Outils de modélisation spatiale pour la gestion intégrée des ressources en eau : Application aux Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux

In France, the " water act " of 1992 prescribes an integrated water resources management at the scale of watershed or regional aquifer. The Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE for Water Management Plans), defined in the " water act ", are designed by a decision team which brings together state agents, local representatives and water users in order to manage the resources. But, the resources are spatialy distributed and time dependent and they are in interaction with the whole environment. The complexity of the system implies the use of modeling methods suitable to support the decisions of the team. The Geographical Information Systems (GIS) have the following advantages in this context : spatial data handling and updating and spatial analysis. Coupling of GIS with Hydrological Models enables to model the spatial and temporal variability for hydrologic forecasting and for resources estimation on unjauged watershed. The GIS manages spatial data and the Hydrological Model simulates processes. A method to estimate the minimal spatial resolution input in the Hydrological Model is presented. The contributions of these tools are illustrated by the simulation of a SAGE on a french watershed in Massif Central: the Renaison (133 km²). The following applications are developped on this watershed: superficial water flow simulation, inputs of agricultural nutriments by sub-watershed, vulnerability of water resources, nitrate filtering effects of natural vegetation, protection of water quality by wetlands.La loi sur l'eau du 3 janvier 1992 définit des structures de gestion de l'eau sur des unités hydrologiques (bassin versant, nappe d'eau souterraine): les schémas d'aménagement et de gestion des eaux (sage) pilotes par des acteurs locaux (élus, usagers, représentants de l'état). Ces sages nécessitent de prendre en compte la diversité spatiale et thématique des données sur l'unité hydrologique considérée. Les systèmes d'information géographiques (SIG) permettent de représenter cette diversité. Ces bases de données géographiques servent à la fois à l'organisation, à l'actualisation et à l'analyse des données spatiales. L'analyse spatiale est importante pour traiter des interactions entre les éléments sur un bassin versant. Les SIG sont utiles également pour le paramétrage de modèles hydrologiques distribues afin de modéliser la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau. Une méthode de détermination de la résolution spatiale adaptée à l'introduction de paramètres dans un modèle hydrologique basé sur l'entropie de Shannon est également présentée. L'intérêt des SIG couplés à des modèles hydrologiques est illustré au moyen de différents exemples d'application sur un bassin versant du Massif Central situé dans le nord du département de la Loire : Le Renaison (133 km2). Ces différents exemples répondent à des problèmes qui se posent lors d'un sage : estimation des débits des cours d'eau sur des secteurs non-mesurés, prévision des débits en fonction de scénarios météorologiques, apports en azote par sous-bassin versant, vulnérabilité des ressources en eau superficielles, effet filtre de la végétation naturelle sur les nitrates, rôle des zones humides dans l'auto-épuration