Hydrologie de surface et des Bassins Versants

L'hydrologie des bassins versants et l'hydrologie de surface sont deux concepts fondamentaux en hydrologie. L'hydrologie des bassins versants se concentre sur l'étude des systèmes de drainage, y compris les réseaux de drainage naturels et artificiels, et les effets des circulations souterraines sur le débit des cours d'eau. L'hydrologie de surface, en revanche, est la science qui traite essentiellement des problèmes qualitatifs et quantitatifs des écoulements à la surface des continents. Ces problèmes se ramènent généralement à des prévisions (associer à une date une certaine grandeur) ou des prédéterminations (associer à une grandeur une certaine probabilité) de débits ou de volume en un point ou sur une surface. Autrement dit, l’hydrologie des bassins versants combine des notions géométriques, géologiques et hydrologiques pour évaluer la transformation de la pluie en écoulement, tandis que l’hydrologie de surface se concentre sur les flux visibles et rapides sur le sol, permettant de dimensionner et gérer les infrastructures hydrauliques par exemple. Ces deux disciplines sont essentielles pour comprendre le cycle de l'eau et pour la gestion des ressources en eau.

Nos travaux de recherche portent sur le développement de modèles hydrologiques de représentation du bassin versant, en particulier pour la simulation de la transformation de la relation pluie-débit et de méthodologies d’application pour des besoins en hydrologie opérationnelle.

Nos axes de recherche dans le domaine de l’hydrologie des bassins versants et de l’hydrologie de surface couvrent des aspects variés, intégrant à la fois la compréhension des processus naturels, la modélisation, la gestion intégrée des ressources en eau, et l’adaptation aux impacts anthropiques et climatiques. On peut les structurer autour des thématiques suivantes :

Compréhension des processus hydrologiques

•  Hydrologie de surface : étude du ruissellement, des crues rapides, de l’infiltration et du transport des sédiments à la surface du sol.
•  Hydrologie du sol et des eaux souterraines : analyse des interactions entre les nappes, les écoulements de base et les flux interstitiels. L’approche géochimique et isotopique permet de caractériser la contribution des eaux souterraines aux régimes hydrologiques des rivières méditerranéennes.
• Interactions sol-bassins versants : influence de la géologie, de la pédologie, de l’occupation du sol et de la morphologie sur l’écoulement de l’eau et la rétention dans le bassin.

Modélisation hydrologique

• Développement de modèles numériques et conceptuels pour représenter la transformation pluie-débit incluant les compartiments : souterrain à dimension réduite, ruissellement de surface 1-D et 2-D.
• Simulation des événements extrêmes : prévision des crues et des étiages, identification du rôle du bassin versant dans la modulation des événements hydrométéorologiques.
• Modèles de bassin versant non jaugé : régionalisation et estimation de débits en absence de données observées, utilisation de méthodes statistiques ou analogiques basées sur des bassins de référence.

Gestion intégrée et évaluation des mesures

• Mesures naturelles et solutions fondées sur la nature (NbS, MNRE, hydrologie régénérative) : adoption de pratiques agricoles conservant l’eau et les sols, restauration de milieux naturels (forêts, zones humides), aménagements légers (fossés, micro-barrages) pour ralentir et infiltrer l’eau de ruissellement.
• Évaluation à l’échelle du bassin versant : suivi et modélisation du potentiel de rétention et de ralentissement des flux, analyse de l’efficacité locale et à grande échelle, dépendante du contexte pédoclimatique.

Impact des changements globaux

• Changements climatiques et environnementaux : étude de la variabilité des régimes hydrologiques face aux sécheresses et crues exacerbées, adaptation des infrastructures hydrauliques, prévision des impacts sur les ressources en eau et les écosystèmes.
• Pressions anthropiques sur les bassins : urbanisation, gestion agricole et modifications de l’occupation du sol influencent le ruissellement, l’érosion et les régimes hydrologiques.

Outils et technologies

• Systèmes d’information géographique (SIG) et modélisation spatiale : QGIS, GRASS GIS, ArcGIS, WhiteboxTools, MIKE SHE pour l’analyse des bassins versants, la simulation du ruissellement et la conception d’aménagements hydrauliques.
• Technologies d’observation et surveillance : imagerie satellite et drone, intelligence artificielle pour cartographier l’occupation du sol, la végétation, l’érosion et les flux hydrologiques

Nos principaux objectifs scientifiques et techniques sont :

• Définir et caractériser les bassins versants : Identifier les limites géométriques et physiques des bassins versants pour comprendre leur comportement hydrologique.
• Évaluer les impacts des précipitations : Analyser comment les précipitations influencent l'écoulement des eaux et les débits observés dans les sections des cours d'eau.
• Modéliser les écoulements : Utiliser des modèles pour prévoir les débits et les niveaux d'eau dans les bassins versants, en tenant compte des facteurs géographiques et humains.
• Prévoir les crues : Estimer les niveaux de crue et les risques associés aux précipitations excessives pour planifier des mesures de gestion des eaux.
•  Incorporer les effets anthropiques : Tenter de modéliser les impacts des activités humaines sur le cycle de l'eau, en tenant compte des changements de surface et des infrastructures.

Ces objectifs sont essentiels pour la gestion durable des ressources en eau et la protection des bassins versants.