Modéliser et analyser l'effet cumulé agro-hydrologique des retenues d'eau dans les bassins versants agricoles

Dans beaucoup de régions du monde marquées par une forte variabilité saisonnière et interannuelle hydroclimatique, les retenues d'eau sont considérées comme une solution pour sécuriser la ressource en eau en vue de son utilisation pour l'irrigation des cultures. Le développement et la multiplication des retenues dans un bassin versant agricole peuvent cependant avoir des effets cumulés importants, aussi bien sur l'hydrologie que d'autres composantes environnementales (géomorphologie, écologie…). La modélisation constitue une approche pour estimer et quantifier ces effets cumulés. Cette thèse avait pour objectif de développer et tester un modèle agro-hydrologique distribué qui couple hydrologie, développement des cultures et décisions des agriculteurs dans un bassin versant avec retenues d'eau. Ce modèle, appelé MHYDAS-Small-Reservoirs, a pour originalité de représenter explicitement les principaux éléments du bassin versant (parcelle, bief, retenue, nappe) et les liens hydrologiques et agronomiques entre ces éléments. Le modèle a été vérifié numériquement et informatiquement et a été appliqué et évalué sur un cas d'étude, le bassin versant du Gélon, France (20 km²). Le modèle simule de manière satisfaisante débits et rendements des cultures. En outre, les bases de données utilisées pour paramétrer le modèle sont pour la plupart nationales, ce qui permettrait d'appliquer le modèle à d'autres bassins versants.Nous avons analysé l'intérêt du modèle pour quantifier et comprendre les effets cumulés des retenues sur le fonctionnement hydrologique du bassin versant et sur les rendements des cultures dans une diversité de configurations en termes de climat, de densité de retenues et d'assolement. Cette analyse a été effectuée à partir de situations théoriques du bassin versant du Gélon. Les simulations montrent en particulier l'intérêt du modèle pour évaluer à la fois les effets locaux et les effets cumulés, et les liens entre ces effets. De plus, elles permettent d'identifier un certain nombre de résultats contre-intuitifs, de les quantifier et de les comprendre. Enfin, ces simulations ont permis de démontrer et d'expliquer des effets locaux associés aux retenues contraires à l'effet de l'ensemble des retenues sur le bassin versant.