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Bassins représentatifs, bassins expérimentaux

Vous êtes ici : » » Bassins représentatifs, bassins expérimentaux ; écrit le: 22 mars 2012 par abir modifié le 17 novembre 2014



La méthode expérimentale, dans le contexte les Sciences de la Vie, n’est pas possible en hydrologie, tout du moins en milieu «naturel»: on ne maîtrise jamais l’ensemble des paramètres du cycle de l’eau, même à l’échelle d’un petit bassin versant. Pourtant, l’expérimentation est possible, si elle utilise d’autres voies. Elle est mise en œuvre lorsqu’on veut étudier les conséquences d’un facteur précis sur le cycle de l’eau : ce sera presque toujours l’occupation ou la gestion des sols, souvent la présence ou la dispa­rition de la forêt. L’approche expérimentale est alors basée sur la comparaison de deux situations qu’on suppose identiques, sauf du point de vue du facteur dont on cherche à estimer le rôle. De telles études se font à partir de bassins dits « expérimentaux» ou « d’investigation », mais qui se veulent souvent aussi « représentatifs ».

Le bassin «représentatif»

Un bassin «représentatif» est considéré comme typique d’une combinaison donnée de facteurs tels l’usage du sol, les contextes géo­logique, topographique, climatique, etc., de telle sorte que les connaissances qui y sont acquises sont transposables pour le moins à l’échelle de la région d’étude. Mais il s’est vite avéré que la démarche était difficile et que beaucoup de bassins n’étaient représentatifs que d’eux-mêmes. Les bassins expérimentaux sont des bassins soumis à des modifications délibérées (urbanisation ou coupe d’une forêt par exemple) dont on veut étudier les consé­quences sur la dynamique hydrologique du bassin – le plus souvent les débits. Mais la dis­tinction entre bassin «représentatif» et «expérimental» est souvent fallacieuse. Par exemple, un bassin boisé dans lequel aucune coupe n’est effectuée n’est pas pour autant stationnaire, puisque les arbres continuent à pousser, ce qui n’est pas sans impact sur les débits ; de même, une attaque parasitaire peut modifier considérablement le fonctionnement de l’écosystème. Par ailleurs, deux bassins « représentatifs », avec des occupations du sol différentes, peuvent être utilisés pour des comparaisons de débits et constituer ainsi des bassins «expérimentaux», sujets aux mêmes critiques quant à leurs similitudes géologique, pédologique, etc.

En pratique, on applique maintenant le terme global de BVRE (bassin versant représentatif et expérimental) à tout petit bassin instrumenté servant de support à des recherches en hydrologie. Des approches conceptuellement différentes conduisent à classer les recherches menées à partir de BVRE en trois types principaux (tableau ci- dessous) :



Les trois principaux types de recherches menées à partir de BVRE

L’expérimentation porte sur un seul bassin. Avant d’y introduire des modifications d’usage du sol, le comportement hydrologique du bas­sin considéré est étudié pendant une période de référence ; des relations sont établies entre les valeurs de débits et les données météorolo­giques. Ces relations sont ensuite utilisées pour estimer les débits qui auraient dû se produire s’il n’y avait pas eu de modifications. La comparai­son avec les valeurs observées donne une mesure de l’effet des perturbations. Le pro­blème, dans ce cas, est de pouvoir prendre en compte valablement le poids des différences climatiques entre les deux périodes.

La méthode des bassins doubles (on dit quelquefois « appariés ») est généralement pré­férée, quand elle est possible. Deux bassins considérés comme semblables, et ne différant que par leur type d’occupation, sont étudiés en parallèle. Les différences de comportement hydrologique sont attribuées essentiellement aux différences d’occupation. L’avantage de cette méthode est de ne pas être biaisée par les facteurs.climatiques, qui sont identiques puisque les études sont simultanées. En contrepartie, il est évident que la similitude des bassins est toujours sujette à caution,

L’approche la plus satisfaisante est alors une combinaison de ces deux approches. Deux bas­sins versants, aussi semblables que possible à tous points de vue, sont suivis en parallèle pen­dant la période de référence : il est envisageable alors de connaître les différences initiales de comportement hydrologique. Lors d’une modi­fication expérimentale, il sera possible de faire la part de cette modification dans les écarts de comportement observés, en les comparant aux écarts de comportement hydrologique initiaux.

Il existe ou a existé probablement plusieurs centaines de BVRE dans le monde. En France, les premiers ont été équipés par EDF dans les années 1950 pour y mener des études de ressources en eau (à partir de relations pluies-débits) à des fins hydroélectriques. La démarche était alors plus proche du bassin repré­sentatif qu’expérimental, dans la mesure où il n’y avait, en général, pas de modi­fications volontaires. Ce type de bassin a pourtant été utilisé pour des recherches portant sur les processus d’écoulement puisque c’est à partir de l’étude de la for­mation des crues dans le petit bassin EDF d’Alrance, d’un peu plus de 3 km2 dans le sud du Massif central, que Cappus, en 1960 a proposé la théorie – révolutionnaire pour l’époque – dite des « aires contributives ». En France, le dispositif de BVRE comporte envi­ron une douzaine de bassins ruraux, assez inégalement répartis .



Le plus ancien est celui de l’Orgeval, en Brie, crée par le Cerafer (devenu, depuis, le Cemagref) en 1962 et suivi depuis cette date.

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