Hydro-sedimentary connectivity in a small agricultural watershed in French northwest: from field expertise to multi-agent system modeling
Connectivité hydro-sédimentaire dans un petit bassin versant agricole du nord-ouest de la France : de l’expertise de terrain à la modélisation par Système Multi-Agent
Résumé
The hydro-sedimentary fluxes that take place on the hillslopes significantly impact the different components of hydrosystems (soil erosion, water pollution, flooding, etc.). In low-energy hydrosystems, such as in northwestern France, to understand these dynamics, we first need to look at the respective roles of each landscape entities (agricultural plot, hedge, ditch, etc.) and the interactions they generate with hydro-sedimentary fluxes. In this paper we propose two complementary approaches (computational modeling and geomorphology) to better understand the relationships between the landscape structure and the hydro-sedimentary fluxes. In a first approach, a model is developed and based upon the Multi-Agents System (SMA) in order to measure the impact of the landscape structure on the structural connectivity between production areas and rivers. The first results show the relevance of such a tool for a better understanding of hydro-sedimentary processes/landscape interactions and opens perspectives for the evaluation of functional connectivity. The latter is here described by a quantification of the hydro-sedimentary fluxes during different episodes of runoff. This work took place on a small Norman farming catchment (17.6 km²). The results of this geomorphological approach reveal the influence of some hydrological thresholds, the availability of sedimentary stocks and the effects of scales, the understanding of which is a key requirement in order to better understand functional connectivity.
Les transferts hydro-sédimentaires de surface qui ont lieu sur les versants influencent sensiblement les différents compartiments des hydrosystèmes et génèrent de multiples aléas (érosion des sols, pollution de l’eau, inondations aux exutoires, etc.). Dans les hydrosystèmes de faible énergie, tels qu’on les rencontre dans le nord-ouest de la France, appréhender les dynamiques d’écoulement sur les versants nécessite en premier lieu de s’intéresser aux rôles respectifs de chacune des entités du paysage (parcelles agricoles, haie, fossé, etc.) et aux interactions qu’elles engendrent avec les transferts hydro-sédimentaires. Dans cet article nous proposons une double approche (modélisatrice et géomorphologique) pour mieux formaliser les liens qui unissent la structure paysagère aux processus de transferts hydro-sédimentaires. Dans une première approche, un modèle développé sous Système Multi-Agents a été conçu en vue de développer des indices d’analyse spatiale capables de mesurer l’impact de la structure paysagère sur la connectivité structurelle. Les premiers résultats de cette approche exploratoire montrent la pertinence d’un tel outil pour une meilleure compréhension des interactions processus/paysage et ouvre des pistes pour l’évaluation de la connectivité fonctionnelle. Cette dernière est ici appréhendée par un travail de quantification des flux hydro-sédimentaires au cours de différents épisodes de ruissellement. Le travail s’est déroulé sur un petit bassin versant normand agricole (17,6 km²). Les résultats de cette approche géomorphologique mettent en évidence des effets de seuils hydrologiques, de disponibilité des stocks sédimentaires ainsi que des effets d’échelles dont la bonne compréhension est fondamentale pour mieux appréhender la connectivité fonctionnelle et la complexité des processus.