Caractérisation et modélisation de la température des rivières sur le bassin de la Maine : influence de la végétation rivulaire et des échanges nappe-rivière

par Pierre Loicq

Thèse de doctorat en Sciences de la terre

Sous la direction de Florentina Moatar-Bertrand et de David M. Hannah.

Soutenue le 20-04-2018

à Tours , dans le cadre de École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec SST/18/EA 6293 - Géo-hydrosystèmes continentaux (équipe de recherche) .

Le président du jury était Gilles Pinay.

Le jury était composé de Zahra Thomas.

Les rapporteurs étaient Nicolas Flipo, Éric Sauquet.


  • Résumé

    La variabilité spatiale de la température des cours d'eau a été analysée à l'échelle régionale sur le bassin la Maine (22350 km²), où le climat est relativement homogène. La température a été mesurée à 44 stations localisées sur des ordres de Strahler allant de 2 à 7. Les résultats montrent que cette variabilité est liée à la distance à la source et aux flux de nappe. De là, un modèle empirique a été développé. Il peut prédire la température hebdomadaire de l'eau avec une RMSE de 1,35 °C et un biais moyen de -0,13 °C. Le modèle à base physique T-NET a été appliqué sur le bassin versant de la Maine afin de comprendre ses points forts et ses faiblesses et comment les résoudre. L'impact de la végétation rivulaire sur la température, via son influence sur le rayonnement solaire et infrarouge a été caractérisé à la résolution métrique grâce à des données LiDAR sur 270 km du Loir. Les performances de T-NET sont améliorées par rapport aux méthodes plus simples de caractérisation de l'ombrage et l'effet de refroidissement de la végétation sur la température maximale journalière a été quantifié. Enfin, les flux de nappe calculés sur le bassin du Loir par le modèle Eaudyssée à la résolution kilométrique et au pas de temps journalier ont été injectés dans le modèle T-NET. L'impact sur les performances de T-NET et l'influence thermique de ces flux de nappe ont été analysés.

  • Titre traduit

    Caracterization and modelling of stream temperature on the Maine catchment : influence of riparian vegetation and groundwater exchanges


  • Résumé

    The spatial variability of stream temperature was analysed at the regional scale on the climatically homogeneous Maine catchment (22350 km²), thanks to temperature measurements of 44 monitoring stations localised on Strahler orders 2 to 7. This variability was found to be linked to the distance from source and the groundwater fluxes. Based on this finding, an empirical model was developed. It can predict weekly water temperature with a RMSE of 1.35 °C and a mean bias of -0.13 °C. The physically based model T-NET was applied on the Maine catchment in order to understand its strong and weak points and suggest potential methods to solve them. The impact of riparian vegetation on stream temperature, via its influence on solar and longwave downward radiation was characterised at the metric resolution thanks to LiDAR data on 270 km of the Loir River. T-NET's performances are improved compared to simpler shade characterisation methods and the vegetation's cooling effect on maximum daily temperature was quantified. Finally, groundwater fluxes computed on the Loir basin by the Eaudyssée model at the kilometric resolution and the daily time step were injected in T-NET. The impact on T-NET's performances, as well as the thermal influence of these groundwater fluxes were analysed.


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