Coupling cyanobacteria dynamics and urban runoff modelling: an integrated approach for a tropical lake in Brazil

International audienceIn urban regions the increasing imperviousness of surfaces is responsible for rising runoff volume and speed reflecting in a greater capacity to drag nutrients into lakes. In order to study the impacts of catchment changes on cyanobacteria dynamics in urban lakes, a modelling approach in which a hydrological model is connected to an ecological lake model is proposed for Lake Pampulha (Brazil). In this paper we present the methodology used to prepare and to link both models.The rainfall-runoff model results show good agreement with measurements, the Nash coefficient ranging from 0.71 to 0.90. The lake ecological model fed with runoff water volume calculated by the previous model successful represents water temperature and cyanobacteria dynamics, the root mean square error value being respectively, 0.71°C and 7.20 μg chla L-1. Collecting new dataset will allow us to calibrate the water quality module of the hydrological model and to simulate different scenarios of catchment changes.Dans les régions urbaines, l’expansion des surfaces imperméables conduit à une augmentation du volume et de la vitesse d’écoulement des eaux de ruissellement, à l’origine d’une capacité plus importante d’entraînement des polluants, dont les nutriments, aux milieux récepteurs tels les lacs. Une approche de modélisation intégrée où un modèle hydrologique est couplé à un modèle écologique est proposée pour le lac Pampulha (Brésil) afin d’étudier l’impact des changements du bassin versant sur la dynamique des cyanobactéries. Cet article décrit la méthodologie utilisée pour mettre au point les deux modèles ainsi que pour procéder à leur couplage. Les résultats du modèle pluie-débit ont montré un bon accord avec les mesures, le coefficient de Nash étant compris entre 0.71 et 0.90. Le modèle écologique alimenté par un débit d’entrée calculé par le modèle hydrologique représente correctement l’évolution de la température et des cyanobactéries, les valeurs de l’erreur quadratique moyenne étant respectivement, 0.71°C et 7.20 μg chla L-1. Un nouveau jeu de données permettra de caler le module qualité du modèle hydrologique et de simuler différents scénarios pour le bassin versant