MÉMOIRE (préciser si nécessaire : CONFIDENTIEL et la date

limite de confidentialité max=2013) Présenté par Louise VAISMAN: Dans le cadre de la dominante d’approfondissement : IDEA (Ingénierie de l’Environnement, Eau, Déchets et Aménagements durables)

Eléments pour une méthode de construction de scénarios nationaux d’évaluation du risque pour les eaux superficielles lié

à l’utilisation de produits phytosanitaires (cas du ruissellement)

Pour l’obtention du :

DIPLÔME D’INGENIEUR d’AGROPARISTECH

Cursus ingénieur agronome et du DIPLÔME D’AGRONOMIE APPROFONDIE

Stage effectué du 07/03/2011 au 06/09/2011 A :

Bayer CropScience 16 rue Jean-Marie Leclair 69009 LYON

Enseignant-responsable : Yves COQUET

Maître de stage : Christian GUYOT

Soutenu le 21 septembre 2011

Remerciements Je tiens à remercier chaleureusement l’ensemble des personnes des départements Homologation et Expertise & Stewardship pour leur accueil et leur gentillesse. Je tiens plus particulièrement à exprimer ma sincère gratitude à mon maître de stage Christian Guyot pour le temps qu’il m’a consacré et les connaissances qu’il a bien voulu partager avec moi. Je tiens également à remercier Philippe Ledoux pour m’avoir accueilli dans son équipe au sein du département Expertise & Stewardship de la société Bayer CropScience France.

Je remercie le Cemagref de Lyon et plus particulièrement Nadia Carluer, Jean-Joël Gril, Guy Le Hénaff, Véronique Gouy et Claire Lauvernet pour leurs conseils et le temps qu’ils m’ont accordé.

Je souhaite également adresser mes remerciements à Yves Coquet pour son encadrement et ses conseils.

Par ailleurs, j’ai une pensée pour l’ensemble des stagiaires de Bayer CropScience que j’ai eu l’opportunité de rencontrer lors de ce stage et avec qui j’ai eu la chance de partager quelques moments de détente.

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Table des matières Remerciements........................................................................................................................1 Table des matières ..................................................................................................................2 Liste des abréviations ..............................................................................................................4 Table des illustrations ..............................................................................................................5 1. Introduction........................................................................................................................6 2. Contexte ............................................................................................................................7

2.1. Homologation des substances et produits phytosanitaires ......................................7 2.2. L’évaluation du risque pour les eaux de surface......................................................8

2.2.1. Généralités.....................................................................................................8 2.2.2. Spécificités de l’évaluation au niveau européen ............................................9 2.2.3. Spécificités de l’évaluation au niveau national.............................................11 2.2.4. L’utilisation de scénarios FOCUS dans l’évaluation nationale est-elle

pertinente ?..................................................................................................12 2.3. Enjeux pour l’industrie de la protection des plantes...............................................12 2.4. Scénarios nationaux pour l’évaluation du risque pour les eaux souterraines ........13 2.5. Cas des eaux de surface .......................................................................................15

3. Objectifs de l’étude..........................................................................................................15 3.1. Hypothèses de départ ............................................................................................15 3.2. Objectifs : Définir des éléments méthodologiques pertinents ................................15

4. Démarche et moyens employés......................................................................................16 4.1. Rappels sur le ruissellement et sa genèse ............................................................16

4.1.1. Le ruissellement de surface strict ou hortonien ...........................................16 4.1.2. Le ruissellement par refus d’infiltration ........................................................16

4.2. Etudes existantes et méthodes utilisées ................................................................16 4.3. Démarche retenue dans l’étude .............................................................................19 4.4. Aire d’étude retenue...............................................................................................19 4.5. Choix des paramètres étudiés ...............................................................................19 4.6. Les principales sources de données utilisées........................................................20

4.6.1. Le programme IGCS et la base de données DoneSol.................................20 4.6.2. La base de données Carthage.....................................................................21 4.6.3. InfoTerre™...................................................................................................22 4.6.4. Géoportail IGN.............................................................................................22 4.6.5. BDAT : base de données d’analyse de terre ...............................................22 4.6.6. MNE : Modèle Numérique d’Elévation ASTER GDEM ................................22

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4.6.7. Corine Land Cover 2006..............................................................................22 4.6.8. SGDBE4 : Soil Geographical Database of Eurasia .....................................23 4.6.9. MESALES : Modèle d’évaluation Spatiale de l’Aléa Erosion de Sols ..........23

5. Identification des situations-types françaises ..................................................................24 5.1. Définition de situations-types à l’échelle nationale.................................................24

5.1.1. Paramètres et données utilisables...............................................................24 5.1.2. L’utilisation des hydro-écorégions comme entité d’agrégation ....................29 5.1.3. Zones retenus pour caractérisation des situations-types.............................29

5.2. Définition de situations-types à l’échelle 1/250 000 ...............................................29 5.2.1. Caractérisation des facteurs de sol favorisant la génération de

ruissellement................................................................................................29 5.2.2. Sélection des paramètres hydrologiques.....................................................37 5.2.3. Sélection des paramètres de paysage et de topographie............................40 5.2.4. Occupation du sol ........................................................................................43 5.2.5. Regroupement des informations..................................................................44

5.3. Sélection de zones d'intérêt pour l'étude à l’échelle du petit bassin versant .........44 5.3.1. Choix des zones d’intérêt.............................................................................44 5.3.2. Définition du petit bassin versant .................................................................44

6. Typologie à l'échelle 1/250 000 : description du paysage et du ruissellement associé ............................................................................................................................45 6.1. Méthode d’agrégation des paramètres ..................................................................45 6.2. Caractérisation d’une situation à partir des différentes couches d’information ......45 6.3. Exemples de situations de ruissellement en Bourgogne .......................................47

6.3.1. La Bresse.....................................................................................................47 6.3.2. Les plateaux bourguignons..........................................................................48 6.3.3. L’Auxois .......................................................................................................49

6.4. Limites de la démarche ..........................................................................................50 6.4.1. Disponibilité des informations ......................................................................50 6.4.2. Validité de la démarche ...............................................................................50

7. Conclusions et perspectives............................................................................................52 7.1. Principaux résultats................................................................................................52 7.2. Performances et limites de la démarche................................................................53 7.3. Perspectives...........................................................................................................53

8. Références bibliographiques...........................................................................................55 Annexes.................................................................................................................................58

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Liste des abréviations AMM : Autorisation de Mise sur le Marché

ANSES : Agence Nationale de Sécurité Sanitaire de l’Alimentation, de l’Environnement et du Travail

BDAT : Base de Données Analyse des Terres

BDGSF : Base de Données Géographique des Sols de France

BRGM : Bureau des Recherches Géologiques et Minières CEMAGREF : originellement Centre National du Machinisme Agricole, du Génie Rural, des Eaux et des Forêts CLC : Corine Land Cover

CORPEN : Comité d’Orientation pour des Pratiques agricoles respectueuses de l’ENvironnement

DGAL : Direction Générale de l’Alimentation

FOCUS : Forum for the Co-ordination of Pesticide Fate Models and their Use

FROGS : French Refinement of Groundwater Scenarios

GIS Sol : Groupement d’Intérêt Scientifique Sol

HER : Hydro-écorégion

HOST : Hydrology of Soil Types

IGCS : Inventaire, Gestion et Conservation des Sols

IGN : Institut Géographique National

INRA : Institut National de la Recherche Agronomique

ONEMA : Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques

PEC : Concentration prévisible dans l’environnement (Predicted Environmental Concentration)

PNEC : Concentration sans effet prévisible (Predicted No Effect Concentration)

PRA : Petite Région Agricole

RP : Référentiel Pédologique SIG : Système d’information géographique

SGBDE4 : Soil Geographical Database of Eurasia, version 4 beta

SPADE2 : Soil Profile Analytical Database for Europe (SPADE-2), Version 2.0.

UA : Unité agronomique

UCS : Unité Cartographique de Sol

UTS : Unité typologique de Sol

ZNT : Zone Non Traitée

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Table des illustrations Figure 1 : Processus d’homologation des produits phytosanitaires .............................................. 8 Figure 2 : schéma relatif à l'évaluation européenne.................................................................... 10 Figure 3 : situations-types pour l'évaluation de type FOCUS...................................................... 11 Figure 4 : Schéma de construction des scénarios nationaux pour les eaux souterraines .......... 13 Figure 5 : Création des Unités Agronomiques par agrégation de PRA....................................... 14 Figure 6 : Définition des Unités Cartographiques de Sol et lien entre les différents éléments observés...................................................................................................................................... 21 Figure 7 : Cantons dont la texture de surface est à tendance argileuse (1/1 000 000)............... 27 Figures 8 : Répartition des densités hydrographiques des différents HER de niveau 2 ............. 28 Figure 9 : Effet des valeurs seuils de surface utilisées pour l’attribution du caractère "hydromorphie" à une UCS. ........................................................................................................ 35 Figure 10 : Surfaces correspondant aux différentes situations d’hydromorphie ......................... 37 Figure 11 : Classification hiérarchique de la densité des cours d’eau par zone hydrographique 38 Figure 12 : Classification hiérarchique des surfaces en eau par zone hydrographique.............. 40 Figure 13 : Classification hiérarchique des zones hydrographiques en fonction des rapports surfaciques liés à chaque structure topographique..................................................................... 41 Figure 14 : Comparaison du découpage en régions naturelles et de la classification hiérarchique des zones hydrographiques basée sur la topographie................................................................ 42 Figure 15 : Ouverture du paysage en Côte d’Or en lien avec la structure du paysage............... 43 Figure 16 : Typologie des sols susceptibles de générer du ruissellement .................................. 46 Figure 17 : Typologies relatives au milieu récepteur et à l’occupation du sol ............................. 46 Figure 18 : Typologie relative à la morphologie du paysage....................................................... 47 Figure 19 : Schéma de ruissellement en Bresse (La Chapelle Saint-Sauveur) .......................... 48 Figure 20 : Schéma de ruissellement sur les plateaux bourguignons (Chanceaux) ................... 49 Figure 21 : Schéma de ruissellement dans l'Auxois (Corrombles).............................................. 50

Tableau 1 : comparaison des différentes méthodes de sélection ............................................... 32 Tableau 2 : Classification de l'hydromorphie en fonction du Référentiel Pédologique................ 33 Tableau 3 : Critères retenus pour caractériser les différentes situations d’hydromorphie .......... 36

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1. Introduction La mise sur le marché d’un produit de protection des cultures est autorisée après examen par les autorités officielles d’un dossier rassemblant les études réglementaires permettant l’évaluation des risques pour l’utilisateur, le consommateur et l’environnement et démontrant que ces risques sont maîtrisés pour l’usage revendiqué (Règlement (CE) N°1107/2009). Le risque étant défini comme une combinaison de facteurs de danger et d’exposition, des études visent à estimer les dangers toxicologiques (santé humaine) et écotoxicologiques (flore et faune sauvage) ainsi que les niveaux d’exposition de ces organismes. Dans le cadre de l’évaluation du risque pour l’environnement, le comportement de la substance active et de ses métabolites est étudié dans les trois compartiments : le sol, l’eau et l’air.

Dans l’évaluation des risques pour les eaux de surface, la dangerosité de la substance est déterminée par les études écotoxicologiques réalisées sur des organismes représentatifs du milieu aquatique : algues, micro-crustacés, poissons. Les niveaux d’exposition sont estimés à l’aide de modèles mécanistes utilisant les caractéristiques de comportement des substances dans le sol et l’eau et les conditions d’usage du produit (périodes et doses de traitement). L’exposition des organismes est estimée pour un ensemble de scénarios environnementaux reflétant des conditions agro-pédo-climatiques propres à la culture cible.

A l’heure actuelle, l’évaluation nationale des préparations repose sur l’utilisation de dix scénarios européens définis par le groupe de travail FOCUS (FOCUS, 2003). Ces scénarios reflètent des conditions agro-pédo-climatiques susceptibles d’être rencontrées dans l’Union européenne. Ce sont des scénarios de pire cas réaliste sensés couvrir 90 % de la variation spatio-temporelle des conditions environnementales. Ils ont été construits principalement pour l’évaluation au niveau européen, c’est-à-dire en vue de l’inscription de la substance active sur la liste positive (Annexe 1), à condition de montrer qu’il existe au moins un usage sûr de la substance (risque acceptable pour au moins un des dix scénarios).

Il n’existe pas de scénarios adaptés à l’évaluation des préparations au niveau national avec pour objectif, distinct du niveau communautaire, de montrer que l’usage de la préparation est suffisamment sûr, celui-ci étant éventuellement assorti de mesures de réduction du risque (phrases Spe2). Par défaut, les scénarios européens sont utilisés au niveau national, même s’ils ne sont pas prévus ni même recommandés à l’origine pour cette utilisation. Leur utilisation est requise suite à l’évaluation par ANSES de la pertinence des scénarios FOCUS dans l’évaluation nationale (ANSES, 2011 ; Roulier S, 2011). Cette disposition n’est pas satisfaisante, notamment dans la mesure où la logique d’évaluation du risque par niveaux qui consiste à accroître progressivement le réalisme en accédant à un niveau supérieur n’est pas respectée.

Cette contrainte réglementaire consécutive au déficit de méthode n’interdit pas d’approfondir l’analyse de la pertinence des scénarios européens et, sur la base des insuffisances relevées, de proposer des améliorations, voire des approches nouvelles intégrant davantage de réalisme dans les évaluations. Une démarche similaire a été suivie au cours des dernières années pour les eaux souterraines suite au constat de l’insuffisance des scénarios européens FOCUS pour les évaluations nationales (FOCUS, 2001 ; FOCUS, 2002). Ce projet, initié par le groupe de travail de l’instance d’évaluation (Commission d’Etude de la Toxicité des Produits antiparasitaires) et finalisé par l’industrie (Union des Industries de la Protection des Plantes), avec la participation de l’INRA (Unité Infosol, Orléans), a permis la construction de scénarios nationaux pour les eaux souterraines applicables aux grandes cultures. Le système de modélisation associé FROGS (French Refinement Of Groundwater Scenarios) automatise la génération des fichiers d’entrée du modèle PEARL (un des modèles utilisé dans le cadre de l’évaluation) correspondant aux scénarios et le traitement des données de sortie sous forme d’une distribution surfacique cumulée des concentrations prévisibles estimées (FROGS. 2011).

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Le système FROGS a été évalué par ANSES selon la procédure habituelle pour les études réglementaires (experts ANSES, Comité d’experts spécialisés) ainsi que par des experts extérieurs. Les évaluations de risque nationales pour les eaux souterraines réalisées à l’aide de FROGS sont acceptées par les autorités depuis le 1er janvier 2011.

L’insuffisance des conditions de l’évaluation nationale pour les eaux de surface et l’expérience positive des efforts entrepris pour améliorer celle des eaux souterraines ont motivé l’étude décrite dans ce document. Elle s’intéresse à l’une des trois voies possibles de contamination du milieu aquatique, le ruissellement, les autres voies, dérive de pulvérisation et drainage, faisant l’objet de travaux spécifiques. Il s’agit d’une étude prospective sur les conditions du ruissellement dans l’espace cultivé en France visant à identifier des situations types. Cette connaissance préalable doit permettre de répondre avec précision aux trois points suivants :

- L’adéquation des scénarios européens au contexte national ;

- Les possibilités d’adaptation de ces scénarios en améliorant leur réalisme ;

- La faisabilité d’un jeu de scénarios nationaux spécifiques.

Le stage effectué dans la société Bayer CropScience France est une contribution à l’identification et la caractérisation de situations-types du ruissellement en France.

L’objet même de l’étude, le ruissellement, comme son contexte, l’évaluation affinée des risques pour le milieu aquatique, ont conduit à partager largement la réflexion avec le Cemagref de Lyon (Unité de recherche Milieux aquatiques, Ecologie et Pollutions) qui a été rencontré à diverses étapes du stage. De même, l’étude en cours sur l’évaluation nationale des risques par drainage est conduite en collaboration avec le Cemagref d’Antony.

2. Contexte 2.1. Homologation des substances et produits phytosanitaires L’homologation des produits phytosanitaires repose au niveau communautaire et national sur le règlement (CE) N°1107/2009. Ce règlement définit les conditions d’inscription des substances actives à la liste positive, c’est-à-dire à la liste des substances actives autorisées au niveau communautaire, et les conditions de mise sur le marché des produits phytosanitaires au niveau national (Figure 1). L’autorisation d’utilisation d’une substance active repose sur une évaluation des risques toxicologiques, écotoxicologiques et environnementaux pour un ou plusieurs usages représentatifs. Si la substance est acceptée, elle est inscrite à la liste positive et ce pour une période de dix ans. Le produit commercial est évalué de façon zonale pour une mise sur le marché national. Pour chacune des zones qui ont été définies en Europe (Zone Nord, Zone Centre et Zone Sud), un Etat membre est chargé de l’évaluation pour l’ensemble des pays concernés au sein de la zone. Sur la base de cette évaluation, les pays concernés accordent ou non une autorisation de mise sur le marché (AMM). De plus amples détails concernant l’homologation réglementaire des produits phytosanitaires sont présentés dans l’Annexe 1 de ce rapport. L’évaluation des produits phytosanitaires est effectuée pour la France par l’Agence Nationale de Sécurité Sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES).

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Figure 1 : Processus d’homologation des produits phytosanitaires (Réglement (CE) N°1107/2009

2.2. L’évaluation du risque pour les eaux de surface 2.2.1. Généralités L’évaluation des risques pour l’environnement repose essentiellement sur des études de devenir et de comportement de la substance active dans les trois compartiments de l’environnement, le sol, l’eau et l’air.

Pour constituer un dossier d’homologation, un certain nombre de données sont exigées pour évaluer les risques consécutifs à l’usage d’une préparation phytosanitaire. Il s’agit de risques pour l’utilisateur, le consommateur et l’environnement (risques écotoxicologiques pour les organismes du sol, la faune sauvage, le milieu aquatique, etc.). Différentes études sont menées pour évaluer les niveaux d’exposition des organismes aux résidus de produit : études de métabolisme visant à déterminer les voies de dégradation et à identifier les métabolites formés, études de dégradation visant à déterminer les vitesses de dégradation et de dissipation de la substance active et de ses métabolites, études de mobilité visant à mesurer l’affinité des substances pour le sol.

Pour les eaux de surface, l’évaluation du risque a pour but d’assurer la santé du consommateur, via le respect de la norme de potabilisation de l’eau qui impose une concentration dans l’eau brute inférieure à 2 µg/L et un risque écotoxicologique acceptable pour les organismes aquatiques. Ces derniers sont estimés pour les principales catégories d’organismes aquatiques

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(algues, micro-crustacés, poissons, macrophytes et organismes sédimentaires). L’exposition des organismes est estimée par les concentrations prévisibles (PECESU) dans les eaux de surface calculées pour les principales voies de transfert (dérive de pulvérisation, drainage et ruissellement).

Les concentrations prévisibles dans les eaux de surface (PECESU) sont obtenues au moyen de calculs simples dans le cas de la dérive de pulvérisation. Des modèles de transfert plus complexes, appelés modèles FOCUS, sont requis pour le drainage, le ruissellement et le devenir des substances dans le milieu aquatique. Les PECESU obtenues sont ensuite comparées aux données de toxicité existantes pour les organismes aquatiques via le calcul du rapport Toxicité/Exposition ou PEC/PNEC (la PNEC étant la concentration qui n’engendre aucun effet sur l’organisme considéré). Une zone non traitée (ZNT) d’une largeur donnée entre la parcelle traitée et le milieu aquatique peut être nécessaire pour maîtriser les risques pour les organismes aquatiques.

2.2.2. Spécificités de l’évaluation au niveau européen Au niveau Européen, l’évaluation du risque pour les eaux de surface comporte quatre niveaux hiérarchisés (FOCUS, 2003) (Figure 2). Le processus d’évaluation peut être arrêté à la suite de l’une des étapes si un usage sûr du produit peut être montré.

- Les deux premières étapes simulent des situations de pire cas réaliste via l’utilisation de scénarios simplifiés (flux de substance arrivant au milieu avec un modèle eau-sédiment à géométrie simple). La première étape considère une application unique alors que la seconde étape envisage selon le cas des applications successives.

- Les deux dernières étapes mettent en œuvre des modèles mécanistes associés à des scénarios plus complexes intégrant des paramètres relatifs aux cultures, au sol et au climat dans un système environnemental simplifié comprenant une parcelle traitée et un milieu aquatique récepteur inclus dans un petit bassin versant amont. Elles nécessitent l’utilisation de modèles spécifiques pour chaque voie de contamination du milieu aquatique et le devenir des substances dans le milieu aquatique. Ainsi, on utilise le modèle DRIFT pour la dérive de pulvérisation, le modèle PRZM pour le ruissellement, le modèle MACRO pour le drainage et le modèle TOXSWA pour représenter le devenir des polluants au sein du système eau-sédiment. Des précisions sur la combinaison des différents modèles dans le processus d’évaluation sont données en annexe 2. L’étape 4 se différencie de l’étape 3 par la prise en considération de mesures de réduction du risque si elles s’avèrent nécessaires.

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Figure 2 : schéma relatif à l'évaluation européenne (FOCUS, 2003 ; traduction française) L’utilisation de ces modèles repose sur dix scénarios de pire cas réaliste définis par le groupe de travail FOCUS (FOCUS, 2003) (Annexe 3 : localisation de l’origine des scénarios). Si au moins un de ces scénarios montre un risque écotoxicologique acceptable pour les espèces représentatives (rapport toxicité / exposition), la substance active peut être inscrite à la liste positive.

Les scénarios FOCUS sont basés sur une représentation simplifiée du milieu représentant l’interface entre la parcelle cultivée et le milieu aquatique couplant les trois voies possibles de contamination (dérive de pulvérisation, ruissellement et drainage). Le milieu aquatique récepteur est décrit dans trois géométries typiques : fossé, mare et ruisseau (Figure 3). Chaque scénario correspond à une configuration du milieu typique susceptible d’être trouvée dans l’Union européenne.

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Figure 3 : Situations-types pour l'évaluation de type FOCUS Chacun des dix scénarios est relatif à un type de contamination dominant et présente des caractéristiques de sol, de climat, de culture et de milieu récepteur qui lui sont spécifiques. Ainsi, six scénarios relatifs au drainage (scénarios D) et quatre relatifs au ruissellement (scénarios R) ont été définis pour représenter des conditions contrastées rencontrées dans l’Union européenne. L’annexe 4 présente les spécificités des quatre scénarios relatifs au ruissellement.

2.2.3. Spécificités de l’évaluation au niveau national Avant janvier 2011, l’évaluation des risques de transfert pour les eaux de surface était conduite séparément pour chaque voie de contamination (dérive, drainage et ruissellement). La dérive de pulvérisation était évaluée via son 90e centile. Le flux transféré par drainage était estimé à l’aide du coefficient de partage carbone organique/eau (Koc) des substances selon un modèle simplifié calé sur les données collectées sur le site expérimental de la Jaillère (Arvalis – Institut de végétal) pour un ensemble de substances présentant des caractéristiques de comportement dans le sol contrastées. Le ruissellement était évalué grossièrement à partir du schéma simple proposé par Wauchope (Wauchope, 1978) mais les résultats n’étaient pas pris en compte dans l’évaluation.

Depuis janvier 2011, le risque de contamination est évalué à l’aide des modèles FOCUS déjà utilisés au niveau européen pour la dérive, le drainage et le ruissellement. Le processus en quatre étapes reste le même qu’au niveau européen (ANSES, 2010).

Les scénarios européens sont également utilisés dans le cadre de l’évaluation nationale. L’ANSES préconise dans la note UEE INF 02/1 (2011) que, dans les étapes 3 et 4 de l’évaluation nationale, tous les scénarios européens à l’exception du scénario D1 (jugé non représentatif du contexte national) soient utilisés. Un nombre restreint de scénarios ne pourra être utilisé que dans certains cas qui devront être argumentés.

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Les deux premières étapes de l’évaluation nationale correspondent à des hypothèses de pire cas réaliste (n’utilisant pas les scénarios FOCUS) permettant d’éviter une évaluation affinée si des marges de sécurité suffisantes sont mises en évidence.

L’étape 3, qui fait appel aux scénarios FOCUS, est effectuée si un risque est identifié lors des étapes précédentes. Si le risque n’est pas maîtrisé à cette étape, des mesures de réduction du risque peuvent être proposées et évaluées dans l’étape 4.

2.2.4. L’utilisation de scénarios FOCUS dans l’évaluation nationale est-elle pertinente ? A l’échelle nationale, l’évaluation doit démontrer la sûreté de l’usage du produit. Or les situations définies par le guide FOCUS sont caractéristiques de situations européennes générales. Ainsi il est signalé dans ce guide que les scénarios représentent des conditions agricoles utilisables pour une évaluation européenne mais qu’elles ne sont pas nécessairement représentatives d’un lieu précis. Par conséquent, elles ne peuvent en aucun cas représenter des scénarios nationaux pour l’évaluation des produits de protection des cultures au niveau des différents Etats membres (FOCUS, 2003).

L’utilisation par défaut des scénarios européens dans l’évaluation nationale résulte donc de l’absence de scénarios nationaux. Cependant une telle utilisation peut conduire à des incohérences dues à des situations de non représentativité du territoire et donc des risques associés. Par ailleurs le nombre faible de scénarios ne permet pas toujours de proposer des mesures de réduction du risque pertinentes pour l’usage de la substance dans le cas où des scénarios conduisent à un risque inacceptable. C’est pourquoi il est nécessaire de connaître les situations environnementales présentes en France afin de déterminer la pertinence des scénarios FOCUS dans l’évaluation nationale et, si nécessaire, construire des scénarios spécifiques au contexte français si les scénarios FOCUS s’avèrent inadaptés. Ces nouveaux scénarios peuvent cependant être une adaptation des outils FOCUS aux caractéristiques nationales (via une paramétrisation spécifique de situations types).

2.3. Enjeux pour l’industrie de la protection des plantes La modification des conditions d’évaluation des risques pour le milieu aquatique a des conséquences significatives sur les autorisations de mise sur le marché et le renouvellement des homologations pour les produits commercialisés. Ceci se traduit par un désavantage concurrentiel dans le cas d’une autorisation assortie d’une zone non traitée (ZNT) plus large qu’initialement (20 ou 50 m) vis-à-vis d’un produit concurrent autorisé avec une ZNT minimale de 5 m, voire d’une distorsion de concurrence s’il s’agit de préparations contenant la même substance active mais révisées selon des calendriers différents.

Une évaluation interne au sein du groupe Bayer CropScience France a estimé qu’une restriction d’utilisation sur les parcelles drainées pour un herbicide utilisé sur céréales à la période automne-printemps entraînerait une diminution de 30 % du chiffre d’affaires sur ce produit. Ceci correspond approximativement à 15 % de la Surface Agricole Utile en France soit une aire significativement plus grande que la surface drainée compte tenu du référencement des produits par les distributeurs qui excluraient de la gamme proposée aux agriculteurs les produits autorisés avec des restrictions d’usage sur sols drainés si ceux-ci représentent une surface importante de leur zone de chalandise.

Les restrictions d’usage sur les parcelles drainées entraîneraient une baisse de 10 à 15 % du chiffre d’affaire du segment céréales automne-hiver, ce qui est considérable compte-tenu du fait que ce segment représente environ 40 % du chiffre d’affaire de l’entreprise.

L’impact d’une restriction ruissellement n’a pas fait l’objet d’une étude interne à l’heure actuelle mais est jugé d’ampleur similaire.

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Ainsi l’utilisation de scénarios pertinents pour l’évaluation du risque au niveau national est un enjeu majeur pour les entreprises du secteur afin d’éviter des restrictions d’usage ou des interdictions résultant de conditions d’évaluation du risque inadaptées.

2.4. Scénarios nationaux pour l’évaluation du risque pour les eaux souterraines L’utilisation du système de modélisation FROGS apporte une réponse appropriée à la demande d’évaluation nationale du risque pour les eaux souterraines dans des conditions adaptées. La documentation et le logiciel sont disponibles sur le site web FROGS à l’adresse : http://frogs.eclosion-share.net.

Les scénarios nationaux développés sont mise en œuvre dans le cas où au moins un des scénarios européens FOCUS conduit à une concentration prévisible dans les eaux souterraines supérieure à la valeur seuil, soit 0,1 µg/L. Cette concentration correspond à la concentration maximale acceptable dans les eaux de boisson fixée par la directive 98/83/CE, étendue aux eaux souterraines dans l’évaluation. Ces règles s’appliquent également aux métabolites pertinents.

Les scénarios nationaux reflètent des situations représentatives plutôt que des situations de pire cas réaliste comme c’est le cas pour les scénarios européens FOCUS. Par exemple, les simulations à l’aide du modèle PEARL incluent des rotations culturales typiques dans des bassins culturaux où les dates d’application du produit sont adaptées, ce qui contribue au réalisme des évaluations.

Les lignes directrices pour la construction et l’utilisation des scénarios européens FOCUS ont été respectées dans les scénarios nationaux, à la différence qu’ils reflètent des situations types « moyennes » et ne sont donc pas des scénarios de pire cas réaliste. Si cela répond effectivement au besoin de l’évaluation de niveau supérieur au plan du réalisme, c’est aussi la conséquence de la méthode de construction des scénarios nationaux qui, contrainte par la disponibilité des informations, ne pouvait raisonnablement qu’aboutir à des scénarios représentatifs. La Figure 4 schématise les étapes de cette construction décrite en détail dans le document technique du système FROGS (FROGS, 2011).

Figure 4 : Schéma de construction des scénarios nationaux pour les eaux souterraines Les scénarios pour les eaux souterraines ont pu être construits dans la mesure où la diversité de l’occupation du territoire par les cultures, des sols et des conditions climatiques a pu être réduite à un ensemble de situations types représentatives. L’objectif était la construction d’un nombre de scénarios nécessaire et suffisant permettant de répondre aux objectifs d’évaluation

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(situations types couvrant au moins 90 % des conditions agro-pédo-climatiques de la culture) et de simplicité de l’information en vue de la modélisation. Conformément au schéma de la figure 4, les situations types résultent de la combinaison d’un ensemble de 19 sols types susceptibles d’être trouvés dans des entités territoriales répondant à des critères d’homogénéité au plan de l’occupation par les cultures, des paramètres culturaux (dates d’atteinte de stades clés des cultures), des rotations types et des conditions climatiques : les Unités Agronomiques (UA).

Les Unités Agronomiques, assimilables à des bassins culturaux, sont constituées par agrégation d’entités élémentaires utilisées depuis longtemps pour les statistiques agricoles, les Petites Régions Agricoles (PRA) parce qu’elles reflètent bien les orientations techniques des exploitations agricoles (INSEE, 1983 ) selon une composante liée au milieu physique (potentialités culturales des sols, climat, géologie, topographie) et une composante d’occupation par les cultures.

L’agrégation des PRA au sein d’une même UA est réalisée à l’aide de zonages à plus large échelle qui garantissent l’homogénéité souhaitée (Figure 5) :

- les hydro-écorégions (HER) visant à définir des ensembles homogènes pour les écosystèmes aquatiques mais sous-tendus par des déterminants forts du milieu physique : la géologie (lithologie du substratum), le relief et le climat ;

- Les zones climatiques (températures et précipitations) établies dans diverses études ;

- Le recensement général agricole 2000 pour les statistiques d’occupation du sol par les cultures à l’échelle cantonale.

Figure 5 : Création des Unités Agronomiques par agrégation de PRA

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2.5. Cas des eaux de surface Actuellement il n’existe pas de système équivalent à FROGS pour les eaux de surface. La faisabilité d’un système similaire dépend de la possibilité de définir des situations types susceptibles d’être paramétrées en scénarios correspondants.

3. Objectifs de l’étude 3.1. Hypothèses de départ Pour évaluer la pertinence des scénarios européens pour une utilisation dans le contexte national comme pour construire des scénarios spécifiques, il est nécessaire de connaître les situations où le ruissellement est présent en France. Les facteurs influents sur la genèse du ruissellement (caractéristiques, du sol, topographie et structure du parcellaire, régime des précipitations, couverture végétale, etc.) conduisent à une variation considérable que les observations sur le terrain confirment amplement. Cependant, certaines zones géographiques sont bien connues pour être le lieu d’écoulements latéraux dans des conditions de sol variées et associés parfois à des phénomènes d’érosion : Bassin parisien, Sundgau, Coteaux de Gascogne, côte viticole de Bourgogne, Pays de Caux (IFEN, 1998 et 2002). En conséquence, on fait l’hypothèse que l’importante variation des conditions favorables à la formation du ruissellement peut être représentée par un nombre limité de situations types reflétant la majorité des situations existantes. Cet ensemble de situations types représentatives doit permettre d’évaluer l’adéquation ou l’insuffisance des scénarios européens FOCUS et constitue les matériaux propres à la construction de scénarios nationaux spécifiques. Cette démarche a été appliquée avec succès dans la construction des scénarios pour les eaux souterraines.

3.2. Objectifs : Définir des éléments méthodologiques pertinents Afin de définir des situations types pour le ruissellement, un certain nombre d’éléments caractéristiques du milieu et de l’occupation du sol doivent être pris en compte. Certains peuvent être repris directement des travaux sur les scénarios eaux souterraines, notamment le climat et les cultures. C’est pourquoi cette étude s’intéresse plus spécifiquement à ceux qui sont particulièrement influents sur le ruissellement : les caractéristiques des sols, les hydrosystèmes et le paysage. Ces éléments peuvent être décrits à des échelles diverses, nationale, régionale et locale, mais avec une pertinence très variable vis-à-vis des phénomènes de ruissellement. L’objectif de l’étude consiste à identifier les éléments pertinents à une échelle donnée, proposer une méthode permettant de les relier pour définir des situations types et estimer leur importance en termes de surface.

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4. Démarche et moyens employés 4.1. Rappels sur le ruissellement et sa genèse Il existe deux types de ruissellement, du point de vue des mécanismes qui en sont à l’origine (CORPEN, 1996) :

- Le ruissellement de surface au sens strict (ruissellement hortonien) qui se forme quand l’intensité de la pluie est supérieure à la perméabilité de la surface du sol, notamment suite à la formation d’une croûte de battance ;

- Le ruissellement sur zone saturée en eau.

Tous deux dépendent des mêmes facteurs généraux : pluie, perméabilité du sol commandée par les caractéristiques intrinsèques du sol et de son occupation.

4.1.1. Le ruissellement de surface strict ou hortonien La perméabilité de la surface d’un sol cultivé est variable dans le temps. Elle est sous la dépendance de l’énergie de la pluie qui est cause de la destruction des agrégats : cette énergie est liée à la hauteur des précipitations mais surtout à son intensité. Les agrégats sont eux-mêmes plus ou moins fragiles. De manière simplifiée, c’est l’importance de la fraction granulométrique intermédiaire (2-100 µm) correspondant aux limons et une partie des sables fins qui est fragilisante (instabilité structurale). La formation d’une croûte de battance à la surface du sol est la manifestation visible de cette fragilité. L’humus et le calcium améliorent la stabilité de la structure ; le couvert végétal joue un rôle important dans le maintien et la perméabilité en protégeant la surface du sol de l’impact de la pluie.

La pente est un facteur aggravant pour ce type de ruissellement, à la fois par la réduction de la capacité de rétention temporaire de la surface du sol, l’accélération du ruissellement et la réduction de l’épaisseur de la lame d’eau (et de la charge hydraulique).

L’activité agricole peut également constituer un facteur aggravant :

- Le tassement du sol par les engins diminue fortement la perméabilité localement et peut constituer des chenaux de concentration du ruissellement.

- La production de terre très divisée sous l’action des outils peut augmenter la sensibilité de la surface du sol à l’action de la pluie.

4.1.2. Le ruissellement par refus d’infiltration Il résulte de la saturation de l’horizon de surface quand un couche peu perméable est présente à faible profondeur ou par l’émergence d’une nappe superficielle. C’est la hauteur de précipitations, associée au cumul des pluies antérieures et non l’intensité de la pluie qui est déterminante. La forme générale du bassin versant y joue un rôle essentiel.

4.2. Etudes existantes et méthodes utilisées Un certain nombre d’études concernant la gestion du risque lié au ruissellement ont été menées en France. Les démarches mises en œuvre sont de natures assez variables mais l’échelle d’analyse est la plus souvent parcellaire. Les exemples résumés ci-dessous illustrent la diversité des approches utilisées.

Une méthode à l’échelle parcellaire a été étudiée par Aurousseau en Bretagne (Aurousseau et al., 1998). Elle combine différents facteurs de risque via l’utilisation d’une méthode numérique de combinaison de facteurs (méthode de scores) : distance de la parcelle au réseau hydrographique, drainage de la parcelle, pente de la parcelle, longueur de la parcelle dans le

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sens de la pente, protection de la parcelle par une zone concave, une culture minimisant le ruissellement, une haie ou un talus. La méthode d’évaluation présentée dans cette étude, bien qu’efficace, ne prend pas en compte les caractéristiques pédoclimatiques et ne peut être appliquée à l’échelle régionale, celle-ci se basant sur des paramètres strictement parcellaires. C’est pourquoi afin d’être applicable sur d’autres parties du territoire, les facteurs de risque et les modalités décrites dans cette étude doivent être retravaillés pour chaque contexte. Or nous cherchons à mettre en place une méthode non spécifique à un territoire donné et directement transposable. De plus, l’étude utilise des images satellitaires et des cartes à très hautes résolutions, moyens non disponibles de façon immédiate. Cette méthode semble donc utile en termes d’évaluation locale pour la gestion du risque mais n’est a priori pas pertinente pour l’identification de situations types à l’échelle nationale. Les paramètres utilisés dans cette étude sont cependant pertinents à une échelle plus grande. L’ensemble de ces paramètres doit donc être repris à des échelles plus locales, dans un contexte distinct de la Bretagne, en intégrant les caractéristiques pédologiques et climatiques adéquates.

D’autres études, notamment celle menée par Verro et al. en Italie (2002), font intervenir différents paramètres courants pour caractériser le ruissellement : les propriétés du sol (teneur en carbone organique, texture) mais également les phénomènes pluvieux, les données relatives aux pratiques agricoles et à la couverture du sol, ainsi que les données relatives au milieu aquatique telles que le réseau hydrographique et la densité de drainage. Dans ce modèle, la pente est considérée pertinemment comme un facteur aggravant et non générateur de ruissellement.

Dans un objectif de gestion du risque, même si l’utilisation en évaluation du risque a été largement revendiquée, le projet européen Footprint caractérise des scénarios à l’échelle européenne à partir de données de cultures, de sols et de climat. Les scénarios agronomiques correspondent alors à des zones homogènes en matière de couverture du sol et de pratiques agricoles. La base de données Corine Land Cover est utilisée dans la création des scénarios pour définir les grandes catégories de couverture agronomique. Les sols (UTS issues de la base de données des sols européens SPADE) ont été caractérisés au plan des caractéristiques hydrauliques en fonction de leurs caractéristiques texturales en s’inspirant du système HOST développé en Grande-Bretagne (Boorman et al., 1995) – système incluant une classification des sols en 29 classes basée principalement sur les processus hydrologiques des sols - et des schémas de partition de l’eau excédentaire du CORPEN (CORPEN, 2003).

Un des principaux enjeux mentionné dans les différentes études, quelle que soit l’échelle con sidérée, concerne l’agrégation des données en unités homogènes. De nombreuses études sont conduites à l’échelle du petit bassin versant et utilisent comme unité d’agrégation la parcelle voire le pixel (Macary et al., 2010) afin de pouvoir passer d’une échelle à l’autre. En effet, sans cette unité d’agrégation il est nécessaire de changer de sources d’information pour changer d’échelle. Souhaitant agréger les résultats par entités géomorphologiques et non par pixel, les méthodes décrites dans ces études n’ont pas être reprises dans le cas présent.

Le CORPEN (Comité d’Orientation pour des Pratiques Agricoles Respectueuses de l’Environnement) a produit un ensemble de documents (CORPEN, 1996 ; CORPEN, 2003) visant à la protection des ressources en eau et à la restauration de leur qualité. La démarche proposée repose principalement sur des diagnostics orientés vers la mise en place de plans d’actions correctives. Ces diagnostics sont réalisés à trois échelles :

- Le bassin versant hydrologique ou hydrogéologique, unité d’investigation pertinente pour la ressource en eau concernée qui permet d’appréhender les facteurs influents dans les processus de contamination de l’eau : milieu physique (substrat géologique, sols), pratiques agricoles, notamment phytosanitaires, qualité de l’eau, occupation du sol par les cultures,

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climatologie (régime des précipitations), éléments du paysage influençant la circulation de l’eau excédentaire, etc.

- Les parcelles de l’exploitation agricole, unité d’action où les mesures correctives du plan d’actions peuvent être mises en place. Le diagnostic parcellaire approfondit le diagnostic de bassin versant, notamment sur les zones critiques requérant une investigation plus complète et favorise l’implication des acteurs importants des plans d’actions, les agriculteurs.

- La région administrative ou le territoire, unité d’orientation des actions sur laquelle la problématique de la qualité des eaux est présentée en termes de contraintes et d’enjeux (menaces sur l’usage des ressources en eau) en vue de fournir aux décideurs les éléments clés de la sélection des zones prioritaires pour la mise en place des plans d’actions.

Aux trois échelles, particulièrement sur le bassin versant et à la parcelle, les schémas de partition de l’eau excédentaire sont établis à partir des caractéristiques des sols et des observations de terrain. En plus de l’observation directe, battance, hydromorphie des sols et parfois signes d’érosion sont les critères essentiels de diagnostic du ruissellement. Les diagnostics de bassin versant et régionaux incluent une dimension géomorphologique essentielle pour relier le fonctionnement hydrologique du système associé à la ressource aux autres variables d’état dans les domaines de la géologie et de la pédologie. Le diagnostic à ces échelles permet de ne pas restreindre l’analyse à l’échelle locale d’un système d’interface entre parcelle et milieu aquatique.

Koller et al. (Koller, 2004) s’inspirent des recommandations régionales du CORPEN et les ont adaptées aux bassins versants d’Alsace en reprenant des éléments de description des sols, du sous-sol, de la topographie, de l’hydrologie et du paysage disponibles depuis une base de données régionale des sols d’Alsace. Cette étude reposant sur un descriptif parcellaire pour l’identification des chemins de l’eau, elle fait donc le lien entre deux échelles d’analyse. A l’échelle parcellaire sont notamment repris des paramètres de génération de ruissellement via l’utilisation des caractéristiques des horizons de surface, de pente et de saison climatique. Le devenir de l’eau infiltrée y est étudié via l’identification d’obstacles à la percolation de l’eau dans le sol (couches de sol moins perméables) aboutissant à la création d’écoulements latéraux qui atteignent les eaux superficielles.

En Bourgogne, la Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles à réalisé une cartographie du ruissellement et de la vulnérabilité des eaux de surface à l’aide d’une méthode de scores (Jauffret et al., 2001). Dans cette étude, quatre critères sont pris en compte pour déterminer l’aptitude au ruissellement : la pente, l’occupation du sol, la lithologie du substrat et la densité du drainage. Pour chaque critère, des classes sont définies, puis une note d’aptitude au ruissellement est attribuée via une agrégation des notes attribuées à chaque critère. Cette démarche a permis de construire une classification du ruissellement en quatre classes (faible, moyenne, forte et très forte). Cette méthode de scores, bien que souvent utilisée, peut cependant amener à une représentation trop simpliste, voire irréaliste, du milieu en réduisant les situations à un nombre parfois très restreint et en omettant les interactions entre les différents facteurs.

L’ensemble de ces études montre donc une certaine unité des paramètres utilisés (caractéristiques du sol, couverture du sol, hydrologie, pente) bien que les méthodes employées et les échelles utilisées diffèrent. Dans le cadre de notre étude, on retient bien sûr les critères associés à la genèse du ruissellement et les moyens qui permettent de relier l’aptitude d’un territoire à ruisseler au système environnemental local de type FOCUS utilisé en évaluation de risque. A ce sujet, la prise en compte de la géomorphologie, associée à d’autres descripteurs du milieu, est intéressante dans la mesure où elle identifie des entités géographiques différenciées par des caractéristiques pertinentes vis-à-vis du fonctionnement hydrologique et les associe à

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l’échelle d’un territoire. Cette approche est implicite dans les démarches CORPEN et on la retrouve dans les études qui s’en inspirent (Koller et al., 2004).

4.3. Démarche retenue dans l’étude Les études disponibles sont une source d’information utile non seulement au plan méthodologique mais aussi pour la description des situations types recherchées. Toutes les études n’ont pas été répertoriées mais il est logique de s’inspirer de celles citées précédemment pour retenir des critères pertinents et applicables à l’échelle nationale. Matériellement, la méthode employée exploite des données disponibles, si possible à l’échelle du territoire tout entier, à l’aide de moyens géomatiques (Système d’information géographique : MapInfo Professional, version 7.8) mais elle ne procède certainement pas du simple traitement d’objets géographiques.

Il s’agit d’une démarche exploratoire visant à relier des objets géographiques présentant des caractéristiques pertinentes vis-à-vis de la genèse du ruissellement mais décrits à des échelles très différentes. Par exemple, est-il possible d’associer une unité cartographique de la carte des sols à l’échelle 1/1 000 000 susceptible de générer du ruissellement à une parcelle ou îlot de parcelles à l’échelle cadastrale 1/2 500 avec un schéma de partition de l’eau excédentaire du CORPEN et en interface avec le milieu aquatique dans un système d’évaluation FOCUS. On imagine aisément l’utilité des informations à des échelles intermédiaires comme le pédopaysage de la carte IGCS à l’échelle 1/250 000 et aux unités cartographiques correspondantes, ainsi que le petit bassin versant amont défini à partir de la carte topographique IGN à l’échelle 1/25 000. Après analyse de la pertinence des informations descriptives à diverses échelles pour la problématique du ruissellement, l’étude explore la possibilité d’aboutir à un schéma de type CORPEN pour identifier les situations types de ruissellement à l’aide d’un exemple régional.

Si la méthode s’avère efficace, il est envisagé d’en tester la robustesse sur d’autres exemples régionaux.

4.4. Aire d’étude retenue La sélection de la zone d’investigation de l’étude est guidée majoritairement par la disponibilité immédiate d’informations à diverses échelles et des considérations pratiques. Le principal facteur limitant de l’étude est l’accès aux cartes régionales IGCS à l’échelle 1/250 000. La région Bourgogne a été retenue suite à la signature d’une convention entre le détenteur des données, le comité de gestion régional de la base de données « Sols et territoires de Bourgogne » et Bayer CropScience pour l’accès aux informations. Celles-ci ont été exploitées précédemment dans des études réalisées dans le cadre de stages de fin d’études (De Rancourt E., 2009 ; Jégou R., 2010) et ont permis d’acquérir une bonne connaissance des sols de la région. Enfin, la proximité du siège de Bayer CropScience facilite les déplacements sur le terrain en vue de vérifier les hypothèses émises.

4.5. Choix des paramètres étudiés Comme il a été montré précédemment, les principales données relatives à la description du milieu lors de la caractérisation d’un risque de ruissellement sont des paramètres de sol (nature du sol favorable à la présence d’hydromorphie ou de battance), de climat (intensité des précipitations, températures), de topographie (position dans le versant, pente), d’hydrologie (densité et caractéristiques du réseau hydrographique), de couverture du sol (présence de zones cultivées) et de pratiques culturales.

La caractérisation et le découpage en unités fonctionnelles relatives aux climat, à l’occupation du sol par les cultures et aux pratiques culturales ayant déjà été analysés lors de la création de

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scénarios pour les eaux souterraines, ils ne sont pas décrits dans cette étude et seront inclus ultérieurement.

C’est pourquoi cette étude se limite principalement au traitement des données concernant le sol, l’hydrologie, la topographie et le paysage permettant de définir et caractériser des situations-types de ruissellement à partir des différentes sources d’information à disposition.

Dans chaque cas, différentes méthodes et critères ont été testés pour en déterminer les plus adaptés. Ces méthodes (ainsi que leur association), qui constituent les résultats de la présente étude, sont présentées dans le chapitre 5 : « Etude pour la création de situations types françaises».

4.6. Les principales sources de données utilisées Cette section présente l’intérêt et les limites des informations utilisées pour identifier les situations types de ruissellement.

4.6.1. Le programme IGCS et la base de données DoneSol Le programme Inventaire, Gestion et Conservation des Sols (IGCS) a pour objet d’inventorier les sols des différentes régions à différentes échelles. Il vise aussi à organiser et regrouper les données obtenues au sein d’un modèle de structure informatique unique : la base de données DoneSol. Cette base permet ainsi de disposer de données cohérentes dans les différentes régions (INRA, 2009).

- Le programme IGCS comprend trois volets :

- le volet « Secteur de Référence » (SR) correspondant à des cartographies détaillées à l’échelle 1/10 000 ;

- le volet « Connaissance Pédologique de la France » (CPF) qui informatise des données acquises antérieurement à des échelles allant du 1/50 000 au 1/100 000 ;

- le volet « Référentiel Régional Pédologique » (RRP) qui constitue le volet principal du programme : achever et harmoniser la couverture cartographique nationale à l’échelle 1/250 000. Des données issues de ce programme sont utilisées dans cette étude.

Les éléments décrits dans la base DoneSol Les éléments présents dans la base DoneSol reposent sur les éléments décrits lors de l’inventaire des sols, c'est-à-dire sur des éléments issus de l’observation des sols sur le terrain. Des sondages à la tarière ou des fosses pédologiques ont notamment permis la description de profils de sol localisables. Grâce à ces observations ponctuelles, la succession des horizons qui forment le sol est étudiée et chaque horizon détaillé (paramètres physique, limites, processus de formation du sol, etc.). Ce travail conduit à classer les différents profils de sol.

Le classement des profils permet de créer une nouvelle couche d’information : les Unités Typologiques de Sol (UTS). Ces unités présentent une pédogénèse identique et la même succession d’horizons en tout point de l’espace (un horizon pouvant être absent). Au sein de chaque UTS sont définies les strates qui correspondent à la variation dans l’espace d’un horizon ou de plusieurs horizons présentant des caractéristiques voisines. L’extension spatiale des UTS est définie par la localisation des observations ponctuelles effectuées sur le terrain associée à des facteurs du milieu tels que la topographie ou la nature de la roche-mère. La résolution des UTS et la précision des informations le concernant sont dépendantes de la densité des observations ponctuelles.

Afin de pouvoir cartographier les UTS, des plages cartographiques sont délimitées. Elles correspondent à la portion de sol couverte par chaque UTS. Selon la résolution de la

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cartographie, des plages contenant une seule UTS (appelées unités pures) ou des plages contenant plusieurs UTS (unités complexes) sont déterminées. Dans le cas d’unités complexes, on délimite des portions de la couverture pédologique regroupant plusieurs UTS présentant une continuité spatiale. Ces portions sont appelées pédopaysages ou Unités Cartographiques de Sol (UCS). Ainsi les UCS peuvent ne contenir qu’une UTS (unité pure) ou plusieurs (unités complexes) (Figure 6 ; INRA, 2009). Par ailleurs ces UCS appartiennent à des entités de paysage appelées petites régions naturelles (PRN), elles-mêmes incluses dans des entités plus larges appelées régions naturelles (RN).

Figure 6 : Définition des Unités Cartographiques de Sol et lien entre les différents éléments observés (INRA, 2009) Structuration de la base DoneSol Les informations relatives aux différentes couches d’informations sont regroupées au sein d’une base de données Microsoft Access™ appelée DoneSol. Dans cette base sont répertoriées les caractéristiques relatives aux différents objets (horizons, strates, UTS, UCS, etc.) ainsi que les liens entre ces objets (Annexe 5).

4.6.2. La base de données Carthage La base de données Carthage (BD-Carthage) décrit un référentiel hydrographique de l’IGN qui couvre l’ensemble du territoire (métropole et DOM). Il a été créé par l’IGN, le ministère de l’Environnement et les Agences de l’Eau. Ce référentiel est téléchargeable à l’adresse suivante : http://services.sandre.eaufrance.fr/data/.

Différentes couches d’information sont disponibles pour chaque grand bassin et région. Les couches utilisées dans le cadre du stage sont en particulier :

- Les zones hydrographiques, zones élémentaires de découpage s’appuyant sur les limites des bassins versants topographiques (d’après la circulaire n°91-50 du 12 février 1991 relative à la codification hydrographique et au repérage spatial des milieux aquatiques superficiels en France métropolitaine) ;

- Le réseau de cours d’eau (aussi appelés entités hydrographiques linéaires).

- L’hydrographie surfacique, c’est-à-dire la couche d’information représentant les plans d'eau et les zones larges (supérieures à 50 m) des cours d’eau. La BD-Carthage définit ces éléments comme « des zones couvertes d’eau douce permanente ou non permanente, des zones couvertes d’eau salée permanente ou non permanente, des glaciers et des névés ».

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L’échelle relative à ces informations est 1/50 000. Elles sont téléchargeables à l’adresse : http://sandre.eaufrance.fr/geonetwork/srv/fr/main.home.

4.6.3. InfoTerre™ InfoTerre™ est le portail géomatique du BRGM donnant accès aux données du sous-sol : géologie, hydrogéologie, ressources minières, etc. Les données sont accessibles à l’adresse : http://infoterre.brgm.fr/. Les cartes géologiques sont disponibles au format raster et vecteur à l’échelle 1/50 000 (serveur WFS à l’adresse : http://geoservices.brgm.fr/geologie). Des informations sur la lithologie du matériau géologique affleurant sont disponibles sur ce serveur.

4.6.4. Géoportail IGN Ce portail est issu d’un travail collaboratif entre le Ministère de l’Ecologie, du Développement durable, des Transports et du Logement, l’IGN et le BRGM. Il permet d’accéder à des photos aériennes, des cartes et des données géographiques de l’IGN sur le territoire national à différentes échelles. Dans le cadre du stage nous nous sommes intéressés particulièrement aux photos aériennes, à l’hydrographie, la couverture du sol et la topographie. Les données relatives aux parcelles cadastrales sont également utiles mais uniquement lors de l’étude de petits versants et n’ont donc pas été prises en compte. Ces informations sont accessibles à l’adresse : http://www.geoportail.fr/.

4.6.5. BDAT : base de données d’analyse de terre Cette base est construite à partir des 790 000 échantillons d’horizons de surface de sols cultivés analysés en France entre 1990 et 2000. De nouveaux résultats d’analyses y sont ajoutés tous les ans. L’unité d’agrégation des différentes mesures est le canton. Les données accessibles sont des statistiques cantonales sur la composition texturale et chimique des sols. L’échelle correspondante est 1/1 000 000. Ces informations correspondent à des sols cultivés, aussi la couverture de la base se limite aux cantons où les mesures collectées sont en effectif suffisant. Les données sont accessibles à l’adresse : http://www.gissol.fr/programme/bdat/bdat.php.

4.6.6. MNE : Modèle Numérique d’Elévation ASTER GDEM Le modèle ASTER GDEM (ASTER Global Digital Elevation Model) est un modèle numérique d’élévation et non un modèle numérique de terrain car il prend en compte les éléments présents sur le sol. Sa précision est de 30 m, aussi il a été retenu de préférence à d’autres MNE disponibles comme le modèle SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) créé par la NASA (précision 90 m) ou le MNE GTOPO30 créé par l’US Geological Survey (USGS) (précision 1 km). Ce modèle est disponible à l’adresse : http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/.

Le modèle ASTER GDEM est issu d’une collaboration entre le Ministère japonais de l’Economie, du Commerce et de l’Industrie (METI) et l’Agence Nationale Aéronautique et Spatiale américaine (NASA). Il utilise les données acquises par le satellite ASTER sur l’ensemble de la surface terrestre.

4.6.7. Corine Land Cover 2006 Cette base de données géographique est produite dans le cadre du programme européen de coordination de l’information géographique sur l’environnement (CORINE). La diffusion des données est pilotée par l’Agence européenne pour l’Environnement. La production et la diffusion de la base de données sont assurées en France par le service de l’observation et des statistiques du ministère de l’Environnement (SOeS). Elle correspond à l’interprétation visuelle d’images satellitaires prises en 2006 et permet une utilisation à l’échelle 1/100 000. Cette base contient la description et la localisation géographique selon trois niveaux de critères de cinq grands types d’occupation du territoire : les territoires artificialisés, les territoires agricoles, les forêts et les milieux semi-naturels, les zones humides et les surfaces en eau. La base Corine

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Land Cover permet de localiser les espaces cultivés en distinguant cultures annuelles et pérennes. Les données sont accessibles à l’adresse :

http://www.stats.environnement.developpement-durable.gouv.fr/clc/CORINE_Land_Cover_-_Condition_Utilisation.htm.

4.6.8. SGDBE4 : Soil Geographical Database of Eurasia Cette base de donnée à l’échelle 1/1 000 000 fait partie du programme Européen d’Information sur les Sols (EUSIS) et résulte d’une collaboration entre l’Union européenne et ses voisins. Elle comprend une base de données géographique et une base sémantique qui sont liées. Les principaux types de sol y sont différenciés sur la base de la terminologie de la FAO (FAO, 1974) pour la légende de la carte des sols du monde (échelle : 1/5 000 000). Cette terminologie, basée sur les processus pédogénétiques de différentiation des sols, a été révisée et adaptée aux différents contextes européens. Ainsi, la base de donnée contient une liste d’unités typologiques de sols (distinctes de celles définies dans la base IGCS) auxquelles sont associés le nom des sols et des attributs relatifs à leur nature et leurs propriétés comme le régime hydrique, la texture ou encore la pierrosité. Ces attributs proviennent principalement de jugements d’experts. Comme pour le programme IGCS, les unités typologiques de sols sont regroupées en unités cartographiques de sols afin de pouvoir être représentées.

Cette base est disponible à l’adresse : http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/ESDB_Archive/ESDB_Data_Distribution/ESDB_data.html.

4.6.9. MESALES : Modèle d’évaluation Spatiale de l’Aléa Erosion de Sols Ce modèle a été construit par l’Unité Infosol de l’INRA à partir de la base de données européenne des sols SGDBE citée précédemment. Il a permis, via l’utilisation de règles de pédotransfert, d’établir des cartes nationales de sensibilité à la battance et à l’érosion, des cartes de texture du sol ainsi que des cartes de confiance associées. L’ensemble du modèle et des cartes est disponible à l’adresse : http://erosion.inra.fr/alea_france_version2000/index.html.

Ces données ont été utilisées pour la définition de situations-types à l’échelle nationale. Elles ont également été utilisées comme éléments de vérification.

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5. Identification des situations-types françaises 5.1. Définition de situations-types à l’échelle nationale 5.1.1. Paramètres et données utilisables Au niveau national et compte tenu de sa précision, l’échelle 1/1 000 000 est plus utile pour sélectionner les zones d’intérêt que pour décrire un système environnemental comparable aux schémas FOCUS. Ainsi la démarche conduite à cette échelle consiste à utiliser les différentes couches d’information correspondant à des paramètres d’intérêt pour déterminer les zones sur lesquelles une analyse à une échelle plus grande (1/250 000) doit être réalisée. Les paramètres étudiés sont la battance, l’hydromorphie et l’hydrologie. Les données d’occupation du sol et la topographie, bien que disponibles au niveau national, correspondant à des échelles plus grandes et leur utilisation étant plus appropriée à une échelle régionale, elles seront présentées dans un second temps.

Caractéristiques des sols utilisables pour déterminer les situations de battance Carte de battance issue du projet MESALES Différentes cartes ont été produites par l’INRA unité Infosol à partir de la carte des sols à l’échelle 1/1 000 000 dans le cadre du programme MESALES. Ces cartes se basent sur des règles de pédotransfert clairement établies et prennent en compte des paramètres issus de la base SGDBE liés au nom du sol selon la FAO, à la texture dominante du sol et à la nature du matériau parent. De par leur nature, elles peuvent donc servir de point de départ pour la localisation générale de situations-types. Une carte de la battance a été élaborée dans de ce projet et peut être utilisée en tant que telle comme indicateur de ruissellement hortonien potentiel.

Cependant les variations des niveaux de confiance associés à cette carte lors de sa création conduit à l’utiliser avec précaution. Elle peut néanmoins servir de base pour localiser des situations potentiellement intéressantes et servir d’outil de comparaison pour d’autres critères de sélection (Carte 1 de l’Annexe 6).

Indice de battance à l’échelle 1/1 000 000 Les informations disponibles à cette échelle proviennent pour la plupart de la base d’analyse des terres (BDAT). Bien que la couverture du territoire par la BDAT ne soit pas complète, cette base permet de sélectionner des zones d’intérêt via notamment le calcul d’un indice de battance. L’indice de battance retenu ici est celui défini par Baize et al., dans le livre « Guide des analyses en pédologie» (Baize D., 2000) :

7pH si organique) matière 10 (argiles

grossiers) limons 0.75 fins limons (1.5IB

7pH si 7)-pH(2.0 organique) matière 10 (argiles

grossiers) limons 0.75 fins limons (1.5IB

<×+

×+×=

>×−×+

×+×=

Avec :

- Limons fins : pourcentage de particules de taille comprise entre 2 et 20 µm,

- Limons grossiers : pourcentage de particules de taille comprise entre 20 et 50 µm,

- Argile : pourcentage de particules de taille inférieure à 2 µm,

- Matière organique : pourcentage de matière organique.

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La battance associées aux UTS est ensuite caractériser de la façon suivante :

- UTS très battant : IB ≥ 2

- UTS battant : 1,8 ≤ IB < 2

- UTS assez battant : 1,6 ≤ IB < 1,8

- UTS peu battant : 1,4 ≤ IB < 1,6

- UTS non battant : IB < 1,4

Cet indice permet la sélection de 985 cantons non battants (IB <1,4), 207 cantons peu battants (IB entre 1,4 et 1,6), 182 canton moyennement battants (IB compris entre 1,6 et 1,8), 163 cantons battants (IB entre 1,8 et 2) et 440 cantons très battants (IB supérieur à 2) (Carte 2 de l’Annexe 6).

Triangle des textures à l‘échelle 1/1 000 000 Dans le guide méthodologique pour un zonage départemental de l’érosion des sols (Annexe 7 ; Cerdan O. et al., 2006), le Bureau des Recherches Géologiques et Minières (BRGM) présente un cahier des charges pour l’établissement d’un zonage de l’aléa érosion à l’échelle départementale basé sur la méthodologie définie par l’INRA. Dans ce contexte, un triangle de battance basé sur la texture du sol associée à des règles de pédotransfert a été utilisé (Annexe 7). Ce triangle de texture prend en compte les teneurs en sable, argile et limon pour définir cinq classes de battance : très faible, faible, moyenne, forte et très forte.

L’utilisation de ce triangle avec les données de la Base de Données Analyse des Terres a permis d’identifier 4 cantons avec une battance très faibles, 429 avec une battance faible, 740 avec une battance moyenne, 786 avec battance forte et 118 avec une battance très forte. Les cantons sont considérés comme battants dans le cadre de ce mémoire si leur classe de battance est moyenne, forte ou très forte. Les zones concernées sont bien corrélées avec celles issues du calcul de l’indice de battance (Annexe 6, carte 3).

Utilisation de la texture GEPPA du sol Dans les cas où aucune des méthodes précédente ne peut être mis en œuvre, on utilise préférentiellement la texture de surface en sélectionnant les paramètres relatifs à une texture limoneuse, c’est-à-dire les sols présentant une texture principale limoneuse ou argilo-limoneuse avec une texture secondaire limoneuse. On sélectionne ainsi 831 cantons dont 303 avec une texture principale limoneuse et 528 avec une texture principale argilo-limoneuse. Les sols avec une texture principale limoneuse sont a priori plus sensibles à la battance. Cependant, séparer la battance en deux classes sur ces critères semble inapproprié, la distinction entre texture primaire et secondaire n’étant pas toujours évidente. Cet indicateur est donc peu précis et ne doit être utilisé que si aucun autre n’est à disposition (Annexe 6, carte 4).

Zones concernées par la battance Toutes ces sources conduisent à des résultats similaires (cartes présentées à l’annexe 6). Cependant, chacune ayant ses limites propres, il est préférable de les d’utiliser simultanément pour déterminer les zones d’intérêt. Sans surprise, sont ainsi désignées les zones suivantes : le bassin parisien, le Pays de Caux, la vallée de la Saône, les Coteaux de Gascogne et le Massif Armoricain.

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Caractéristiques des sols utilisables pour déterminer les situations d’hydromorphie Utilisation des cartes d’hydromorphie existantes Une carte nationale de l’hydromorphie à l’échelle des petites régions naturelles pédologiques a été établie à dire d’experts par Lagacherie à partir de cartes des sols existantes (Lagacherie, 1987). Elle peut servir de base à la détermination de grandes zones à l’échelle nationale (échelle 1/1 400 000) et conduit notamment à sélectionner la Bretagne et le Massif Armoricain, le Sud-Ouest, la limite ouest du Jura ainsi que la vallée de la Saône (Annexe 8).

Une autre méthode testée repose sur l’utilisation de carte des sols à l’échelle 1/1 000 000 selon la classification de la FAO (FAO, 1974). Seuls les sols présentant un engorgement permanent ou temporaire (planosols, gleysols, histosols et vertisols1) ont été retenus. Cette méthode ne permet cependant pas de sélectionner de grandes régions, les sols concernés étant assez peu représentés en France. Il est donc préférable d’utiliser la carte de Lagacherie à cette échelle.

Utilisation de la texture du sol Une autre méthode envisageable est l’utilisation de la BDAT pour localiser les zones de sols à texture argileuse, a priori plus aptes à présenter un caractère hydromorphe. En se basant sur la texture principale du sol, on sélectionne 2030 cantons présentant un fort taux d’argile (115 argileux, 1652 argilo-limoneux, 3 argilo-sableux et 260 sablo-argileux) et couvrant une grande partie de la France (Figure 7), en particulier le Nord-Est.

L’intensité de l’hydromorphie potentielle peut être évaluée par la teneur en argile. Cependant la comparaison de cette carte avec celle de Lagacherie montre que l’utilisation unique de la texture argileuse est très réductrice. En effet, de nombreuses zones apparaissent hydromorphes alors qu’elles ne le sont pas sur la carte de référence. Ainsi ce paramètre doit être utilisé avec beaucoup de précautions et une analyse régionale doit lui être privilégiée.

1 Définitions du Référentiel Pédologique (INRA, 1995)

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Figure 7 : Cantons dont la texture de surface est à tendance argileuse (1/1 000 000) Caractéristiques hydrologiques des milieux La carte des cours d’eau de la BD Carthage montre des variations importantes en termes de densité du réseau hydrographique. Le Cemagref a défini un ensemble d’hydro-écorégions1 pour lesquelles la densité hydrographique (km/km2) a été calculée (Wasson et al., 2002). Des classes de densité sont créées à partir des valeurs médianes issues de ces calculs. A partir de la distribution assez régulière des densités, quatre classes de densité sont définies (Figure 8).

Les 4 classes ainsi retenues sont :

- Classe 1 : densité inférieure à 0,5 km/km2,

- Classe 2 : densité comprise entre 0,5 et 1 km/km2,

- Classe 3 : densité comprise entre 1 et 1,5 km/km2,

- Classe 4 : densité supérieure à 1,5 km/km2.

1 Entités basées sur la géologie (nature des roches), le relief (géomorphologie) et le climat (températures et précipitations). Les hypothèses de base relatives à ces entités sont les suivantes : 1 - Au sein d’une même région, les cours d’eau présentent des caractéristiques physiques et biologiques similaires ainsi qu’un même gradient d’évolution longitudinale, 2 - Les écosystèmes d’eau courante relatifs à des régions différentes doivent se distinguer sur au moins un paramètre abiotique important. (Wasson et al., 2002)

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Densités hydrographiques des HER2 par ordre croissant

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

dens

ité h

ydro

grap

hiqu

e (k

m/k

m2)

Pourcentage des fréquences cumulées des densités hydrographiques

0

20

40

60

80

100

0.100

0.300

0.500

0.700

0.900

1.100

1.300

1.500

1.700

1.900

2.100

densité hydrographique (km/km2

fréqu

ence

cum

ulée

(%)

Figures 8 : Répartition des densités hydrographiques des différents HER de niveau 2 Ce découpage permet de sélectionner des zones à forte densité se trouvant principalement dans les zones de montagnes, le Massif Central, le Massif Armoricain mais également le Sud-Ouest de la France, le Sud-Est et la frontière franco-belge.

Cependant, étant donné la régularité des résultats et la forte résolution des données (le réseau de cours d’eau présente une résolution de 1/50 000 et les calculs effectués par le Cemagref sont basés sur des mailles de 25 km x 25 km), il est également envisageable de garder un pas plus petit afin de distinguer les nuances à des échelles plus précises.

Plus la densité du réseau hydrographique et donc du drainage associé est importante, plus grande est la probabilité de proximité entre parcelles cultivées et réseau hydrographique. Cette classification permet donc d’identifier des secteurs où cette proximité est plus probable mais la réalité des situations demande une investigation à une échelle beaucoup plus précise.

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Informations relatives à la géologie Les informations relatives à la géologie ont été utilisée principalement à tire de vérification des résultats des analyses précédentes, dans un souci de cohérence. La carte géologique disponible sur le site Infoterre™ peut être utilisée pour vérifier sur une zone donnée la présence d’un matériau imperméable et donc de zones potentiellement saturées. Globalement, les informations géologiques sont utilisées de manière similaire à celle qui a présidé à la construction des hydro-écorégions. Outre les formes de relief et les entités géomorphologiques qui résultent des caractéristiques du matériau géologique, c’est principalement la lithologie de ce dernier qui conditionne les écoulements par sa conductivité hydraulique qui peut résulter d’une porosité d’interstice, de fissures ou de fractures. Les données géologiques qui sont des déterminants forts de la nature des hydrosystèmes ne sont donc pas utilisées directement mais de manière intégrée au travers de zonages comme les hydro-écorégions de niveau 2 dont la relation avec la densité du réseau hydrographique et l’hydromorphie des sols a pu être montrée.

Topographie D’après le CORPEN (CORPEN, 2003), la topographie n’est pas à prendre en compte à l’échelle régionale mais à celle du bassin versant. C’est à ce niveau qu’elle intervient sur les conditions d’écoulement et elle a été prise en compte en relation à la description des sols (cartes IGCS à l’échelle 1/250 000) et l’organisation du petit bassin versant amont (cartes IGN à l’échelle 1/50 000).

5.1.2. L’utilisation des hydro-écorégions comme entité d’agrégation Les hydro-écorégions, de par leur nature, représentent de bonnes entités d’agrégation de caractéristiques des hydrosystèmes. Ce zonage est également bien corrélé aux descripteurs de de battance, d’hydromorphie et de lithologie du matériau géologique (Annexe 9). Les hydro-écorégions, en particulier celles de niveau 2, correspondent à une d’agrégation adéquate à l’échelle 1/1 000 000.

5.1.3. Zones retenus pour caractérisation des situations-types La comparaison des différentes couches d’information définies précédemment amène à identifier diverses zones d’intérêt correspondant soit à des zones particulièrement hydromorphes (Lorraine), soit particulièrement battantes (Pays de Caux) ou les deux (Vallée de la Saône et Coteaux de Gascogne). Afin d’étudier de façon plus approfondie les situations-types correspondant à ces zones, un changement d’échelle est nécessaire. C’est pourquoi l’ensemble des critères définis à l’échelle 1/1 000 000 sont adaptés à l’échelle 1/250 000 et complétés notamment par des caractéristique topographiques (carte IGN, 1/25 000) et de couverture du sol (Corine Land Cover, 1/100 000).

5.2. Définition de situations-types à l’échelle 1/250 000 Les données IGCS utilisées concernent deux départements de Bourgogne : la Côte d’Or (21) et la Saône-et-Loire (71) car ce sont les deux seules bases numérisées complètes dont nous disposons. La couverture du département de l’Yonne (89) étant partielle, les données correspondantes n’ont pas été étudiées de façon approfondie.

5.2.1. Caractérisation des facteurs de sol favorisant la génération de ruissellement Comme à l’échelle 1/1 000 000, les caractères de battance et d’hydromorphie des sols décrits à l’échelle 1/250 000 sont utilisés comme des indicateurs de genèse du ruissellement.

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Caractérisation de la battance Contraintes associées aux Unités Typologiques de Sol Les données relatives à la nature du sol et notamment à sa composition texturale et aux contraintes identifiées sont indiqués à l’échelle de l’UTS. L’UTS représentant une couverture pédologique homogène en termes de caractéristiques et de succession d’horizons, elle est donc un niveau d’agrégation cohérent pour définir un niveau de battance. Plusieurs critères peuvent être retenus à l’échelle de l’UTS.

Le premier critère est la présence d’une « contrainte » de battance relative à la strate de surface de l’UTS, puisque la présence d’une telle dénomination indique que la battance est une contrainte majeure de la strate en question. La position de chaque strate au sein de l’UTS étant indiquée dans la base Donesol, on ne sélectionne le critère « battance » (correspondant à la contrainte codée 861 dans la base) que pour les strates de surface. Ce critère n’identifie aucune UTS sur 254 dans le département de la Côte d’Or et seulement une UTS sur 244 en Saône-et-Loire. Ce résultat n’est pas surprenant dans la mesure où les sols de ces départements ne sont pas communément qualifiés de battants.

Utilisation de l’Indice de Battance L’indice de battance peut être calculé pour chaque UTS à partir des données de la couche STRATE de la base DoneSol. L’utilisation de cet indice requiert de disposer des valeurs modales (c’est-à-dire les plus fréquemment observées) ou, par défaut, moyennes (moyenne des valeurs extrêmes) associées à chaque paramètre. Or la distinction entre limons fins et limons grossiers n’étant pas toujours indiquée dans la base DoneSol, l’indice de battance n’a été calculé que lorsque les données étaient disponibles, soit pour 181 UTS sur 254 en Côte d’Or et 229 UTS sur 244 en Saône-et-Loire. Dans les autres cas, il n’a pas été estimé, même à partir de la seule teneur en limons. Ce calcul limité de l’indice a néanmoins permis d’identifier 10 UTS peu battantes, 2 UTS assez battantes, 4 UTS battantes et 4 UTS très battantes dans le département de la Côte d’Or. Dans la Saône-et-Loire, 2 UTS sont classées peu battantes, 2 assez battantes, 1 battante et 4 très battantes. Ces résultats confirment la faible représentation des sols battants identifiés avec cette contrainte dans ces deux départements.

Utilisation du triangle des textures Le triangle des textures utilisé à l’échelle 1/1 000 000 a également été utilisé à celle du 1/250 000 en étant non plus associé aux cantons mais aux données issues de la strate de surface des UTS. On obtient ainsi pour la Côte d’Or 7 UTS très faiblement battants, 144 UTS faiblement battants, 77 UTS moyennement battants, 20 UTS fortement battants et 5 UTS très fortement battants. En Saône-et-Loire, on identifie ainsi 7 UTS très faiblement battants, 89 UTS faiblement battants, 83 UTS moyennement battants, 49 fortement battants et 15 UTS très fortement battants.

La classe correspondant à la surface maximale au sein d’une UCS lui a été attribuée. On obtient ainsi 4 UCS très faiblement battants, 52 faiblement battants, 35 moyennement battants, 7 fortement battants et 3 très fortement battants en Côte d’Or ; 3 UCS très faiblement battants, 36 faiblement battants, 35 moyennement battants, 23 fortement battant et 12 très fortement battants en Saône-et-Loire.

Contrairement à l’utilisation de l’indice de battance, cette méthode est avantageuse dans la mesure où elle permet de caractériser l’ensemble des UCS, soit 101 en Côte d’Or et 109 en Saône-et-Loire.

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Autres critères de sélection Le nom et les commentaires associés aux UTS voire aux UCS dans la base DoneSol peuvent aussi servir de critère de sélection bien que ces derniers ne soient pas régis par des règles spécifiques. En effet, les noms d’UCS et d’UTS incluent souvent des caractéristiques majeures de l’entité désignée : position topographique (plateau, versant, thalweg), propriété des sols (texture, contrainte liée à l’eau), etc. Ainsi l’inclusion de l’élément « battance » dans le nom est très dépendante de l’auteur de la carte, ce qui permet d’identifier un certain nombre d’UTS possédant une caractéristique donnée. Toutefois les appréciations relatives à l’intensité de la battance ne peuvent pas être prises en compte car non codifiées de façon stricte. Cette méthode conduit en effet à extraire seulement 2 UTS en Côte d’Or et aucune en Saône et Loire. Son utilité se limite donc à compléter éventuellement des méthodes de sélection plus rigoureuses.

Si cela est nécessaire les informations relatives à la texture principale de surface, bien que restrictives, peuvent être utilisées. Ainsi, comme à l’échelle 1/1 000 000, la texture « limoneuse » des UTS indiquée dans la base DoneSol (champ « TEXT » de la table « U_SOL ») peut servir d’indicateur. Ce paramètre ne permet cependant pas de sélectionner d’UTS dans les départements étudiés.

Méthodes retenues pour définir et caractériser les zones de battance Plusieurs méthodes sont donc envisageables pour qualifier la battance des UTS, les plus fiables étant la présence de la contrainte « battance » (car régie par des règles strictes), le calcul de l’indice de battance et l’utilisation du triangle des textures qui permettent de sélectionner des zones tout en attribuant un critère d’intensité. Cependant ces méthodes sont limitées en termes de faisabilité notamment pour l’indice de battance qui nécessite de disposer de toutes les valeurs relatives à la texture du sol. Le Tableau 1 présente les différences observées en termes de nombre d’UTS sélectionnés par les différentes méthodes.

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Tableau 1 : Comparaison des différentes méthodes de sélection

Caractérisation de l’hydromorphie Utilisation des contraintes associées aux Unités Typologiques de Sol Une première sélection peut être effectuée à l’aide de la contrainte « hydromorphie » (codée 220 dans la base DoneSol) associée aux strates. Cette méthode permet de sélectionner 103 UTS présentant au moins une strate hydromorphe en Saône-et-Loire. En revanche aucune UTS n’est sélectionnée en Côte d’Or.

Utilisation de la classification du Référentiel Pédologique Le Référentiel Pédologique (RP) (INRA, 1995) est une typologie des sols révisée en 1995 qui propose une organisation et un regroupement des sols de climat tempéré selon un langage clairement défini. Il permet ainsi de pouvoir comparer les régions entre elles. Cette typologie va plus loin qu’une simple classification pédologique puisqu’elle prend en compte la morphologie des solums, les propriétés de comportement et de fonctionnement des sols, ainsi que les processus pédogénétiques à l’origine des sols.

Au sein de cette classification, les sols sont regroupés selon leur nature et un groupement spécifique existe pour les sols hydromorphes baptisé « solums à caractère hydromorphe ». Tous les sols de cet ensemble présentent au moins un horizon de sol avec des caractères attribuables à un excès d’eau (qu’il soit dû à un défaut de perméabilité empêchant l’infiltration ou qu’il provienne de la concentration de flux d’origine extérieure comme le ruissellement, les inondations, la remontée d’une nappe souterraine, etc.). Ainsi ce regroupement indique la présence d’un excès d’eau et donc une sensibilité potentielle au ruissellement par saturation même si celui-ci n’est pas nécessairement avéré. Le caractère hydromorphe de la classification doit donc être considéré comme un indicateur de ruissellement par saturation potentiel.

Les sols à caractères hydromorphes retenus dans cette classification sont les réductisols, les rédoxisols, mais également les histosols, les planosols, les sols qualifiés ou présentant des horizons qualifiés de rédoxiques ou réductiques. Ces sols sont classés selon la profondeur d’apparition de l’hydromorphie et selon les caractéristiques d’hydromorphie présentées.

Ainsi le Référentiel Pédologique permet de classer les UTS selon leur intensité d’hydromorphie de la façon suivante (Tableau 2) :

Les UTS présentant des manifestations d’hydromorphie débutant à moins de 50 cm de profondeur sont considérées comme étant très hydromorphes (Tableau 2, catégorie A). Celles présentant une hydromorphie apparaissant entre 50 et 120 cm sont également considérées hydromorphes mais dans une moindre mesure (Tableau, catégorie 2).

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Pour les sols de la catégorie A, les sous-regroupements présentés dans le tableau sont arbitraires et regroupent des sols présentant des similarités. Cependant il est à noter que ces sous-regroupements n’indiquent pas nécessairement des intensités d’hydromorphie différentes. Par exemple, les réductisols et rédoxisols sont regroupés car bien que les réductisols soient plus hydromorphes que les rédoxisols ils appartiennent au même grand ensemble de référence (GER). Les sols à rattachement double (A4) présentent également des nuances intra-groupes selon le positionnement du terme indiquant l’hydromorphie : si celui-ci est en première position, l’hydromorphie est plus marquée ; si celui-ci se trouve en seconde position l’hydromorphie est plus faible. On peut cependant noter que pour les groupes A1 et A4 il est possible d’établir une hiérarchie : les rédoxisols et réductisols (A1) étant par définition plus hydromorphes que des sols présentant un rattachement double avec un sol non hydromorphe (A4).

Au sein de la catégorie B, les sous-regroupements sont directement liés à des critères d’intensité d’hydromorphie, la catégorie B1 présentant des traces d’hydromorphie moins profondes que la catégorie B2 et donc étant plus susceptible d’induire du ruissellement.

Tableau 2 : Classification de l'hydromorphie en fonction du Référentiel Pédologique

Dans la base DoneSol, la classification selon le Référentiel Pédologique est donnée sous la dénomination « RPF » de la table « U_SOL » relatives au Unités Typologiques de Sol. Il est donc possible de repérer et classer les sols hydromorphes en se basant sur cette classification.

L’utilisation de cette méthode a permis de sélectionner en Côte d’Or 19 UTS correspondant au groupe A et 40 UTS correspondant au groupe B. En Saône-et-Loire, cette méthode sélectionne 18 UTS pour le groupe A et 31 pour le groupe B.

Autres critères de sélection : utilisation de la texture des sols ou des noms Comme pour le critère de battance, les noms et les commentaires associés aux UTS et aux UCS peuvent être utilisés mais c’est un critère à éviter dans la mesure du possible car fortement dépendant de l’auteur de la carte. Il n’est donc à considérer que si les critères précédents ne peuvent être utilisés. Les critères associés aux noms et commentaires des UTS ou UCS permettent de sélectionner respectivement 44 UTS et 0 UCS en Côte d’Or, 117 UTS et 3 UCS en Saône-et-Loire.

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De même, des critères de texture principale des UTS peuvent être utilisés. En effet, la tendance argileuse d’un sol pouvant favoriser l’hydromorphie, ce paramètre peut éventuellement être utilisé si rien d’autre n’est à disposition.

Regroupement des Unités Typologiques de Sol en Unités Cartographiques de Sol Les Unités typologiques de Sol sont regroupées en Unités Cartographiques de Sol (UCS) au sein de la base IGCS. Seules les UCS sont localisées de façon précise, les UTS ayant parfois une référence de localisation au sein des UCS mais de façon non systématique. La plupart des références liées à la position géographique des UTS sont en effet relatives à leur répartition dans les UCS et non à leur positionnement. Quand cette information est présente, elle peut renseigner sur la toposéquence dans l’UCS, ce qui est particulièrement utile quand on s’intéresse à l’organisation du ruissellement sur un versant.

Il est ainsi nécessaire de définir la façon dont on attribue un caractère lié à une UTS aux UCS. On doit caractériser en effet une zone géographique délimitée par une UCS à partir de caractéristiques propres aux UTS dont on n’appréhende pas nécessairement la répartition spatiale au sein de l’UCS. Le critère de surface de l’UTS au sein de l’UCS apparaissant comme étant le plus pertinent, se pose la question des seuils utilisés pour définir la présence ou non d’un critère et l’attribution d’une valeur pour ce critère.

Une étude concernant le choix de la valeur seuil à utiliser afin d’associer des critères d’hydromorphie aux UCS a été réalisée sur les deux départements. Les seuils de surface utilisés étaient de 25 %, 50 %, 75 % et 100 % de la surface de l’UCS. Si ces seuils étaient atteints alors l’UCS était considérée comme hydromorphe (Figure 9). On constate que lorsque les seuils sont fixés à 50 %, 75 % ou 100 %, les UCS retenues sont sensiblement les mêmes. Le passage du seuil de 25 à 50 % élimine un faible nombre d’UCS. En conséquence, le seuil de 50 % a été retenu.

Le choix du seuil est critique dans la mesure où la contribution du ruissellement provenant de zones marginales à la contamination du milieu aquatique peut être très significative. Sans perdre de vue ce point, la détermination de situations types conduit néanmoins à s’intéresser en premier à celles qui correspondent à des zones relativement étendues à l’échelle considérée.

Lors de l’attribution d’une valeur aux UCS (par exemple hydromorphie de type A ou B) le critère de surface a également été retenu : la valeur présentant la surface la plus importante au sein de l’UCS a été attribuée à l’UCS.

Caractérisation des différentes situations d’hydromorphie rencontrées Afin de pouvoir préciser les différentes situations d’hydromorphie rencontrées (l’hydromorphie étant une expression de l’excès d’eau, les critères la caractérisant peuvent être variables), les UTS sélectionnées via l’utilisation du RP ont été analysées. Les critères d’analyse sont ceux relatifs aux formes de l’excès d’eau comme une saturation temporaire, des variations de perméabilité dans l’UTS, la présence d’une nappe d’eau temporaire ou encore des discontinuités pouvant gêner la pénétration de l’eau (Tableau 3). Ces éléments ont servi à regrouper les UTS selon les critères qu’elles ont en commun. Ainsi on a pu définir 8 situations typiques d’hydromorphie en Côte d’Or et 7 en Saône-et-Loire, 5 de ces situations étant communes aux deux départements.

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Figure 9 : Effet des valeurs seuils de surface utilisées pour l’attribution du caractère "hydromorphie" à une UCS - A : pas de seuil

- B : 25 % de la surface de l’UCS est hydromorphe

- C :50 % de la surface de l’UCS est hydromorphe

- D ; 75 % de la surface de l’UCS est hydromorphe

- E :100 % de la surface de l’UCS est hydromorphe

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Tableau 3 : Critères retenus pour caractériser les différentes situations d’hydromorphie

Cette méthode a permis d’identifier les situations les plus rencontrées en termes de surface dans chaque département et de les localiser. Ainsi la situation 4 qui correspond à la présence d’un régime hydrique favorable, à un excès d’eau principal pouvant induire du ruissellement, à un excès d’eau d’origine pluvial et à la présence d’un obstacle pouvant empêcher la pénétration de l’eau paraît être la situation la plus commune dans les deux départements en termes de surface concernée (Figure 10).

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Surfaces des regroupements des UTS hydromorphes en Côte d'Or

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

situa

tion 1

situa

tion 2

situa

tion 3

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tion 6

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tion 8

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hydromorphes en Sâone-et-Loire

0

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40000

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100000

120000

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es

Figure 10 : Surfaces correspondant aux différentes situations d’hydromorphie Les différents types de régime hydrique ou d’excès d’eau peuvent être détaillés. Cela n’a pas été le cas ici en raison du faible nombre d’UTS qui ne permettait pas d’effectuer des regroupements si ces données étaient prises en compte. Cependant, en un lieu défini, ces données sont disponibles pour caractériser plus précisément la situation rencontrée.

Les situations attribuées aux UTS sont ensuite affectées aux UCS selon la méthode liée à la surface expliquée précédemment. On constate que certains secteurs présentent des caractéristiques homogènes en termes d’hydromorphie (exemple de la Bresse où au moins une strate empêche la pénétration de l’eau) alors que d’autres sont plus nuancées. Dans l’Auxois, au sein de zones voisines, la présence d’un obstacle à la pénétration de l’eau n’est pas systématique et le nombre de type d’excès d’eau entraînant du ruissellement varie, entraînant une variation de la susceptibilité au ruissellement.

Conclusion Plusieurs techniques peuvent ainsi être utilisées pour identifier des situations d’hydromorphie. L’utilisation de la contrainte « hydromorphie » et du Référentiel Pédologique étant les critères de sélection les plus fiables, ils sont à utiliser préférentiellement. De plus, le Référentiel Pédologique peut apporter des précisions quant à l’intensité de l’hydromorphie.

Les critères de noms ou de texture principale du sol ne doivent être utilisés que si les méthodes citées précédemment ne sont pas utilisables.

5.2.2. Sélection des paramètres hydrologiques Le réseau hydrographique peut être caractérisé de multiples façons. Cependant, la densité du réseau d’eau ou la présence de nombreux plans d’eau traduisant une plus grande probabilité de proximité entre parcelles traitées et milieu aquatique, ce sont des paramètres à privilégier. Pour étudier ces paramètres, les zones hydrographiques qui constituent l’unité de base en hydrographie ont été retenues. Une classification hiérarchique a montré qu’on ne peut regrouper de façon cohérente les zones hydrographiques en considérant à la fois la densité de cours d’eau (rapport longueur des cours d’eau/surface de la zone hydrographique) et la densité des plans d’eau (rapport surface des mares/surface de la zone hydrographique). Cependant une classification individuelle de ces paramètres est possible.

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Densité de cours d’eau La densité de cours d’eau correspond au rapport de la longueur de cours d’eau à la surface de la zone hydrographique (km/km2). Elle a été calculée en utilisant les des tronçons hydrographiques définis dans la BD Carthage 2010.

Des classes de densité de cours d’eau sont déterminées via une classification hiérarchique (Annexe 10 : calcul de densité et programme du logiciel statistique R). On obtient trois classes pour la région Bourgogne (Figure 11) :

- Classe 1 : densités faibles (moyenne du groupe quatre fois plus petite que la moyenne globale) ;

- Classe 2 : densités moyennes (valeur proche de la moyenne des densités) ;

- Classe 3 : densités fortes (moyenne 1,5 fois la valeur de la moyenne globale).

La probabilité de trouver des situations de ruissellement par saturation étant plus forte dans les zones à forte densité du réseau hydrographique, ces zones ont fait l’objet d’une étude plus approfondie.

Figure 11 : Classification hiérarchique de la densité des cours d’eau par zone hydrographique Densité des plans d’eau Le rapport surfacique des espaces en eau sur la surface de la zone hydrographique est calculé à partir des données d’hydrographie surfacique issues la BD Carthage 2010. Suite à la classification hiérarchique, il est difficile de réellement différencier de façon nuancée les

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différentes classes obtenues. En effet, les densités les plus importantes sont souvent associées à des zones alluviales proches des lits de cours d’eau et les valeurs associées peuvent ne pas être spécifiques à des plans d’eau indépendants (les données d’hydrographie surfacique comprennent en effet des plans d’eau, des bassins, des réservoirs, mais aussi des bassins portuaires et certains cours d’eau). Afin d’éviter ce biais, les surfaces correspondant aux fleuves, rivières et cours d’eau n’ont pas été prises en compte : les objets de type « cours d’eau » ou ayant dans leur toponymie les noms « rivière » ou « fleuve » ont été retirés de l’étude. La classification reste cependant peu satisfaisante.

C’est pourquoi une classification basée uniquement sur la surface en eau par zone hydrographique, sans prise en compte de la surface de cette dernière, a été privilégiée. En effet, la classification hiérarchique correspondante est plus cohérente avec la création de 3 classes (Figure 12) :

- Classe 1 : zones hydrographiques avec peu de surface de plan d’eau ;

- Classe 2 : zones hydrographiques avec des surfaces en eau se rapprochant de la moyenne calculée pour l’ensemble des zones hydrographiques ;

- Classe 3 : zones hydrographiques avec des surfaces en eau significativement plus importantes que la moyenne.

Ce classement peut en particulier aider à déterminer les zones correspondant aux différents milieux récepteurs des scénarios (tels qu’ils ont été définis par FOCUS au niveau européen) : une zone avec une forte densité de cours d’eau est plus propice à un scénario « ruisseau » ou « fossé » et une zone avec une forte densité de plans d’eau sera plus propice à un scénario de type « mare ». La présence de fossés n’a pu être étudiée à cette échelle par manque de cartes disponibles. Celle-ci est éventuellement visible sur les cartes topographiques IGN à l’échelle 1/50 000 avec distinction entre réseau permanent et temporaire. Les observations de terrain (échelle cadastrale 1/2 500) mettent en évidence l’insuffisance de la description des cartes topographiques.

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Figure 12 : Classification hiérarchique des surfaces en eau par zone hydrographique Surface de la zone hydrographique Ce critère ne permet pas à lui seul d’obtenir une classification exploitable car il reflète en réalité la topographie du milieu (ce découpage est issu d’un modèle numérique de terrain). Il ne peut donc être exploité en tant que tel pour les caractères hydrographiques. Cependant il apparaît tout de même en relation avec la densité de cours d’eau.

5.2.3. Sélection des paramètres de paysage et de topographie Paramètres topographiques Comme l’ont fait les études décrites précédemment, la pente doit nécessairement être intégrée au modèle mais, à l’échelle considérée, l’attribution d’une valeur de pente moyenne à des entités telles que des UCS n’a pas vraiment de sens.

Cependant la connotation géomorphologique des UCS des cartes IGCS conduit à s’intéresser à leur position dans le bassin versant (plateau, versant ou thalweg) en tant qu’élément déterminant des zones contributives au ruissellement. Pour étudier ces paramètres, la position topographique des UCS a été définie via différents moyens. Les noms des UCS ont été utilisés pour définir leur position quand celle-ci était indiquée. Ces positions ont été vérifiées à l’aide du modèle numérique d’élévation (ASTER GDEM) et du Géoportail IGN (cartes topographiques à l’échelle 1/25 000). De même, la position topographique des UCS dont il n’est pas fait mention dans le nom a été déterminée par l’examen des courbes de niveau des cartes du Géoportail IGN.

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La structure simplifiée de la topographie ainsi créée montre une bonne corrélation avec le modèle numérique d‘élévation. Il est ainsi possible de situer une UCS en fonction de sa position topographique en combinant les moyens suivants : noms des UCS, courbes de niveau à l’échelle 1/25 000 du Géoportail IGN et modèle numérique d’élévation ASTER GDEM pour vérification.

Le calcul de pente effectué à partir du modèle numérique d’élévation à l’aide de l’outil « Grid Analyser » sous MapInfo montre logiquement une relation entre la surface des UCS en versant et l’intensité de la pente. En effet, une zone avec des versants courts (par exemple, les entailles des plateaux bourguignons) présente des pentes plus abruptes que les zones similaires plus étendues (par exemple, les ondulations en bordure de Saône).

La couche correspondant aux UCS caractérisées par leur position topographique a ensuite été superposée à celle des zones hydrographiques. Les pourcentages relatifs à chaque position (plateau, versant, thalweg) au sein des zones hydrographiques ont été calculés. Afin de pouvoir inclure le maximum de zones hydrographiques relatives à un département (exemple de la Côte d’Or), les zones hydrographiques situées sur deux départements n’ont été incluses dans l’étude que si au moins 60 % de leur surface se trouvait dans le département étudié. Les pourcentages calculés sur ces zones sont alors relatifs à la surface de la zone hydrographique qui se trouve effectivement dans le département. Une classification hiérarchique sur le département de la Côte d’Or a permis d’obtenir 3 classes (Figure 13) : une classe présentant une surface en plateau supérieure à la moyenne, une classe présentant une surface en versant supérieure à la moyenne, et enfin une classe présentant à la fois une surface en versant et en thalweg supérieure à la moyenne.

Figure 13 : Classification hiérarchique des zones hydrographiques en fonction des rapports surfaciques liés à chaque structure topographique (topo_1 : plateau ; topo_2 : versant ; topo_3 : thalweg). Ces classes sont bien corrélées avec le découpage en régions naturelles (Figure 14), ce qui permet d’envisager deux niveaux de découpage et d’agrégation des résultats à cette échelle : les régions naturelles d’une part et les zones hydrographiques d’autre part. Ceci permet notamment de lier des paramètres géomorphologiques (région naturelle) et hydrographiques (zones hydrographiques). Cependant, cette correspondance n’est pas parfaite : la dépression liasique de l’Auxois se distribue en effet dans deux classes distinctes.

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Régions Naturelles

La plaine de Saône et le DijonnaisLes plateaux calcaires bourguignonsLa dépression liasique de l'AuxoisLe Morvan et ses marges

classification hiérarchique des zones hydrographiquesclasse 1 : plateaux dominantsclasse 2 : versants et thalwegs dominantsclasse 3 : versants dominants

Figure 14 : Comparaison du découpage en régions naturelles et de la classification hiérarchique des zones hydrographiques basée sur la topographie Des précisions complémentaires peuvent être apportées sur la forme UCS (concavité, convexité, présence d’ondulation ou de bombements, etc.) par l’utilisation des données relatives au type de surface. Ces renseignements ne permettent pas d’agréger de façon satisfaisante les données à l’échelle 1/250 000 mais aident, dans une zone donnée, à mieux les caractériser.

Ouverture du paysage Dans la base de données IGCS, l’ouverture du paysage est caractérisée à l’échelle de l’UCS à l’aide d’informations sur le type de paysage agricole. Un classement des UCS en fonction du type paysager a été effectué sur la base des codes « type de paysage agricole » de la base DoneSol. Les UCS sont alors classées selon la présence de haies ou non et de leur densité. Ceci apporte globalement des informations complémentaires sur le fonctionnement hydraulique du versant et le niveau de protection du milieu aquatique, compte tenu de l’effet de ralentissement des écoulements de certaines structures du paysage (haies, talus, etc.) et de la limitation de la lame d’eau ruisselante. La Figure 15 illustre l’ouverture du paysage en Côte d’Or symbolisée par la structure du paysage : plus le paysage est bocager, plus il est fermé.

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Ouverture du paysagePaysage bocager typiquePaysage bocager dégradéPaysage avec clôtures mortesPaysage ouvert (openfield)Paysage mixte

Figure 15 : Ouverture du paysage en Côte d’Or en lien avec la structure du paysage En Côte d’Or, le paysage est plus fermé dans l’Auxois et les marges du Morvan que sur les plateaux bourguignons ou dans la vallée de la Saône, ce qui correspond bien au type d’occupation des sols par l’activité agricole. Si le rôle effectif sur le ruissellement des éléments du paysage liés à son degré d’ouverture ou de fermeture doit plus logiquement être appréhendé à l’échelle du parcellaire, l’information donnée à l’échelle 1/250 000 a son intérêt dans la démarche typologique que l’on étudie.

5.2.4. Occupation du sol Dans le contexte d’évaluation des risques pour le milieu aquatique consécutif à l’utilisation des produits phytosanitaires, les zones de ruissellement potentiel sélectionnées à l’aide des informations décrites précédemment doivent être mises en relation avec l’occupation des sols et l’activité agricole. La description de l’occupation des sols par Corine Land Cover 2006 (échelle 1/100 000) est utilisée. Les zones occupées par les grandes cultures sont sélectionnées dans les départements étudiés au moyen des codes descriptifs à trois chiffres de la nomenclature de Corine Land Cover 2006. Elles correspondent en Côte d’Or et en Saône-et-Loire à des terres arables hors périmètres d'irrigation (code 211), des cultures annuelles associées à des cultures permanentes (code 241), des systèmes culturaux et parcellaires complexes (code 242), et des surfaces essentiellement agricoles, interrompues par des espaces naturels importants (code 243). L’intersection des polygones correspondants de Corine Land Cover avec la couche relative aux UCS permet de sélectionner 93 UCS d’intérêt en Côte d’Or et 102 UCS en Saône-et-Loire.

Dans l’objectif de définition de situations-types et de création de scénarios, l’occupation du sol est un facteur déterminant puisque conditionnant l’intérêt d’un scénario. C’est pourquoi, la couche Corine Land Cover 2006 est superposée à celles relatives aux indicateurs d’hydromorphie et de battance pour sélectionner les zones d’intérêt correspondant aux grandes cultures.

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Les cultures pérennes, essentiellement la vigne en Bourgogne, ne sont pas incluses dans cette étude dans la mesure où elles occupent des territoires spécifiques (cuestas de Bourgogne) dont les grandes cultures sont exclues. Suite à cette segmentation du territoire, que l’on retrouve également dans d’autres régions viticoles, le ruissellement en zone de vignoble fera l’objet d’une étude spécifique en parallèle du développement de scénarios pour les eaux souterraines (projet FROGS v2) qui utilisera très probablement la description des sols au moyen des cartes IGCS.

5.2.5. Regroupement des informations La zone hydrographique, de par sa relation avec des structures morphologiques et le réseau hydrographique, apparaît comme un niveau d’agrégation intéressant pour définir des zones d’intérêt permettant d’atteindre l’échelle du petit bassin versant amont proche du système environnemental de l’évaluation de type FOCUS. La région naturelle et la petite région naturelle étant des éléments de regroupement géomorphologique, la bonne adéquation du découpage en zones hydrographiques avec ces éléments permet de confirmer le potentiel d’utilisation de ce zonage à l’échelle 1/250 000. Néanmoins, l’échelle de l’UCS reste la plus adéquate pour décrire localement les situations.

5.3. Sélection de zones d'intérêt pour l'étude à l’échelle du petit bassin versant 5.3.1. Choix des zones d’intérêt Les différentes couches d’information ainsi regroupées permettent d’identifier les situations d’intérêt par superposition de zones répondant aux critères suivants :

- Indicateurs de ruissellement potentiel (hydromorphie ou battance) dans l’entité UCS ;

- Cours d’eau amont ou mare dans l’entité zone hydrographique ;

- Zones cultivées (grandes cultures) associées aux deux précédentes dans les polygones Corine Land Cover.

Dans les zones sélectionnées, les situations-types sont caractérisées plus spécifiquement à l’échelle du petit bassin versant amont à l’aide d’informations relatives aux UCS concernées. Il est logique de trouver à ce niveau des UCS associées à une position topographique donnée (thalweg, versant et éventuellement plateau).

5.3.2. Définition du petit bassin versant La création de petits bassins versants à partir du modèle numérique d’élévation ASTER GDEM à l’aide du logiciel de SIG GRASS (par défaut de l’outil correspondant dans MapInfo) montre une bonne adéquation avec les zones hydrographiques et peut donc servir de point de départ. La superposition avec les UCS d’intérêt définies à l’échelle 1/250 000 permet dans un premier temps de sélectionner les petits bassins versants dont l’étude doit être affinée.

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6. Typologie à l'échelle 1/250 000 : description du paysage et du ruissellement associé

6.1. Méthode d’agrégation des paramètres Dans le cadre actuel établi pour l’évaluation du risque, notre démarche doit aboutir à des situations types définies à une échelle compatible avec le système environnemental simplifié FOCUS. Implicitement, il convient d’intégrer les différents niveaux étudiés à diverses échelles jusqu’aux différents éléments du paysage susceptibles d’influencer le ruissellement.

Les situations de ruissellement potentiel sont déterminées à partir de critères purement qualitatifs (propriétés des sols, position topographique, etc.), attributs d’entités géographiques comme les UCS et combinés par des règles logiques (présence ou absence, union et intersection). Dans la démarche envisagée, il a été décidé de ne pas utiliser de méthode numérique d’agrégation par classes (méthode de scores) pour la combinaison des facteurs de genèse du ruissellement. En effet, lorsque cela est pertinent, si certaines caractéristiques peuvent être avantageusement décrites à l’aide d’une discrétisation par classes (hydromorphie, densité du réseau hydrographique, etc.), leur combinaison par une méthode multi-critères, certes d’emploi commode mais essentiellement empirique, procède d’une simplification caricaturale des processus qui la rend peu apte à refléter correctement les mécanismes mis en jeu. En comparaison, la richesse des informations des cartes IGCS a conduit à privilégier une démarche reposant sur la superposition des couches d’information définies précédemment à l’échelle 1/250 000 sans hiérarchiser a priori les critères favorisant la genèse du ruissellement, ni ceux relatifs à la description du paysage. Ceci n’interdit pas de les associer selon des relations hiérarchiques du type « si…, alors » respectant les mécanismes mis en jeu.

On peut ainsi caractériser et schématiser des situations contrastées en proposant l’utilisation des typologies suivantes :

- Une typologie spécifique au sol (Figure 16)

- Une typologie spécifique de l’hydrographie (Figure 17)

- Une typologie spécifique à la topographie et au paysage (Figure 18)

- La sélection de l’occupation du sol (Figure 17)

Résultant d’une réflexion prospective et imaginés sur une zone donnée restreinte, ces schémas demandent à être éprouvés sur des territoires couvrant une large plage de variation pour bien appréhender leur intérêt et leurs limites.

6.2. Caractérisation d’une situation à partir des différentes couches d’information

L’utilisation des typologies précédentes permet d’aboutir à de grandes diversités de situations. Cependant, certaines zones présentant des caractéristiques communes en termes de fonctionnement hydraulique peuvent être définies. C’est notamment le cas des grands ensembles contrastés que sont les Plateaux Bourguignons, la partie Nord de l’Auxois ou encore la Bresse. Ces trois régions naturelles illustrent la diversité des situations qu’il est nécessaire d’évaluer et comment les informations de la base DoneSol contribuent largement à les caractériser.

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Figure 16 : Typologie des sols susceptibles de générer du ruissellement

Figure 17 : Typologies relatives au milieu récepteur et à l’occupation du sol

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Figure 18 : Typologie relative à la morphologie du paysage

6.3. Exemples de situations de ruissellement en Bourgogne 6.3.1. La Bresse La commune de la Chapelle Saint-Sauveur (code INSEE : 71093) a été choisie comme exemple en raison d’une structuration du milieu typique de la Bresse et d’une situation favorable au ruissellement d’après l’analyse effectuée à l’échelle 1/250 000. A partir des différentes informations collectées, il est possible de schématiser le type de ruissellement rencontré dans cette partie de la petite région naturelle appelée « Bresse Chalonnaise» (Figure 19) : un ruissellement résultant principalement de l’hydromorphie et, dans une moindre mesure, de la battance des sols. La saturation temporaire est liée à la présence d’une nappe perchée et d’un horizon argileux à un peu moins d’un mètre de profondeur.

La densité importante en cours d’eau, mais également la présence de nombreux plans d’eau et de fossés, conduit à inclure les trois types de milieux récepteurs dans le schéma d’évaluation.

L’importance de ce type de situation à l’échelle de la petite région naturelle a été évaluée par le calcul du rapport surfacique entre les UCS concernées et la petite région naturelle à laquelle elles appartiennent. Selon ce calcul, le schéma de la Chapelle Saint-Sauveur est représentatif d’au moins 25 % de la Bresse Chalonnaise. En effet, d’autres combinaisons existantes d’UCS pourraient présenter les mêmes caractéristiques et donc faire augmenter cette proportion.

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Figure 19 : Schéma de ruissellement en Bresse (La Chapelle Saint-Sauveur) 6.3.2. Les plateaux bourguignons La situation de la commune de Chanceaux (code INSEE : 21142) a été retenue car présentant des critères satisfaisants en termes d’occupation du sol et de représentativité des UCS au sein de la région naturelle des Plateaux Bourguignons (Figure 20). Les plateaux bourguignons présentent une hydromorphie faible voir absente et une faible battance. Ainsi le ruissellement éventuel sera principalement de surface dans les UCS de versant correspondant aux entailles des cours d’eau dans les plateaux, avec un rôle aggravant de la pente et de l’ouverture du paysage.

Mares et fossés étant absents, le schéma d’évaluation de type cours d’eau est retenu malgré la densité relativement faible du réseau hydrographique (faible densité liée à la présence d’une roche mère calcaire).

Le calcul du rapport surfacique entre les UCS concernées et la petite région naturelle permet d’estimer ce schéma comme étant représentatif d’au moins 40 % de la petite région naturelle appelée « Les Plateaux du Châtillonnais ».

La surface ruisselante correspondante ne représente qu’environ 10 % de la petite région naturelle.

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Figure 20 : Schéma de ruissellement sur les plateaux bourguignons (Chanceaux)1 6.3.3. L’Auxois Dans l’Auxois, la situation de la commune de Corrombles (code INSEE : 21198) a été retenue (Figure 21) en raison des caractéristiques de battance et d’hydromorphie des sols, bien qu’elle soit de type secondaire. Celle-ci correspond à un excès et une saturation en eau qui peuvent résulter de la présence d’une nappe perchée temporaire (UCS 73) ou d’une imbibition capillaire (UCS 74) selon les UCS considérées. De plus, la présence d’un horizon argileux empêchant la pénétration de l’eau favorise le ruissellement par saturation. Ainsi du ruissellement hortonien et du ruissellement par saturation sont potentiellement présents. La faible densité de plans d’eau et la densité importante de cours d’eau conduit à un schéma d’évaluation de type cours d’eau. Cette situation est représentative d’au moins 63 % de la petite région naturelle appelée « Terre-Plaine et Auxois sud ».

1 Sur ce schéma, ainsi que sur les autres schémas de ce chapitre, les flèches ne représentent en aucun cas l’intensité du ruissellement. Par ailleurs, l’infiltration dans le sol n’est pas représentée, seuls les écoulements en surface et sub-surface étant indiqués.

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Figure 21 : Schéma de ruissellement dans l'Auxois (Corrombles)

6.4. Limites de la démarche 6.4.1. Disponibilité des informations Les limites de ce travail résultent en partie de la disponibilité des informations utilisées. La démarche proposée repose principalement sur les données de type IGCS pour lesquelles Bayer CropScience a signé une convention et sur celles appartenant au domaine public. La plupart des sources de données existantes souffrent d’un certain nombre d'approximations et sont pour la plupart incomplètes. Le programme IGCS devrait à relativement court terme couvrir l'ensemble du territoire. En dépit de ces lacunes, l’identification des situations types de ruissellement paraît tout à fait accessible.

6.4.2. Validité de la démarche La démarche proposée est construite principalement à partir de la description des sols qui réalise actuellement le meilleur compromis entre la qualité des informations requise pour caractériser la genèse du ruissellement (échelle 1/250 000) et une couverture suffisante du territoire.

Les schémas typologiques présentés sont issus de l’analyse des sols d’une seule région, la Bourgogne, où sont identifiées principalement des situations de ruissellement résultant de l’hydromorphie. A titre de vérification il convient d’appliquer la démarche aux régions où des zones de ruissellement bien connues sont présentes et de procéder aux ajustements nécessaires.

La robustesse de la démarche ne dépend pas vraiment de la manière avec laquelle les informations sont agrégées dans la mesure où elles ne sont ni transformées ni combinées artificiellement. Le ruissellement potentiel est identifié directement à partir des informations de la carte des sols et dépend donc majoritairement de la qualité de celle-ci. L’intérêt majeur de l’utilisation des cartes IGCS résulte du concept de pédopaysage qui associe des types de sol à une position dans le paysage et à leur occupation. L’intérêt de ces cartes est largement souligné

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dans le document d’évaluation du GIS Sol qui recommande une meilleure valorisation de ces données par un plus grand nombre d’utilisateurs, dont l’ONEMA (Chevassus-au-Louis B. et Rinié E., 2011).

Enfin, les limites inhérentes à une méthode principalement cartographique sont atténuées par un souci de réalisme largement inspiré par les méthodes de gestion du risque et en particulier les démarches de diagnostic environnemental du CORPEN. C’est la raison pour laquelle le Cemagref a été associé à cette réflexion sur l’évaluation affinée du risque qui peut avantageusement bénéficier de l’expérience des gestionnaires du risque (Gril et al., 2010).

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7. Conclusions et perspectives 7.1. Principaux résultats Cette étude permet d’évaluer l’intérêt et les limites des informations disponibles à diverses échelles pour déterminer des situations types de ruissellement dans l’espace cultivé (cultures arables principalement). Cette étape est un préalable indispensable à un jugement sur la pertinence des scénarios européens FOCUS d’évaluation du risque pour les eaux de surface lorsqu’ils sont utilisés dans les évaluations nationales et à la construction de scénarios nationaux adaptés au cas où ils seraient requis.

A petite échelle (1/1 000 000), on dispose d’indicateurs de genèse du ruissellement (battance et hydromorphie des sols) qui permettent de reconnaître les grand bassins culturaux concernés (val de Saône, bassin parisien, Pays de Caux, bassin de l’Adour, etc.). Cette identification est néanmoins très éloignée du schéma d’évaluation des risques à l’interface entre la parcelle cultivée et le milieu aquatique.

Les cartes IGCS (1/250 000) fournissent des informations particulièrement riches sur la contrainte d’excès d’eau et la battance des sols dans la description des unités typologiques. L’organisation des informations selon des entités géomorphologiques emboîtées (région naturelle, petite région naturelle, unités cartographiques de sols associées à la structure du milieu du type plateau, versant ou talweg) permet d’identifier les zones concernées par un ruissellement potentiel. Les informations sur l’occupation du sol dans les unités cartographiques complétées par celles de Corine Land Cover 2006 permettent de focaliser les travaux sur l’espace cultivé. La région Bourgogne a fait l’objet d’une étude à cette échelle où les situations de ruissellement identifiées sont principalement liées à l’hydromorphie des sols.

Le placement de ces entités géomorphologiques dans les zones hydrographiques de la BD-Carthage permet de les associer au réseau hydrographique mais l’échelle n’est pas encore suffisamment fine par rapport à celle du système d’évaluation FOCUS. La carte topographique à l’échelle 1/25 000 est nécessaire pour analyser les situations à l’échelle du petit bassin versant amont, avec la prise en compte des différences possibles résultant de la présence d’un réseau hydrographique temporaire fonctionnel en période d’eau excédentaire.

Les pédopaysages et les différentes zones décrites de la carte IGCS s’organisent bien dans la zone hydrographique selon leurs caractéristiques géomorphologiques (plateau, versant, talweg) mais révèlent des contrastes importants. La zone hydrographique peut se révéler homogène (par exemple celles de la Bresse) ou au contraire inclure des milieux au comportement hydrologique différent, par exemple un versant relié à une plaine alluviale (versants en bordure de la plaine de la Saône).

L’examen des surfaces concernées par un ruissellement potentiel conduit d’apprécier l’importance de la situation identifiée. En Bresse par exemple, les unités cartographiques montrant des caractéristiques favorables au ruissellement couvrent l’ensemble de la zone hydrographique. A l’inverse, sur les plateaux bourguignons, les plateaux à infiltration dominante occupent la plus grande partie de la zone hydrographique et seules les entailles des cours d’eau (versant et talweg) sont concernées par un ruissellement potentiel.

Enfin, l’échelle cadastrale (1/2 500) correspond à celle du système d’évaluation FOCUS à l’interface entre la parcelle et le milieu aquatique et des observations de terrain des diagnostics CORPEN. Six exemples de situations de ruissellement dans de petits bassins versants amont ont été identifiées en Bresse et ont été visitées. Même si les conditions n’étaient pas favorables à l’examen de la circulation de l’eau excédentaire en raison de la période de la visite, les observations ont permis de bien appréhender la géométrie des interfaces entre parcelles,

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fossés, ruisseaux et mares dans une situation où les symptômes de ruissellement étaient manifestes.

En conclusion, l’examen des informations descriptives du milieu disponibles permet de retenir les paramètres pertinents à diverses échelles dans la détermination de situations types de ruissellement en France. Compte tenu de l’écart considérable entre l’échelle des indicateurs de genèse du ruissellement (battance et hydromorphie à 1/1 000 000) et celle de la parcelle en interface avec le milieu aquatique, les liens entre différents niveaux d’investigation ont été étudiés sur la région Bourgogne. Cette démarche qualitative a permis de reconnaître les zones concernées par le ruissellement : Bresse, Auxois. Elle doit certainement être approfondie pour se prononcer sur des zones complexes de plus faible surface.

7.2. Performances et limites de la démarche L’examen approfondi d’une seule région où les situations de ruissellement résultent principalement de l’hydromorphie ne suffit pas à couvrir la diversité du territoire. Il est souhaitable d’éprouver la démarche en l’appliquant à d’autres zones, par exemple la région Ile-de-France où les données sont disponibles. L’analyse n’a pu être réalisée par manque de temps.

La démarche proposée est principalement qualitative et elle conduit à identifier des situations de ruissellement potentiel, sans renseigner sur la réalité et l’intensité du phénomène. Hormis quelques territoires qui ont fait l’objet de suivis quantitatifs, par exemple le Pays de Caux, le Massif Armoricain (sur le site expérimental de La Jaillière notamment), le Beaujolais (site de la Morcille), le vignoble alsacien (site de Rouffac) et languedocien (site de Roujan), les mesures sont peu nombreuses. Une estimation quantitative de la lame de ruissellement dans les différentes situations pourrait être entreprise par modélisation à partir des informations descriptives des unités typologiques de sols. Le choix du modèle 1-D à utiliser est critique compte tenu de la formalisation souvent déficiente du processus. Une version récente et non réglementaire de modèles comme MACRO ou PEARL où le ruissellement est mieux évalué qu’avec PRZM est à utiliser de préférence.

7.3. Perspectives Cette étude permet d’envisager les tâches nécessaires à l’amélioration de l’évaluation du risque par ruissellement à divers termes.

A court terme, la carte des sols à l’échelle 1/1 000 000 permet de juger la pertinence des quatre scénarios FOCUS. Cette pertinence concerne principalement les sols et, dans la mesure où la correspondance est acceptable, l’évaluation des risques peut être améliorée par l’adaptation régionale des chroniques météorologiques utilisées dans les simulations. Une adaptation des sols des scénarios pourrait être nécessaire si la prise en compte des situations françaises par les scénarios FOCUS retenus s’avère insuffisante.

A moyen terme, des scénarios peuvent être construits sur la base des informations des cartes IGCS à l’échelle 1/250 000. Il est difficile d’estimer le nombre de situations types existantes compte tenu de la complexité observée dans cette étude dans une seule région. Néanmoins la prise en compte des situations couvrant une surface importante pourrait refléter la diversité des situations de manière satisfaisante.

L’effort nécessaire à la création de scénarios nationaux est certainement important et il faut le mettre en regard de l’amélioration attendue du système d’évaluation de type FOCUS. La marge de progrès risque d’être entravée par l’utilisation du modèle PRZM qui constitue le facteur limitant des performances de l’évaluation. En conséquence, il serait convenable d’étudier ce point sans contrainte de modélisation et faire appel aux moyens les plus adaptés pour

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représenter les phénomènes de manière réaliste, au-delà du système d’évaluation FOCUS. En effet, la contribution des écoulements sur le versant et de sub-surface, le drainage par drains enterrés souvent présents dans des conditions de ruissellement, l’influence des éléments du paysage suggèrent d’intégrer tous ces phénomènes dans un système à l’échelle du petit bassin versant où une formalisation plus cohérente permettrait une bonne utilisation des informations décrites dans cette étude, notamment à l’échelle 1/250 000. Un tel projet a principalement du sens dans un contexte de gestion du risque et d’aménagement mais il ne manquerait pas d’alimenter utilement la réflexion sur la manière d’améliorer l’évaluation du risque au niveau national.

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Règlement (CE) N°1107/2009 du Parlement Européen et du Conseil du 21 octobre 2009 concernant la mise sur le marché des produits phytopharmaceutiques et abrogeant les directives 79/117/CEE et 91/414/CEE du Conseil

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Annexe 1 : L’homologation des produits phytosanitaires L’homologation des produits phytosanitaires est régie par le règlement (CE) N°1107/2009. Ce règlement remplace la directive 91/414/CEE depuis le 14 juin 2011. Il instaure une évaluation zonale en Europe qui est découpée en trois zones (Figure 1) :

- Zone Nord (Danemark, Estonie, Lettonie, Lituanie, Finlande, Suède)

- Zone Centre (Allemagne, Autriche, Belgique, Irlande, Luxembourg, Hongrie, Pays-Bas, Pologne, République tchèque, Roumanie, Slovénie, Slovaquie, Royaume-Uni) ;

- Zone Sud (Bulgarie, Chypre, Espagne, France, Grèce, Italie, Malte, Portugal).

Le découpage zonal de l'Europe pour l'homologation des produits phytosanitaires L’autorisation de mise sur le marché d’un produit phytopharmaceutique (AMM) intervient au terme d’un processus strict d’évaluation portant sur la substance active à l’échelle européenne d’une part, et sur le produit pharmaceutique contenant cette substance à l’échelle européenne d’autre part.

Ainsi, le processus d’homologation peut se résumer de la façon suivante :

Les substances actives ainsi que les autres substances pouvant se trouver dans un produit phytosanitaire (phytoprotecteurs et synergistes) sont évaluées individuellement au niveau européen par un Etat membre appelé « Etat-membre rapporteur ». L’approbation de la substance active n’a lieu qui si celle-ci répond à un certain nombre de critères définis dans l’Annexe II du règlement en matière d’incidence sur la santé humaine, de devenir et comportements des substances dans l’environnement, d’écotoxicologie et d’efficacité. Dans le cadre de cette annexe, les risques toxicologiques, écotoxicologiques et environnementaux sont

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évalués pour une ou plusieurs utilisations représentatives. Si le dossier d’évaluation est jugé recevable alors la substance peut être approuvée.

Afin de pouvoir commercialiser un produit phytosanitaire, une demande d’autorisation de mise sur le marché (AMM) doit être faite pour chaque Etat membre concerné. L’examen de cette demande est fait par zone : un Etat-membre examine cette demande dans un délai de 12 mois pour l’ensemble des pays concernés de la zone. Le rapport d’évaluation issu de cet examen est ensuite mis à disposition des autres Etats membres qui accordent ou refusent l’autorisation de mise sur le marché national dans les 120 jours qui suivent. En France, l’organisme chargé des évaluations est l’Agence Nationale de Sécurité Sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES).

Afin d’être autorisé, le produit à commercialiser doit respecter un certain nombre de règles. Entre autres, il ne doit comporter que des substances (substance active, synergiste, phytoprotecteur) autorisées précédemment et doit être jugé efficace et sans effet inacceptable pour la santé humaine et l’environnement. Les principes d’évaluation et d’autorisation de ces produits reprennent les exigences de l’Annexe VI de la directive 91/414/CEE :

- Evaluation des propriétés chimiques et physiques des produits,

- Méthodes d’analyse,

- Evaluation de l’impact sur la santé humaine et animale du produit et de ses résidus,

- Evaluation de l’incidence sur l’environnement (devenir et dispersion dans l’environnement et impacts sur les espèces non-cibles)

- Evaluation de l’efficacité du produit,

- Vérification de l’absence d’effets inacceptables sur les végétaux.

Références bibliographiques Règlement (CE) N°1107/2009 du Parlement Européen et du Conseil du 21 octobre 2009

concernant la mise sur le marché des produits phytopharmaceutiques et abrogeant les directives 79/117/CEE et 91/414/CEE du Conseil. Journal Officiel de l’Union européenne, L 309 ; 24 novembre 2009.

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Annexe 2 : Combinaison des différents modèles d’évaluation dans le schéma d’évaluation FOCUS

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Annexe 3 : Localisation des scenarios européens d’évaluation du risque pour les eaux de surface

Localisation des 10 scénarios européens utilisés pour le calcul des PEC dans les eaux de surface. - D : scénarios utilisés pour le drainage,

- R : scénarios utilisés pour le ruissellement.

Références bibliographiques FOCUS, 2003

FOCUS Surface Water Scenarios in the EU Evaluation Process under 91/414/EEC FOCUS Working Group on Surface Water Scenarios, SANCO/4802/2001-rev.2 final, May 2003.

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Annexe 4 : Caractéristiques des scénarios FOCUS de ruissellement

Scénario R1 R2 R3 R4 Nom Weiherbach Valadares Ozzano Roujan Climat Tempéré

Précipitations modérées

Tempéré chaud, très fortes précipitations

Tempéré chaud, fortes précipitations

Méditerranéen chaud, précipitations modérées

Texture du sol (classification USDA)

Silt loam Sandy loam Clay loam Sandy clay loam

Type de milieu récepteur

Mare, rivière Rivière Rivière Rivière

Paysage Pentes douces à modérée, ondulations

Pentes raides, Collines terrassées

Collines en pente modérée avec quelques terrasses

Collines en pente modérée avec quelques terrasses

Cultures -Céréales d’hiver -Colza d’hiver et de printemps -betterave sucrière -pomme de terre -féverole -légumes -légumineuses -maïs -vigne -fruits à pépins/fruits à noyau -tournesol -houblons

-herbe -pomme de terre -féveroles -légumes -légumineuses -maïs -vigne -fruits à pépins / fruits à noyau

-herbe -céréales d’hiver -colza d’hiver -betterave sucrière -pommes de terre -féveroles -légumes -légumineuses -maïs -vigne -fruits à pépins / fruits à noyau -tournesol -soja -tabac

-céréales d’hiver et de printemps -féveroles -légumes -légumineuses -maïs -vigne -fruits à pépins / fruits à noyau -tournesol -soja -agrumes -olive

Références bibliographiques FOCUS, 2003

FOCUS Surface Water Scenarios in the EU Evaluation Process under 91/414/EEC FOCUS Working Group on Surface Water Scenarios, SANCO/4802/2001-rev.2 final, May 2003.

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Annexe 5 : Organisation de la base sémantique DoneSol version 2.0

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Annexe 6 : Cartes utilisées pour la détermination des zones de battance : 1/1 000 000)

Carte de la battance construite par l’INRA Infosol d’Orléans (projet MESALES)

Indice de battance par canton supérieur ou égal à 2 entre 1,8 et 2 entre 1,6 et 1,8 entre 1,4 et 1,6 inférieur à 1,4

Carte de la battance construite par calcul de l’indice de battance (données cantonales de la BDAT)

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Classe de battance battance très faible

Canton présentant une texture à tendance limoneuse

battance faiblebattance moyenne

battance forte battance très forte

Carte de la battance construite d’après le triangle des textures (Annexe 7) (données cantonales de la BDAT)

Sélection des cantons présentant une texture limoneuse en surface (données cantonales de la BDAT)

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Annexe 7 : Triangle des textures utilisé pour définir la battance

Références bibliographiques Cerdan O., Le Bissonnais Y., Souchère V., King C., Antoni V., Surdyk N., Dubus I., Arrouays D.,

Desprats JF. 2006. Guide méthodologique pour un zonage départemental de l’érosion des sols. Rapport n°3 : Synthèse et recommandations générales. Rapport BRGM-RP-55104-FR, 85 p., 24 illustrations.

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Annexe 8 : Carte de France simplifiée de l’hydromorphie (basée sur la carte de l’hydromorphie à l’échelle des petites régions naturelles (Lagacherie)

Hydromorphie des solsClasse d'hydromorphie

Zones avec Petites Régions Naturelles hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles moyennement hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles ponctuellement hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles localement hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles non hydromorphes

Références bibliographiques Lagacherie P., 1987

« Carte de France de l’hydromorphie à l’échelle des Petites Régions Naturelles » INRA-Science du Sol, 1987.

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Annexe 9 : Correspondance entre le zonage en hydro-écorégions (niveau 2) et les cartes de battance, d’hydromorphie et géologique

HER de niveau 2

Classes de battancetrès faiblefaiblemoyennefortetrès forte

Carte des hydro-écorégions de niveau 2 superposée à la carte de la battance issue de la Base de Données Générale des Sols de France (échelle 1/1 000 000)

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Hydromorphie des solsClasse d'hydromorphie

Zones avec Petites Régions Naturelles hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles moyennement hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles ponctuellement hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles localement hydromorphesZones avec Petites Régions Naturelles non hydromorphes

Carte des hydro-écorégions de niveau 2 superposée à la carte de simplifiée l’hydromorphie a l’échelle des petites régions naturelles (Lagacherie)

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Carte des hydro-écorégions de niveau 2 superposée à la Carte Géologique de la France Carte géologique de la France à l’échelle 1/1 000 000 ; BRGM, 1996.

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Annexe 10 : Calcul des densités de cours d’eau par zone hydrographique Requête SQL utilisée pour le calcul de la longueur de cours d’eau par zone hydrographique :

Requête SQL utilisée pour le calcul de la surface de la zone hydrographique :

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Après calcul du rapport entre la longueur de cours d’eau et de la surface de la zone hydrographique, le programme suivant a été utilisé sous R pour établir une classification hiérarchique :

setwd ("D:/GCLVG/Personal Data/R/ZH") ZH_Hydro<-read.table("ZH_Hydro_longueursurf.csv",sep=";",header=T,row.names=1) library(cluster) classif<-(agnes(scale(ZH_Hydro[,1]), method="ward")) classif plot(classif, xlab="ZH") classif2<-as.hclust(classif) plot(rev(classif2$height),type="h",ylab="hauteurs") classes<-cutree(classif,k=3) ZH_Hydro.comp<-cbind.data.frame(ZH_Hydro,as.factor(classes)) colnames(ZH_Hydro.comp)[2]<-"classe" library(FactoMineR) catdes(ZH_Hydro.comp,num.var=2) ZH_Hydro.pca<-PCA(ZH_Hydro.comp, quali.sup=2, graph=F) plot(ZH_Hydro.pca, choix="ind", habillage=2) write.table(ZH_Hydro.comp,"D:/GCLVG/Personal Data/Mapinfo/BD Carthage_2010/26-Bourgogne/Zh_longueur_par_surface/ZH_Hydro_class_sansF223_longueur_surface.csv",sep=";")

Références bibliographiques Cornillon P.-A., Guyader A., Husson F., Jégou N., Josse J., Kloareg M., Matzner-Løber E. et

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Abstract Risk assessment for surface water consecutive to pesticide use is achieved using estimates of two factors; hazard and exposure. Exposure is estimated using mechanistic models using parameters reflecting product use pattern, substance behavior in the environment and environmental conditions (soil, climate). They simulate the fate of substances in the environment compartments in agricultural, soil and weather worst case scenarios. These European scenarios (FOCUS) are used to evaluate both active substances at European scale and preparations at country scale. To refine the national assessment, representative typical environmental situations need to be determined to evaluate and, if possible, adapt the European scenarios to the national context, or develop a set of specific national scenarios. The study focuses on the definition of typical runoff situations.

A method to determine typical situations was developed on the basis of soil, hydrologic and topographic factors conducive to runoff formation at various scales. Use of soil maps at the scale 1/250 000 proved to be particularly useful in the proposed method based on the study of the Burgundy region. Method performance must be confirmed in the study of other regions and completed by quantitative modeling of runoff flow.

Keywords: plant protection products, environmental risk assessment, national scenarios, run-off, surface water, geomorphology, modeling.

Résumé L’évaluation du risque pour les eaux de surface lié à l’utilisation de produits phytosanitaires repose sur l’estimation de deux facteurs : le danger et l’exposition. Pour estimer l’exposition, des modèles mécanistes intégrant des paramètres liés aux conditions d’usage et aux caractéristiques de comportement des substances dans l’environnement ainsi que des conditions environnementales (sol, climat) sont utilisés. Ils simulent le devenir des substances dans les compartiments de l’environnement dans des scénarios agro-pédo-climatiques de pire cas réaliste. Ces scénarios européens (FOCUS) sont utilisés à la fois pour l’évaluation des substances actives à l’échelle européenne et celle des préparations à l’échelle nationale. Pour affiner l’évaluation nationale, il est nécessaire de déterminer des situation-types françaises représentatives afin d’évaluer et, si possible, adapter les scénarios européens dans le contexte national ou développer un jeu de scénarios nationaux spécifiques. L’étude porte principalement sur la définition de situations types liée au ruissellement.

Une méthode pour déterminer les situations types a été développée à partir de facteurs pédologiques, hydrologiques et topographiques influents sur la formation du ruissellement à diverses échelles. L’utilisation de la carte des sols à l’échelle 1/250 000 s’est avérée particulièrement utile dans la démarche proposée à partir de l’étude de la région Bourgogne. Les performances de la méthode doivent être éprouvées par l’étude d’autres régions et complétée par une modélisation quantitative des lames de ruissellement.

Mots-clés : Produits phytosanitaires, évaluation du risque pour l’environnement, scénarios nationaux, ruissellement, eaux de surface, géomorphologie, modélisation.