Limiter les transferts des polluants d origine agricole dans les bassins versants drainés

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1 Limiter les transferts des polluants d origine agricole dans les bassins versants drainés CHAUMONT Cédric FESNEAU Corinne TOURNEBIZE Julien Unité de Recherche «Hydrosystèmes et Bioprocédés» Cemagref, Groupement d Antony prénom.nom@cemagref.fr 1

2 Le contexte de recherche De l échelle de la parcelle au bassin versant : compréhension des interactions cours d eau / interface (zone tampon, ripisylve, ) Source parcelle (zone racinaire) Rétention lagune mare zone humide Corridor macropores drainage agricole Corridor ruissellement Rétention zone riparienne Rétention zone sous-racinaire Corridor cours d eau Transport & Rétention aquifère 2

3 Schéma d un système drainé 3

4 Dimensionnement Écartement < > Rabattement = m Profondeur = cm Diamètre des drains < > Débit de projet = 1,5l/s/ha CCTG Drainage «Evacuer une pluie de période annuale de durée 3 jours» (17mm/j) 4

5 Solutions correctrices Impacts des pratiques d aménagement hydro-agricoles Que peut on proposer et pour quelle efficacité? IMPACT? REVERSIBILITE? 5

6 Aménager des zones tampons à la sortie des drains Implantation de zone tampon à fonction épuratrice (complémentaires des changements de pratiques) : favoriser les processus naturels de dégradation Implanter au plus proche de l émission de polluant (moins de dilution due aux différences de pratiques agricoles) : Exemple sur l exploitation de Eric Gobard (Aulnoy) 6

7 Zone tampon pilote : Descriptif 35ha 100 m N Superficie bassin versant : 35 ha Superficie retenues : 3700 m² Volume retenue : 8000 m 3 Ratio des surfaces : 1% Arrivée drainage principal (collecteur) Mare bassin Source 22 m Mare m 30 m m N m m Bassin m 78 m Surverse 7 Rû de Bourgogne

8 Zone tampon pilote : Descriptif site 1: collecteur Suivi expérimental Arrivée drainage principal (collecteur) site 1 site 2: source Source site 2 Mare site 3 Bassin site 3: surverse Sur v er se Suivi débit et nitrate à pas de temps fin (15 à 60min) 8

9 Suivi des teneurs en nitrates de 2005 à concentration en nitrates (mg/l) 01/09/05 31/10/05 30/12/05 28/02/06 29/04/06 28/06/06 27/08/06 26/10/06 25/12/06 23/02/07 24/04/07 23/06/07 22/08/07 21/10/07 20/12/07 18/02/08 18/04/08 17/06/08 16/08/08 15/10/08 14/12/08 12/02/09 13/04/09 12/06/09 11/08/09 Q (L/s) nitrate collecteur nitrate source Q coll l/s Lessivage du reliquat entréehiver Pic de nitrate à l automne Changement de pratiques Diminution de la concentration annuelle SDI SDI SDI

10 Mécanisme de transfert en parcelle drainée Trajectoire moyenne des polluants dans le sol drainé 100 Hauteur (cm) Zone de transfert rapide 20 Zone Zone de transfert lent, De dilution progressive d un stock d azote du mélange 0 sol Abscisse horizontale (cm) Expérimentation de laboratoire, Cemagref 10

11 Temps de transfert en parcelle drainée sur une base : écartement de 10 m et lame drainée annuelle cumulée= 250 mm/an Depth (cm) Progression lente vers le drain Transfert rapide vers le drain Semi Drain Spacing (cm) 3 à 5 ans 1 à 3 mois 1 à 3 heures Stock de nitrate = soit accident de fertilisation (contrôlable) ; soit sécheresse (aléas climatique non contrôlable) 11

12 Effet de la zone tampon Capter les eaux de drainage les plus chargées Nitrates : toute l année (pics élevés à l automne et après fertilisation) Pesticides (étude en cours) : période après application (3 crues après application, en général) : SELECTIONNER LES EAUX 12

13 Effet de la zone tampon : Bilan hydrique Année hydrologique Collecteur Source ENTREE: m 3 (90,39 mm) Drainage =20008 m m 3 (27 mm) (57 mm) Précipitations sur la retenue Mare 2049 m 3 (5,85 mm) Evaporation = 3025 m 3 (9 mm) Bassin PERTE: 3025 m 3 (9 mm) Retour à la rivière Surverse + Fuite= m 3 (75 mm) 13

14 Effet de la zone tampon : Bilan des concentrations Concentration moyenne en nitrates de 2005 à 2009 Concentration en nitrates mg/l) Source Bassin 63 mg/l ± 20 Collecteur Mare 27mg/l ± mg/l ± mg/l ± 20 14

15 Bilan des flux de nitrates pour l année hydrologique Collecteur Source ENTREE: 1898 kg 1331 kg 567 kg Mare 50% Fuite: 875 kg Bassin maxi: 975 kg mini: 0kg SORTIE: 951 kg Surverse = 76 kg 15

16 Drainage Témoin!!! / Agriculteur Acteur Pollution causée par un Déséquilibre dans le sol Aléas extérieurs incontrôlables (climatiques) Aléas anthropiques maîtrisables (pratiques agricoles) Le drainage est en partie le reflet des pratiques anthropiques. Le lessivage des nitrates est une REALITE mais pas une FATALITE. Changer les pratiques culturales changera les impacts du drainage. Aménager le bassin versant réduira les transferts : Les zones tampons sont une solution, mais pas la solution 16

17 Quelle stratégie adoptée? Historiquement : 10% du bassin versant étaient consacrés aux étangs et zones humides 17

18 Quelle stratégie adoptée? Que pouvons nous proposer dans le contexte actuel : Agriculture / Aménagement / Biodiversité Actions Objectif Qualité de l eau (critère Nitrate) Aménagement du paysage Biodiversité Scénario 1 : Statu quo on ne change rien >50mg/l Tout homogène Faible Scénario 2 : Réduction On conserve une agri intensive mais réduction apport, action de type Fertimieux Environ 50mg/l Tout homogène Faible Scénario 3 : + Zone tampon bande enherbée, zone riparienne, zone humide artificielle (ratio 1%) <50mg/l Création d hétérogénéité, Diversité Scénario 4 : + Ecologique création de zone humide (ratio 5%) excellente Paysage complexe et très hétérogène Forte diversité A discuter! WETPOL