On a développé un ensemble d’outils géomatiques permettant la représentation de la modification des écoulements par l’urbanisation au sein des modélisations hydrologiques distribuées.
L’objectif scientifique est d’examiner le comportement de territoires en transformation progressive.
Le couplage obtenu a permis d’examiner deux petits bassins periurbains en France et au Chili et les conditions de recharge de l’aquifère Dehasa (Chili)

La croissance urbaine entraîne des changements d’occupation du sol, avec l’urbanisation progressive des terres naturelles et agricoles. La modélisation hydrologique distribuée des bassins périurbains nécessite une représentation spatiale précise afin de prendre en compte l’ensemble de ces éléments et les évolutions du paysage.
Dans ce travail, nous proposons Geo-PUMMA, un ensemble d’outils SIG programmés en Python pour GRASS, utilisant des maillages irréguliers afin de représenter explicitement les différentes composantes du terrain périurbain, en particulier les éléments influençant les chemins d’écoulement (c’est-à-dire les ouvrages de gestion des eaux pluviales, canaux, rues et conduites).
Geo-PUMMA regroupe une série de traitements de données géographiques exploitant des cartes d’information spatiale (par exemple : données cadastrales, types de sols, géologie et modèles numériques de terrain) pour produire des Unités de Réponse Hydrologique (URH) et des Éléments Hydrologiques Urbains (EHU), permettant ainsi une représentation du terrain plus adaptée à la modélisation hydrologique.
Geo-PUMMA a été appliqué à deux bassins versants périurbains : le bassin du Mercier (observatoire OTHU, France) et celui de l’Estero El Guindo (Chili). Geo-PUMMA permet d’obtenir une représentation du terrain plus fidèle à la structure réelle du drainage (Sanzana et al., 2017, 2018).
Un modèle hydrologique distribué (WEAP) a également été couplé à un modèle de nappe (MODFLOW) à l’échelle régionale, afin d’évaluer plus précisément la recharge de la nappe phréatique de Dehesa, située dans le piémont andin, à proximité de la ville de Santiago.
Le modèle a été calibré à la fois à l’échelle de petits bassins expérimentaux (débits) et à l’échelle régionale (niveaux piézométriques) (Fig. 1, Sanzana et al., 2019), montrant notamment l’impact de l’irrigation inefficace des jardins sur la recharge de la nappe.

Figure 1 : (a) séries mensuelles pour les périodes de calibration et de validation, (b) corrélations entre les valeurs mensuelles pour les deux périodes, (c) courbes de durée des débits, et (d) débits moyens mensuels. (Sanzana et al., 2019)

Financement

Bourse du Conicyt, projet bilatéral ECOS_Sud « Evaluation et modélisation des impacts hydrologiques et morphologiques du développement urbain dans les bassins versants périurbains » et Irstea pour plusieurs séjours à Irstea.

Publications

• Sanzana, P., Gironás, J., Braud, I., Branger, F., Rodriguez, F., Vargas, X., Hitschfeld, N., Muñoz J.F., Vicuña S., Meijia, A., Jankowfsky, S., 2017. A GIS-based urban and peri-urban landscape representation toolbox for hydrological distributed modeling, Environmental Modelling & Software, 91, 168-185, http://dx.doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.01.022
• Sanzana, P., Gironás, J., Braud, I., Hitschfeld, N., Branger, F., Rodriguez, F., Fuamba, M., Romero, J., Vargas, X., Muñoz J.F., Vicuña, S., Meija, A., 2019. Decomposition of 2D Polygons and their effect in hydrological models, Journal of Hydroinformatics, 21(1), 104-122, https://doi.org/10.2166/hydro.2018.031
• Sanzana, P., Gironás, J., Braud, I., Muñoz, J.-F., Vicuña, S., Reyes-Paecke, S., de la Barrera, F., Branger, F., Rodríguez, F., Vargas, X., Hitschfeld, N., Hormazábal, S., 2019. Impact of Urban Growth and High Residential Irrigation on Streamflow and Groundwater Levels in a Peri-Urban Semiarid Catchment. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 55(3): 720-739, https://doi.org/10.1111/1752-1688.12743