L’utilisation de la télédétection pour la gestion des bassins versants Exposé: Sous le thème L’utilisation de la télédétection pour la gestion des bassins versants Réalisé par: EL HASANY Hicham MIKOU Mousaab SOW Abdoulaye

Plan Définition et compréhension d’un Bassin Versant Introduction Définition et compréhension d’un Bassin Versant Paramètres de modélisation d’un BV Apport de la télédétection en matière d’évaluation des paramètres d’un BV Conclusion

Introduction Eu égard aux problèmes actuels et à venir liés à l’eau, l’aménagement des bassins versants s’impose; ce dernier couvre plusieurs aspects qui concernent l’interaction entre les eaux de surface et le milieu environnant. Les images de télédétection servent pour produire de l’information et des données pour les besoins de planification et l’exploitation.

Axe1: Définition et compréhension d’un BV : Définition d’un BV : C’est un territoire où l’ensemble des eaux de surface et de ruissellement pluvial s’écoulent comme dans un entonnoir par gravité vers un point de plus basse altitude : exutoire.

Le bassin versant comprend : l’eau de surface et l’eau souterraine, incluant l’eau emmagasinée par les sols, l’eau emmagasinée par les êtres vivants (végétation, animaux et êtres humains).

Ils n’ont pas De limites fixées arbitrairement ou artificiellement par l’être humain comme le sont les limites administratives. Une superficie correspondant à celle des municipalités ou des terres agricoles. C’est l’homme qui s’adapte

Principe d’un BV L’eau entre dans le bassin versant sous forme de précipitations. L’eau circule d’amont en aval pour sortir par l‘exutoire. En circulant dans le bassin versant, l’eau subit des variations de quantité et de qualité, en fonction des différents usages qui en sont faits sur l’ensemble du territoire. L’eau fait l’objet de multiples usages et chacun d’eux est influencé par les autres.

Importance des BV : Il participe au cycle de l’eau ; Il régularise le niveau de l’eau ; Il accumule des grandes quantités d’eau en les libérant lentement ; Il atténue la sécheresse ; Il délimite l’érosion des rives, des cours d’eau ; Il constitue une source d’approvisionnement en eau ; Il constitue un habitat pour nombreuse espèces ; Il alimente les nappes ;

Types de BV

Axe2:Paramètres de modélisation d’un BV La modélisation du BV passe inéluctablement par la connaissance précise des paramètres géométriques et différents processus décrivant le cycle de l’eau. La topographie: la pente influe sur la vitesse d'écoulement. La pluviométrie: La répartition de la pluviométrie contribue fortement à la caractérisation climatique du BV. Paramètre essentiel du cycle de l’eau. L’état de surface ( humidité, rugosité…): caractérise la morphologie de la surface du BV; il joue donc un rôle essentiel dans la répartition des précipitations entre infiltration, évapotranspiration et ruissellement.

L’évapotranspiration: c’est l’évaporation (à partir d’une surface, d’un plan d’eau), et la transpiration (des végétaux). L’infiltration: C'est ce flux qui augmente l'humidité du sol. L’interception: correspond à la partie de la pluie interceptée par le surface foliaire Le ruissellement: de surface et de profondeur. Le relief: L'influence du relief sur l'écoulement se conçoit aisément, car de nombreux paramètres hydrométéorologiques varient avec l'altitude (précipitations, températures, etc.) SURFACE: Le bassin versant étant l'aire de réception des précipitations et d'alimentation des cours d'eau, les débits vont être en partie reliés à sa surface. RELIEF: L'influence du relief sur l'écoulement se conçoit aisément, car de nombreux paramètres hydrométéorologiques varient avec l'altitude (précipitations, températures, etc.) et la morphologie du bassin. En outre, la pente influe sur la vitesse d'écoulement. FORME: La forme d'un bassin versant influence l'allure de l'hydrogramme à l'exutoire du bassin versant. Par exemple, une forme allongée favorise, pour une même pluie

Axe3: Apport de la télédétection en matière d’évaluation des paramètres d’un BV Longtemps, ces paramètres ont été caractérisés à travers des mesures ponctuelles incapables d’appréhender toutes leurs variabilités spatio- temporelles. C’est ainsi que ces dernières années, plusieurs développements ont eu lieu pour exploiter le potentiel de la télédétection spatiale dans leur estimation et leur suivi.

On a choisi 3 paramètres pour étudier l’apport de la télédétection

Comment? 1/L’état de surface : Généralement évalué par la télédétection RADAR Paramètres de surface considérés. Les états des sols: humidité, rugosité et texture; généralement estimés par les techniques micro-ondes le couvert végétal: mesuré par télédétection optique. Comment? Ces états sont essentiels dans la compréhension des multiples interactions à l’interface sol-plante-atmosphère.

Caractérisation et suivi du couvert végétal par télédétection optique Les techniques d'imageries optiques (du visible au thermique : 0.4 à 12.5 μm) sont adéquates pour accéder aux paramètres caractérisant la végétation car le comportement de la végétation dans divers domaines spectraux est typique. Globalement, il existe deux méthodes pour estimer ces paramètres biophysiques: les méthodes d’inversion de modèles de transferts radiatifs et les relations semi-empiriques

Les deux méthodes Les méthodes d’inversion des modèles de transferts radiatifs: elles reposent sur la modélisation des interactions électro magnétiques à l’interface sol- plante-atmosphère. Ces méthodes sont relativement difficiles à mettre en œuvre car elles nécessitent la connaissance à priori de certains paramètres du modèle. Cette méthode est juste à mentionner comme quoi elle est difficile du fait qu’il existe des paramètres difficile à mettre en oeuvre

Les deux méthodes Les méthodes des relations semi-empiriques: elles utilisent les caractéristiques spectrales des couverts pour établir des correspondances entre variables biophysiques et observations. L’indice le plus fréquemment utilisé dans le cadre de la télédétection de la végétation est le NDVI « Normalized Difference Vegetation Index »

Suivi des états de surface du sol par télédétection radar Dans le cas d'une parcelle agricole nue (sans végétation), l'humidité et la rugosité sont les principaux paramètres du sol contrôlant respectivement, les propriétés diélectriques et géométriques du sol. A un degré moindre, les propriétés diélectriques sont aussi fonction de la composition du sol. La teneur en eau est déterminée à partir de la constante diélectrique ε en fonction de la composition du sol, de l’humidité et de la température.

2/Pluviométrie Il n’existe pas de relations directes entre les informations satellitaires et les précipitations. Précipitation = F(caractéristiques des nuages) = F(épaisseur, taille des particules, la température de leur sommet…) Grâce aux deux bandes thermiques, on obtient une information sur la température au sommet des nuages. ++ méthodes sont mises en place: Infrarouge, multispectrale, bispectrale et la micro-ondes. L’estimation des précipitations par satellite consiste à trouver une relation entre les précipitations et les caractéristiques des nuages telles que leur épaisseur et la température de leur sommet, la taille des particules qui les composent…

Parmi les méthodes infrarouges Ces méthodes sont basées sur la mesure de la température de brillance au sommet des nuages dans l’infrarouge thermique (10-12µm). Méthode à indice nuageux : Fondée sur une classification des nuages selon la température de leurs sommets (type du nuage: a1,a2,a3…) avec attribution de certains coefficients empiriques, afin de donner la pluviométrie journalière. On s’intéresse juste aux méthodes infrarouge.

Méthode paramétrique: Permet d’estimer les précipitations dans les régions de convection active en utilisant la fraction de surface recouverte par le nuage convectif, l’humidité de la colonne d’air au dessous du nuage ainsi que sa durée de vie. La quantité de pluie par unité de temps est donnée par la relation suivante :

Avantages et inconvénients des méthodes infrarouge Donne des résultats satisfaisants juste dans les régions tropicales et subtropicales. Inaplicables pour les précipitations cycloniques dans les régions caractérisées par des températures chaudes. L’estimation de la T reste médiocre, en partie à cause de la fréquence temporelle de la prise d'image (toutes les 6 heures) qui est trop longue par rapport à l'évolution des masses nuageuses. L’utilisation des T de brillance

Evapotranspiration Les luminances télé-détectées dans les domaines du visible, du proche infrarouge et de l'infrarouge thermique peuvent être utilisées pour déterminer l'albédo, l'indice de végétation et la température de surface. Intégrés dans différents modèles, ces paramètres peuvent être utilisés pour estimer l'évapotranspiration et les flux énergétiques de surface.

Méthodes Il existe plusieurs méthodes d’estimation de l’évapotranspiration par télédétection, basées sur le calcul du bilan d’énergie et les échanges de flux entre le sol et l’atmosphère. Les méthodes empiriques directes simplifiée: Cette méthode prétend lier l’estimation journalière de l’évapotranspiration à la différence instantanée entre la température de l’air et la température du sol, aux alentours de la mi‐journée.

  Cette méthode repose, en outre sur l’hypothèse que le rapport H/Rn, flux de chaleur sensible par rapport au rayonnement net, soit constant durant la journée et que le flux de chaleur du sol G, soit sensiblement nul.

Schéma récapitulatif de la démarche suivie pour évaluer l’évapotranspiration au moyen de la télédétection

Conclusion Les développements récents des techniques de télédétection ont abouti à de nombreuses nouvelles applications. L'une de ces dernières est l'étude des interactions entre la surface continentale et l'atmosphère. Cependant, il reste beaucoup de choses à améliorer dans ce domaine.