Physically-based hydrological modelling for non-point dissolved phosphorus transport in small and medium-sized river basins / Modélisation hydrologique à bases physiques et du transport de phosphore dissous diffus en bassins versants de petite et moyenne tailles

Abstract

Abstract Current research suggests that strategies to control sediment and phosphorus loss from non-point sources should focus on different runoff components and their spatial and temporal variations within the river basin. This is a prerequisite for determining effective management measures for reducing diffuse source pollution. Therefore, non-point source models, especially in humid climatic regions, should consider variable hydrologically active source areas. These models should be able to consider runoff generation by saturated overland flow, as well as Hortonian overland flow. A combination of the hydrological model WaSiM-ETH and the erosion and P-transport model AGNPS was chosen for this study. The models were run in the WaSiM runoff generation mode (Green & Ampt/TOPMODEL or Richards equation approach) and the SCS curve number mode to assess the effect of these different runoff calculation procedures on the dissolved phosphorus yield. A small and a medium-sized river basin, of the area of 1.44 and 128.9 km², respectively, in central Germany were selected for the investigation. The results show that the WaSiM–AGNPS coupling produces more accurate results than the SCS curve number method. For the spatial distribution, the more physically-based model approach computed a much more realistic distribution of water and phosphorus yield-producing areas.     

Réponse hydrologique d’un bassin semi-aride aux événements pluviométriques et aménagements de versant (bassin du Merguellil,Tunisie centrale)

RÉSUMÉ

L’influence cumulée des aménagements de versants sur les écoulements en zones semi-arides demeure peu étudiée et comprise à l’échelle de grands bassins versants. En Tunisie centrale, nous étudions les variations de la réponse hydrologique du bassin du Merguellil à l’échelle annuelle et pour 114 événements entre 1989 et 2010. Sur cette période, les aménagements de conservation des eaux et des sols ont progressivement drainé de 5% à 30% des surfaces du bassin. L’analyse statistique révèle la forte variabilité des pluies et des débits annuels, mais ne distingue aucune tendance déficitaire. L’approche événementielle démontre que les variations des écoulements annuels sont liées aux apports générés par un nombre très limité (cinq à six par an en moyenne) d’épisodes pluvieux supérieurs à 15 mm. Le nombre très variable de ces évènements ainsi que les écarts importants observés sur leur coefficient de ruissellement (K_R) respectif sont déterminants sur les apports annuels. Pour les événements de plus de 60 mm, les différences d’intensités pluviométriques, de couvert végétal et d’humidité du sol réduisent le ruissellement jusqu’à 80%. Toutefois, les K_R d’averses de moins de 40 mm, sur des sols au couvert végétal et d’humidité semblables, ont également diminué de 45% après l’extension des aménagements de CES à la fin des années 1990.     

Modèle de ruissellement,avancement et infiltration pour l'irrigation à la planche sur un sol recouvrant un sous-sol très perméable

Résumé

Développé sur tableur MS Excel, Calhy est un modèle monodimensionnel d'irrigation à la planche sur calan homogène, pour un sol sur horizon sous-jacent très drainant. De type onde cinétique ou onde diffusante, il adapte le modèle de Green et Ampt et l'équation de Manning-Strickler en tenant compte d'une rétention de surface. Avec cinq paramètres, dont deux mesurés pour décrire l'état d'humectation initial du sol et trois optimisés, le modèle reproduit l'avancement du front ruisselé et le débit de colature observés lors d'irrigations sur prairie dans la plaine semi aride de la Crau (Sud de la France). Les paramètres optimisés sont: la conductivité hydraulique à saturation du sol, constante; le coefficient de Strickler et la rétention de surface, décroissants durant la saison avec l'évolution de la flore et du microrelief. Didactique et convivial, le modèle peut aider à optimiser l'irrigation, dans le but d'obtenir l'infiltration désirée en apportant le moins d'eau possible.

Citation Bader, J.-C., Saos, J.-L. & Charron, F. (2010) Modèle de ruissellement, avancement et infiltration pour l'irrigation à la planche sur un sol recouvrant un sous-sol très perméable. Hydrol. Sci. J. 55(2), 177–191.     

New data for water losses from mature Sitka spruce plantations in temperate upland catchments / Nouvelles données pour les pertes d’eau de plantations adultes de sapins de Sitka en bassins versants tempérés d’altitude

Abstract

Abstract Accurate estimates of water losses from mature Sitka spruce (Picea sitchensis) plantations in the UK uplands are required to assess the sustainability of water supply in the event of land-use change. Many investigations have demonstrated that afforestation increases water losses from temperate upland catchments, to up to 40% of annual site rainfall. In a 0.86 km² upland water supply catchment in southwest Scotland, interception loss in a Sitka spruce-dominated 37-year old plantation, was 52% of annual precipitation (2912 mm), considerably higher than reported in previous studies of similar catchments. From direct measurements of rainfall, cloudwater, discharge and soil evaporation, the catchment water balance was 96–117% complete, within the limits of measurement error. The most probable explanation for the higher forest interception loss reported here is the inclusion of cloudwater measurements.     

Hydrological processes in macrocatchment water harvesting in the arid region of Tunisia: the traditional system of tabias/Processus hydrologiques au sein d’un aménagement de collecte des eaux dans la région aride tunisienne: le système traditionnel des tabias

Abstract

Abstract In arid Tunisia, a tabia system is a traditional macrocatchment water harvesting system. It consists of a runoff area, which occupies two thirds of the slope and is traditionally used for grazing; and one to five cropped plots within U-shaped soil banks arranged in a cascade in the third downstream area. These ?run-on? areas accumulate and store the occasional runoff. Each soil bank is constructed with a discharge weir that allows modification of the flooded area and discharge of excess water towards downstream plots. Such a harvesting system, located in an area with 140 mm annual rainfall, was instrumented during four hydrological years (1995–1999) and 45 rainfall events were recorded. Eleven of these events gave a measurable inflow to at least one of the four plots. The observations showed that the traditional tabia system reduced total surface runoff from the catchment to essentially zero. The harvesting system significantly reduced peaks of surface runoff within the catchment, which also reduced erosion hazards. The cultivated area of about 5% of the total catchment could be supplied by a harvested water amount corresponding to about seven times the amount of each rainfall event larger than 20 mm.