Article de recherche / Research Article

Caractérisation de la mémoire des bassins versants par approche croisée entre piézométrie et séparation d'hydrogramme

Characterising catchments' memory through a crossover approach between piezometry and hydrograph separation

¹ École des Ponts ParisTech / Université Paris-Saclay, INRAE – UR HYCAR, Antony, France
² Université Paris-Saclay, INRAE – UR HYCAR, Antony, France

^* Correspondance : antoine.pelletier@inrae.fr

Reçu : 8 Avril 2020
Accepté : 10 Juillet 2020

Résumé

L'intensité et la durée des étiages des rivières ne dépendent pas seulement des conditions climatiques de l'année hydrologique en cours. En effet, l'humidité ou la sécheresse des années antérieures influe sur le débit observé en étiage, particulièrement dans les bassins où le soutien d'étiage est assuré par des aquifères. La compréhension de cette mémoire pluriannuelle du bassin versant est cruciale pour expliquer les dynamiques de sécheresse. Deux approches sont possibles pour évaluer ce phénomène de mémoire. La première est d'étudier, dans des bassins dont les étiages sont connus pour être soutenus par des aquifères conséquents, les relations entre les dynamiques interannuelles de la piézométrie et celles du climat. La seconde consiste à décomposer les hydrogrammes observés en une composante lente, dite débit de base, et une composante rapide. Les variations interannuelles du débit de base donnent une représentation conceptuelle des dynamiques d'étiage observées. Nous appliquons ici une méthode conceptuelle de séparation d'hydrogramme à quatre sous-bassins du bassin de l'Huisne et une analyse de la mémoire de la piézométrie par régression linéaire sur sept piézomètres représentant trois grandes formations aquifères. Les résultats montrent une corrélation entre les mémoires des débits et des piézomètres, en mettant notamment en exergue la longue mémoire de la nappe des sables du Perche.

Abstract

Intensity and duration of low-flow events depend not only on climatic conditions during the current hydrological year. Wetness or dryness of past years may have an influence on observed flow during droughts, especially in catchments where low-flows depend on aquifers. Understanding this multiyear memory phenomenon is key to explain drought dynamics. Two approaches are considered to evaluate this memory effect. First, the multiyear dynamics of piezometers are compared to yearly climatic fluctuations, in catchments where low-flows are known to be dependent on aquifer storage. Second, hydrographs are decomposed into a slow component, called baseflow, and a quick component, called quickflow. Multiyear fluctuations of baseflow are a conceptual descriptor of observed low-flow dynamics. In this article, we apply a conceptual hydrograph separation method to four catchments in the Huisne basin and we analyse the memory of seven piezometric time series through a linear regression. These piezometers represent the dynamics of three major aquifers in the basin. Results show a correlation between streamflow and piezometer memory. In particular, the long memory of the Perche sands aquifer is highlighted.