) 0 0 – 0,3 0,3 - 1 1 - 3 > 3 Pourcentage d’herbicides

lessivés arrivant à la nappe

Pas de

lessivage ^{10 1 0,1 0}

Tableau 4.6 : Pourcentage d’herbicides lessivés arrivant à la nappe en fonction de la profondeur des quatre zones de profondeur du toit de la nappe.

Les herbicides stockés dans chaque nappe sont ensuite transférés vers le réseau hydrographique. Un pourcentage de la quantité stockée est transféré chaque jour. Par manque de données, ce pourcentage est calculé arbitrairement en fonction du débit à l’exutoire et peut être considéré comme une fonction de vidange.

Le calcul des quantités journalières d’herbicides arrivant à la rivière par les écoulements de subsurface est synthétisé dans l’organigramme de la figure 4.17. Les paramètres d’entrées nécessaires sont le débit journalier à l’exutoire, des paramètres déterminés par le modèle TOPMODEL, le calcul de l’indice topographique pour chaque maille du bassin versant agrégé par exutoire de parcelle en pourcentage de chaque classe sur un exutoire donné et un coefficient de vidange. Le calcul des volumes d’eau infiltré est synthétisé dans la figure 4.18.

Figure 4.17 : Organigramme représentant le calcul des quantités d’herbicides arrivant à la rivière par les écoulements de subsurface.

L’utilisation de règles simples permet de limiter le nombre de paramètres et de variables en entrée ce qui facilite l’application de ce modèle sur des bassins versants peu renseignés. Par contre, cette démarche limite le champ des herbicides qui peuvent être utilisés dans ce modèle. Elle ne peut être utilisée sur des modélisations dépassant plusieurs mois. Ce dernier point est cohérent avec les objectifs de modélisation qui ciblent principalement les premiers événements pluvieux après les traitements (3-4 mois).