7. Agrégation des données par bassins versants

Sur le plan de la technique informatique, l'agrégation des données communales par bassins versants est réalisée en rasterisant (discrétisant) la carte communale conformément au Modèle Numérique de Terrain : cela revient à appliquer sur la carte communale une grille dont l'origine, la taille des mailles, l'orientation sont celles du MNT. Les informations relatives à une commune sont alors attribuées à toutes les mailles carrées qui se projettent sur l'étendue de cette commune.

Quand cette rasterisation est achevée, on "importe" le produit de cette rasterisation dans la base de données du MNT. Dans cette base de données chaque maille du Modèle Numérique de Terrain est caractérisée par un certain nombre d'attributs. Parmi ces attributs, il y a les attributs par défaut du MNT, c'est à dire les coordonnées x, y et z (altitude), suivis d'attributs supplémentaires parmi lesquels on trouve par exemple le bilan communal d'azote que l'on vient d'importer et qui se trouve ainsi agrégé par bassins versants. La carte 13 montre le résultat de cette agrégation dans le cas du découpage de la Bretagne en 94 bassins principaux de plus de 2 000 ha. On peut de la même façon agréger ces données en tout autre découpage de la région en bassins versants et en sous bassins versants. Des illustrations de cette fonction seront données plus loin.

Connaissant en toute maille du MNT le bilan d'azote qui provient du bilan communal qui a été importé dans le MNT, on peut calculer en toute maille du MNT définie comme une maille exutoire le cumul des bilans des mailles qui appartiennent au bassin versant de cette maille.

Nous appellerons ce nouvel attribut qui est ajouté à la base de données du MNT : bilan cumulé ou azote cumulé. Ce bilan cumulé correspond à une estimation du flux agricole théorique annuel d'azote à l'exutoire de tout bassin versant. Cette estimation du flux fondée sur la méthode des bilans du type CORPEN ne prend pas en compte un certain nombre de processus dont les principaux ont déjà été cités plus haut : la minéralisation de la matière organique qui intervient positivement dans le bilan réel de l'azote, la volatilisation, la dénitrification, la réorganisation, l'auto-épuration qui interviennent négativement dans le bilan réel de l'azote.

Si l'on compare l'estimation du flux d'azote obtenue par le bilan cumulé et ce que l'on peut savoir des flux réels mesurés, on constate que pour certains bassins versants comme l'Aber Ildut par exemple (bv n°33) les flux estimés sont très proches de la réalité mesurée. Par contre pour d'autres bassins versants comme le Frémur (bv n°28) ou la Vilaine (bv n°92), les flux estimés par les bilans cumulés sont très supérieurs ou supérieurs aux flux mesurés, ce qui signifie que ces bassins versants sont le siège d'une auto-épuration sans doute principalement sous forme de volatilisation et de dénitrification.

Le vecteur des transferts de l'azote dans les bassins versants et le réseau hydrographique étant l'eau, nous avons réalisé deux nouvelles cartes à l'échelle de la Bretagne : la carte de la pluviométrie efficace (carte 14) sur la base des données météorologiques trentenaires et une carte des modules spécifiques (débits moyens annuels) (carte 15) sur la base des données moyennes du SRAE.

En comparant ces deux cartes , on constate une différence moyenne de l'ordre de 150 mm en faveur du module spécifique. Cette différence est tout à fait logique : en effet, la pluviométrie efficace est calculée sur la base de la somme des bilans mensuels P - ETP, quand P est supérieur à ETP, P représentant la pluviométrie, ETP représentant l'évapotranspiration potentielle,

(P -ETP) (1)

si P > ETP

alors que les débits spécifiques sont plutôt le reflet de la somme des bilans mensuels P - ETR, ETR représentant l'évapotranspiration réelle. Les débits spécifiques expriment la disponibilité réelle de l'eau pour l'écoulement,

(P -ETR) (2)

si P > ETR

La pluviométrie efficace est habituellement exprimée en millimètres d'eau ; les modules spécifiques sont habituellement exprimés indistinctement en millimètres d'eau, ou en litres par seconde par km2.

De la même façon que pour l'azote, on peut, en tout point du Modèle Numérique de Terrain, cumuler les précipitations efficaces ou les modules spécifiques de l'ensemble du bassin versant de chaque point. Nous appellerons "pluie cumulée" ce nouvel attribut qui est une estimation moyenne annuelle du flux d'eau qui affecte une maille du Modèle Numérique de Terrain.

En divisant le flux moyen annuel d'azote estimé par "l'azote cumulé" et le flux moyen annuel d'eau estimé par la "pluie cumulée", on obtient une estimation de la concentration moyenne annuelle en nitrates d'origine agricole de l'eau en toute maille du Modèle Numérique de Terrain. Ce nouvel attribut peut être visualisé surl'ensemble du MNT (Carte 16), ou seulement sur tout ou partie du réseau hydrographique estimé (Carte 17).

On peut en tout point du Modèle Numérique de Terrain interroger la base de données ainsi constituée qui caractérise chacune de ses mailles. On voit sur la figure 1 le résultat d'une telle interrogation ponctuelle avec le logiciel MntSurf.

• altitude : en mètres
• surface drainée : en hectares
• distance à l'exutoire : en mètres
• drain le plus long : en mètres
• pente : en radians
• pluies : en millimètres
• pluies cumulées : en m3 par an
• azote : en kg/an
• azote cumulé : en tonnes par an
• concentration : en milligrammes par litre