Soutenance de thèse de Henri Lechevallier le jeudi 24 septembre à 9h : "Analyse par modélisation des facteurs d'impact hydrologiques et agricoles des retenues d'eau dans un bassin versant cultivé"

Résumé de la thèse:

Le stockage d'eau en surface dans des petites retenues est une solution possible pour permettre l'irrigation en absence d'une autre ressource disponible pendant la saison agricole. Dans de nombreuses régions du monde, cette solution a été massivement adoptée à partir de la deuxième moitié du 20e siècle, menant parfois à des densités très importantes de petites retenues dans les bassins versants. Ces retenues sont généralement directement connectées à l'hydrologie de surface et collectent l'intégralité des flux d'eau amont, jusqu'à leur débordement. Elles causent des discontinuités dans la transmission des écoulements le long du réseau hydrographique et des diminutions de débit à l'exutoire. Ces impacts hydrologiques ont été étudiés dans la littérature majoritairement avec des approches de modélisation.

Cette thèse part du constat que les impacts hydrologiques des retenues agricoles sont souvent évalués (i) au cas par cas, et rarement pour des bassins versants de tête; (ii) avec des approches qui reposent sur des hypothèses importantes sur la nature et la hiérarchie des facteurs d'impact malgré un manque de connaissances sur l'effet de ces facteurs; (iii) à l'exutoire des bassins versants uniquement; et (iv) sans mettre en relation impacts hydrologiques et impacts agricoles, qui sont pourtant directement liés via l'intensité et le calendrier des prélèvements d'eau dans les retenues pour l'irrigation.

Partant de ces constats, deux objectifs principaux ont été retenus : celui de la compréhension des facteurs d'impact hydrologique des réseaux de retenues, et celui de l'analyse conjointe des impacts hydrologiques et agricoles. Les facteurs étudiés sont le nombre et la distribution spatiale des retenues, la capacité stockée sur le bassin versant, et le mode de remplissage des retenues. L'approche adoptée est la modélisation numérique appliquée à un bassin versant support réel, représentatif des bassins versants de tête des collines molassiques du Sud-Ouest de la France où les enjeux liés à la gestion de l'eau sont forts. Deux expérimentations numériques ont été réalisées pour étudier respectivement l'influence de la composition et la configuration d'un réseau de retenue sur ses impacts hydrologiques, et l'influence des modes de remplissage des retenues sur leurs impacts hydrologiques et agricoles. Chaque expérimentation numérique consiste en un ensemble de simulations réalisées sur une période pluriannuelle. Les caractéristiques du réseaux de retenues et leur mode de remplissage varient selon les simulations. Les impacts hydrologiques sont quantifiés par comparaison de différents indicateurs entre les simulations impactées et une simulation de référence sans retenues ni irrigation. Les impacts agricoles sont évalués à partir des rendements sur les parcelles irrigables. L'effet des différents facteurs testés est évaluée par comparaison entre les simulations impactées. Le modèle choisi, MHYDAS-Small-Reservoirs, est spatialement explicite et représente individuellement chaque parcelle agricole et chaque retenue. Il intègre un modèle de culture et un modèle de décision agricole pour simuler les pratiques des agriculteurs, dont l'irrigation. Ainsi, il permet d'évaluer les impacts hydrologiques et agricoles des retenues de façon spatialisée et en prenant en compte de nombreux facteurs d'impacts potentiels.

Cette thèse contribue à améliorer notre connaissance des relations de cause à effet entre les caractéristiques des réseaux de retenues et leurs impacts hydrologiques. Elle révèle notamment l'influence du nombre et de la distribution spatiale des retenues sur l'étiage et le débit estival à l'exutoire, et montre l'intérêt des débits réservés pour atténuer les impacts des retenues sur l'étiage. L'analyse des relations entre impacts hydrologiques des retenues et rendements sur les parcelles irriguées permet de mettre en évidence des compromis possibles entre les fonctions hydrologiques et agricoles au sein bassin versant.