Spatialisation et modélisation de l'état hydrique des sols pour l'étude des processus de formation des écoulements en contexte torrentiel : application au bassin versant marneux du Laval (ORE Draix-Bléone, Alpes-De-Haute-Provence, France)

Spatialization and modelling of soil water status for the study of flow formation process in a torrential context : application in the Laval marl drainage basin (ORE Draix-Bléone, Alpes-de-Haute-Provence, France)

• Auteur / Autrice : Florian Mallet
• Direction : Vincent Valles, Vincent Marc, Johnny Douvinet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrogéologie
• Date : Soutenance le 29/06/2018
• Etablissement(s) : Avignon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de la recherche agronomique (France). Unité Climat, Sol, Environnement (UAR 1051) (Avignon)
• Jury : Président / Présidente : Roger Moussa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Marc, Johnny Douvinet, Roger Moussa, Caroline Le Bouteiller, Daniel Delahaye

Mots clés

Mots clés contrôlés

Utilisation du sol

Torrents

Humidité du sol

Mots clés libres

Bassin versant torrentiel

Humidité des sols

Occupation de surface

Formation des écoulements

Spatialisation

Torrential catchment

Soil moisture

Runoff

Mapping

Land cover

Résumé

Pour améliorer la prévision des crues dans les bassins versants torrentiels, les hydrologues doivent connaître les conditions initiales de l'état hydrique des sols précédant les événements pluvieux. La cartographie de l'humidité des sols, dont les variations sont principalement influencées par la topographie, la couverture végétale et l'hétérogénéité des propriétés des sols, constitue alors un outil précieux pour étudier les processus de formation des écoulements. Ce travail aborde la problématique de la spatialisation des variations spatio-temporelles de l'état hydrique des sols en utilisant la modélisation géostatistique et hydrologique appliquées au bassin versant expérimental marneux du Laval (0.86 km², ORE Draix-Bléone, France). Le suivi in situ des épisodes pluvieux de mai 2015 à novembre 2016 a permis de mettre en évidence une relation significative entre la teneur en eau des sols, la topographie et l'occupation de surface dans les badlands. Il a également permis de mieux appréhender la dynamique spatio-temporelle des variations de teneur en eau des versants à l'échelle saisonnière et événementielle, et de confirmer la majeure contribution aux écoulements de crue des horizons superficiels dénudés. Enfin, la modélisation hydrologique associée au traçage chimique et isotopique des eaux du bassin a apporté une amélioration de la compréhension de l'organisation spatiale de la réponse hydrologique du bassin à l'échelle événementielle.

Hydrologists need to know soil moisture antecedent conditions before rainfall events to improve floodforecasting in torrential catchments. Soil moisture mapping, whose variations are mainly influenced bytopography, vegetation cover, and heterogeneity of soil properties, is therefore a valuable tool to studyhydrological processes. This work adresses the issue of the spatio-temporal variations of soil water statusspatialization using geostatistical and hydrological modeling applied to the Laval marly experimental catchment(0.86 km², ORE Draix-Bléone, France). In situ monitoring of rainfall events from May 2015 to November 2016revealed a significant relationship between soil water content, topography and land cover in the badlands. Italso led to better assess soil water content spatio-temporal dynamics at the hillslope scale and the seasonaland event time scales. It confirmed the major contribution of bare areas to stream flows. Eventually, thehydrological modeling associated to the chemical and isotopic water tracing made it possible to better understand the spatial organization of the catchment hydrological response at the event scale.