Aménager et dimensionner une bande enherbée ou boisée

Fruit de plusieurs années de recherche, Irstea a publié en 2011 un guide méthodologique présentant les outils nécessaires au dimensionnement des bandes enherbées et boisées pour atténuer les transferts de pesticides par ruissellement (Carluer et al., 2011). Dans ce cas, la question du dimensionnement concerne la largeur du dispositif (perpendiculairement au sens des écoulements) en fonction des caractéristiques du versant contributif intercepté et des conditions locales de mise en place de la bande tampon (propriétés du sol principalement).

Le principe retenu est de déterminer quelle largeur de bande sera nécessaire pour abattre (diminuer) d’un certain pourcentage les flux d’eau (et de contaminant) entrant sur le dispositif par ruissellement (100 % d’abattement correspondant à l’absence complète de ruissellement en sortie de dispositif). Deux étapes sont alors distingués dans la méthode proposée : la quantification du flux d’eau produit par les parcelles contributrices à l’amont du dispositif lors d’un épisode pluvieux d’intensité donnée et la capacité de la bande à infiltrer les écoulements reçus.

Chacune de ces deux étapes successives fait appel à des outils et données spécifiques. La première est traitée à l’aide de la méthode du SCS-CN (USDA-SCS, 1972), basée sur le calcul d’un coefficient de ruissellement fonction des caractéristiques de la parcelle contributive (propriétés et degré d’humidité du sol, dimension, pente) et de scénarios climatiques représentatifs du secteur d’étude. La seconde s’appuie sur l’utilisation du modèle numérique VFSMOD (Vegetative Filter Strip Modeling system), élaboré aux États-Unis (Muñoz-Carpena et Parson, 2010) puis validé et réadapté au contexte français, notamment pour permettre de rendre compte de la présence d’une nappe peu profonde sous la bande enherbée, situation relativement fréquente en bordure de cours d’eau (Munoz-Carpena et al., 2011). Il permet de décrire de manière appropriée la complexité des processus de transferts hydriques au sein du dispositif à partir des caractéristiques de ce dernier (propriétés du sol, état d’humidité, pente) et des flux d’eau entrants (issus de l’étape précédente). Il donne en sortie la largeur nécessaire pour un objectif d’abattement donné.

On précisera que les dimensions calculées sont adaptées au type de culture et au scénario climatique donnés en entrée du modèle. La modification de l’assolement (rotation des cultures) ou la variabilité saisonnière n’est donc pas pris en compte directement. Aussi, il peut être recommandé de produire plusieurs scénarios pour un même dispositif de manière à déterminer quelle largeur offre le meilleur compromis pour la majorité des situations (par exemple une largeur de 10 mètres pour un abattement du ruissellement entrant de 100 % en période estivale et 70 % en période hivernale).

Principe de la méthode de dimensionnement des bandes enherbées ou boisée pour l’atténuation des transferts de pesticides par ruissellement

Il sera également intéressant d’examiner l’évolution de la largeur en fonction du pourcentage d’abattement pour trouver le meilleur compromis « efficacité / emprise au sol / coût ». L’intérêt d’un dispositif sera notamment analysé en fonction du ratio entre largeur de bande et longueur du versant intercepté. Si ce ratio est trop défavorable, il pourra être envisagé d’implanter des bandes de moindres dimensions plus en amont sur le versant, voire à l’intérieur des parcelles (ou encore avoir recours à un autre type de dispositif tampon plus adapté). Ainsi l’outil de dimensionnement peut également être employé pour valider ou proposer différents scénarios d’aménagement.

Les outils mobilisés par cette méthode (suite d’utilitaires informatiques) sont disponibles gratuitement sur demande (http://www.irstea.fr/les-zones-tampons). Leur prise en main reste cependant délicate et demande une formation appropriée. La conception d’un nouvel utilitaire informatique qui permettra de faciliter la manipulation de l’outil est actuellement à l’étude. Parallèlement, des travaux sont engagés (dans le cadre du projet TOPPS-Prowadis notamment) pour la constitution d’abaques qui devraient permettre de s’affranchir en partie du modèle. Le but est alors de proposer aux opérateurs des références de dimensionnement en fonction de jeux de paramètres simplifiés, représentatifs de différents contextes agro-pédo-climatiques.

Pour en savoir plus :

  • USDA-SCS (1972). National Engineering Handbook, Part 630 Hydrology. Washington, D.C.

  • Muñoz-Carpena R, Parsons J.E (2010). VFSMOD-W : Vegetative Filter Strip Modeling System. Available at : http://abe.ufl.edu/carpena/vfsmod/index.shtml

  • Carluer N., Fontaine A., Lauvernet C., Muñoz-Carpena R. (2011). Guide de dimensionnement des zones tampons enherbées ou boisées pour réduire la contamination des cours d’eau par les produits phytosanitaires. Rapport Irstea-MAAPRAT, 98 p. Télécharger

  • Muñoz-Carpena R., Lauvernet C., Carluer N. (2011). Development and testing of a mechanistic algorithm to calculate the influence of a shallow water table on flow dynamics through vegetative filter strips. Paper presented at the ASABE Annual International Meeting, Louisville, Kentucky (USA).

  • TOPPS-prowadis : Train Operators to Promote Practices and Sustainability - to protect water from diffuse sources; www.topps-life.org

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