De la mesure a la modelisation de transferts de produits phytosanitaires a l’echelle du bassin versant : quantification des incertitudes et definition de strategies d’echantillonnage

par Stéphanie Madier

Thèse de doctorat en Science de l'eau

Sous la direction de Thierry Leviandier.

Soutenue en 2007

à Paris, AgroParisTech .


  • Résumé

    Face au contexte de contamination générale des grandes masses d’eau par les produits phytosanitaires et de la dégradation toujours croissante de leur qualité en France, et dans un contexte régional de pollution de la nappe du fossé rhénan et de l’identification de la zone du piémont alsacien comme une source non négligeable de contamination, des bassins versant observatoires ont été mis en place pour suivre le transfert de pesticides dans ces zones identifiées comme sensibles. C’est à travers l’évolution des concentrations à l’exutoire des bassins que l’état de la contamination est défini et sert de base à la mise en place et à l’évaluation d’actions visant à réduire les transferts de produits phytosanitaires. Mais la stratégie d’observation de cette évolution conditionne la représentation que l’on se fait du problème et par là influence l’efficacité des actions mises en oeuvre. Or, dans un contexte semi-opérationnel, la contrainte économique liée au coût de l’analyse des pesticides est une contrainte majeure qui occulte la prise en compte de l’objectif dans la définition de stratégies de mesure : le faible nombre d’analyses est souvent recherché avant tout, au détriment de la représentativité des mesures. Nous proposons donc, à la lumière des connaissances actuelles sur les processus dominants dans le transfert des pesticides à l’exutoire de sous-bassins agricoles et en se plaçant dans un cadre semi-opérationnel, de répondre à la question suivante : peut-on définir des stratégies de mesure des concentrations en produits phytosanitaires à l’exutoire d’un bassin permettant une représentation non biaisée de la pollution des eaux à moindre frais, c’est-à-dire avec un minimum d’analyses ? Nous utilisons les informations fournies par deux modèles de transfert, adaptés aux données disponibles sur le terrain pour leur paramétrisation, ainsi que l’analyse des incertitudes de modélisation, pour définir deux stratégies d’échantillonnage, adaptées respectivement à une approche globale et distribuée du système, qui permettent de reproduire un chemogramme de référence à l’exutoire du bassin à partir du petit nombre de mesures de concentrations proposé par nos stratégies, en supposant les modèles parfaits. Dans l’état actuel, la méthode n’est pas directement applicable à des cas réelsavec les versions de modèles utilisées, conformes à nos exigences scientifiques et à nos contraintes socio-économiques. Ces stratégies à visée opérationnelle doivent donc être utilisées avec des modèles plus performants comme interpolateurs des concentrations mesurées, nécessitant par ailleurs des efforts de paramétrisation non supérieurs aux coûts (argent, temps) consentis pour le suivi des transferts lui-même dans un cadre semiopérationnel. Actuellement ces modèles n’existent pas et la levée de ce verrou constitue une des perspectives, majeure, pour l’aboutissement de la construction de stratégies opérationnelles, que cette étude a fortement contribué à préparer.

  • Titre traduit

    From the measurement to the modelling of transfers of pesticides on the catchment scale : quantification of the uncertainties and definition of sampling strategies


  • Résumé

    Due to the frequent detection of pesticides in the surface water and groundwater, which constitute a threat to the quality of water masses in France, much attention has been paid to localizing the inputs, in order to target curative actions more efficiently. The catchment is a pertinent scale to manage the pollution and pesticides monitoring programs at the outlet of the catchment aim for the identification of the transfers of the pesticides and the reduction of the water pollution, especially in sensitive agricultural areas as Alsacian piedmont plain, whose groundwater is particularly threatened. But the strategy used to follow the evolution of the concentrations in pesticides conditions the representation which one has of the pollution and by there influence the effectiveness of the actions implemented to reduce this pollution. However, in an operational context, the low number of analyses is often required in priority, for economic reasons, with the detriment of the representativeness of measurements. We thus propose to answer the following question: can one define strategies of measurement of the concentrations in pesticides at the outlet of a small agricultural basin allowing a not skewed representation of the pollution of the surface water with little cost, i. E. With a minimum of analyses? We base ourselves on current knowledge on the dominant processes in the transfer of the pesticides to the outlet of small agricultural basins during a storm event and use two models of transfer, adapted to the quantity and quality of the available data for their parameterization, as well as the analysis of uncertainties of modeling, to define two strategies of sampling. The two strategies are adapted respectively to a global approach and a distributed approach of the system, and make it possible to reproduce a pollutograph of reference starting from the small number of measurements of concentrations proposed by our strategies: the models are used as interpolaters of the measurements. In the actual position, the method supposes perfect models and is not directly applicable to real pollutographs with the versions of models used. These strategies with operational aiming must thus be used with models having better qualities of interpolation. But the efforts of parameterization of these future versions will not have to be higher than the costs (money, time) authorized, in an operational context, for the follow-up of the evolution of the concentrations in pesticides itself. Currently these models do not exist and the lifting of this bolt constitutes one of the prospects for the result of the construction of operational strategies, that this study strongly contributed to prepare.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (580 p.)
  • Annexes : Bibliographie 230 réf.

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