Mécanismes hydrologiques et hydrochimiques impliqués dans les variations saisonnières des teneurs en nitrate dans les bassins versants agricoles Approche expérimentale et modélisation

Résumé de thèse : Différents types de cycles saisonniers de teneurs en nitrate dans les eaux superficielles des bassins versants sur socle sont observés. Dans la majorité des cas, les concentrations sont élevées en automne - hiver et diminuent progressivement pour atteindre leurs valeurs minimales en période estivale. Dans d'autres cas, les variations de concentration peuvent être inversées, c'est à dire minimales pendant les périodes de fort drainage et maximales pendant les périodes d'étiage estival. Ce travail a permis d'identifier les processus hydrologiques et hydrochimiques impliqués dans les variations saisonnières des teneurs en nitrate dans les bassins versants sur socle. Il s'est basé sur l'étude du fonctionnement hydrologique et hydrochimique des bassins versants de Kerrien et Kerbernez (Finistère, France), présentant deux types de cycles différents. Une étude expérimentale de terrain, couplée à une approche de modélisation des transferts d'eau et de nitrate a été développée, afin d'identifier les caractéristiques physiques et chimiques des compartiments hydrologiques contribuant à l'alimentation des rivières. Les résultats montrent que pour le bassin versant de Kerbernez, les faibles amplitudes de variations des débits et des teneurs en nitrate sont dues à la contribution majeure d'un réservoir de volume important, le cycle de concentration étant attribué aux processus de mélange à l'intérieur de ce compartiment. Pour le bassin versant de Kerrien, le mélange entre deux compartiments marqués par une dynamique plus rapide, ainsi que des processus de dénitrification dans la zone humide de fond de versant expliquent l'amplitude plus importante des débits et variations de teneurs en nitrate dans la rivière. L'approche de modélisation a montré que les écoulements d'eau dans les bassins versants étaient contraints par la distribution spatiale des paramètres hydrodynamiques plus que par la géométrie des réservoirs. La distribution spatiale des teneurs en nitrate dans les bassins versants, elle-même issue de l'histoire des apports agricoles dans le bassin, ainsi que les processus de dénitrification conditionnent le type de cycle saisonnier observé dans les rivières des bassins versants sur socle. Pour les deux bassins versants, la réponse de la nappe à une modification des conditions de recharge est marquée par des temps de mise à l'équilibre importants.