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Processus de dissipation des produits phytosanitaires dans les zones tampons enherbées. Etude expérimentale et modélisation en vue de limiter la contamination des eaux de surface

Authors
Publication Date
Keywords
  • Dispositif Enherbe
  • Pesticide
  • Modelisation
  • Transfert De Polluant
  • Zone Tampon
  • Diuron
  • Hydrus 2D
Disciplines
  • Chemistry
  • Ecology

Abstract

The contamination of surface waters by pesticides has become problematic, for aquatic ecosystems but also for fresh water production. Grassed buffer zones can reduce pesticides transport by surface run-off from cultivated plots to streams. The aims of this work are a better knowledge of various processes governing pesticides dissipation in grassed strips, to asses the efficiency of such management practices including the fate of infiltrated pesticides and to validate a predicting tool, useful for future technical guidelines. Following a state of the art concerning potential dissipation processes, a long-term field experimentation has been initiated, in the Beaujolais area (France). The experimental device is used to characterize the coupled propagation of water and herbicide fluxes (diuron), at the soil surface and in the vadoze zone of a grassed strip. Natural and artificial run-off events were recorded at the outlet of a chemically treated vineyard. Both hydrodynamic and adsorption properties of the soil profile were determined. Results show a structural porosity, associated with the vegetal cover, inducing a high infiltration capacity but also a rapid propagation of fluxes. Nevertheless, infiltrated pesticides are retained in the root zone. Simulations were performed with the Hydrus 2D model at the scale of the soil profile, and a coupled version with a kinematic wave surface model was used at the slope scale. Soil water fluxes were accurately simulated with the Richards equation. A mobile-immobile water hypothesis reproduces subsurfacic solute transport as well. The dual and explicit representation of surface and subsurface flows appears to be necessary. / La contamination des milieux aquatiques par les pesticides est un problème préoccupant, tant sur le plan écologique que pour la production d'eau potable. L'aménagement de zones tampons enherbées représente une solution pour limiter le transport par ruissellement des pesticides appliqués sur les parcelles cultivées, vers les eaux de surface. Les objectifs de ce travail sont une meilleure connaissance des processus de dissipation des pesticides dans une bande enherbée, une évaluation globale de l'efficacité de ces dispositifs incluant le devenir des polluants infiltrés dans le sol, et la validation d'un outil de prédiction susceptible de guider de futures recommandations d'aménagement. Après un état de l'art concernant les processus de dissipation potentiels, une expérimentation a été initiée en conditions naturelles, dans le Beaujolais, pour étudier la propagation couplée surface-subsurface des flux d'eau et d'un herbicide (diuron) dans une bande enherbée. Des événements naturels, issus d'une parcelle de vigne désherbée chimiquement, et artificiels ont été enregistrés. Les propriétés hydrodynamiques et d'adsorption du milieu ont été déterminées. On montre l'existence d'une porosité structurale importante, liée au couvert, induisant une grande capacité d'infiltration mais aussi une propagation verticale rapide des flux. Les polluants infiltrés sont cependant retenus dans la zone racinaire. Un travail de modélisation a été réalisé avec le modèle Hydrus 2D à l'échelle du profil de sol. Une version couplée avec un modèle de ruissellement de type onde cinématique a été utilisée à l'échelle du versant. Une représentation homogène de type Richards des flux d'eau, associée à une hypothèse de transport hétérogène des solutés, de type eau mobile-immobile, permet de reproduire de façon acceptable les flux observés dans la zone racinaire. Le couplage Richards 2D-onde cinématique s'avère nécessaire pour reproduire le partage infiltration-ruissellement observé.

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