Caractérisation des ressources et usages de multiples hydro-sociosystèmes : les retenues collinaires du bassin du Merguellil (Tunisie Centrale)

Small reservoirs have become increasingly widespread across semi-arid regions, due to their ability to reducetransport of eroded soil and harvest scarce and unreliable rainfall for local users. The scale and geographical dispersionof these multiple hydro-social systems restrict their investigation, leading to difficulties in assessing their agriculturalpotential, their cumulative influence on runoff, and in identifying strategies to support riparian farmers. This researchsought to develop a multi-scalar interdisciplinary approach to assess water availability across multiple small reservoirsand understand hydrological and wider drivers’ influence on associated agricultural practices.An Ensemble Kalman Filter approach was developed to combine 30 m Landsat flooded surface area observationswith a daily hydrological (GR4J + water balance) model on 7 gauged reservoirs. Data assimilation, providing nearrealtime corrections, reduced runoff uncertainties generated by highly variable and localised rainfall intensities andlowered daily volume root mean square errors (RMSE) by 50% compared to the initial rainfall-runoff model forecast.Compensating for Landsat’s reduced temporal resolution and correcting outliers, the method correctly reproducedflood dynamics of 5 ha lakes (R²=0.9). Validated against extensive field data over 1999-2014, the method notablyestablishes Landsat imagery’s ability to assess annual water availability on ungauged reservoirs as small as 1 ha(RMSE circa 25%).Applied to 48 small reservoirs and 546 Landsat 5-8 images, the treatment chain identified the significant waterscarcity and unreliability that impedes agricultural development on 80% of lakes in the Merguellil upper catchment(Central Tunisia). In parallel, rapid surveys, quantitative questionnaires and semi-directed interviews confirmedminimal withdrawals, yet highlighted the diversification of practices and the peripheral benefits accompanying smallreservoir development. Many farmers lack the capabilities to increase their withdrawals and suffer physical and economic water access difficulties, mismanagement, compounded through limited and short-term government assistance. Individual successes resulted from farmers’ economic resilience and means to secure alternate water supplies during dry spells. Faced with limited storage capacities and prolonged droughts, small reservoirs must in this climatic context retain their supplementary irrigation focus and not strive to support widespread intensification of irrigated practices.Les retenues collinaires connaissent un essor dans les zones semi-arides pour leur capacité à réduire le transport des sédiments, et à capter les ressources pluviométriques aléatoires pour la petite agriculture. L’ampleur et l’éparpillementde ces multiples hydro-sociosystèmes limitent leur étude, entrainant de fortes incertitudes sur leur potentiel hydriqueet leur influence cumulée sur les écoulements, ainsi que sur les stratégies permettant de soutenir les agriculteurs. Cetterecherche vise à développer une approche multi-échelle, interdisciplinaire pour quantifier les disponibilités en eau demultiples retenues et éclairer les facteurs hydrologiques et sociaux influençant les pratiques agricoles.Un Filtre de Kalman Ensemble couplant des observations 30 m Landsat de surfaces inondées avec un modèlehydrologique journalier (GR4J + bilan hydrique) est développé sur 7 retenues jaugées. L’assimilation de donnéesréduit l’erreur quadratique moyenne (RMSE) sur les volumes de 50% par rapport à l’ébauche du modèle pluie-débit,diminuant notamment les incertitudes générées par les précipitations intenses et localisées peu ou mal détectées.Compensant la faible résolution temporelle et des valeurs aberrantes issues des images Landsat, la méthode permetle suivi de dynamiques de crue de retenues de l’ordre de 5 ha (R²=0.9). Validée sur des données de terrain de longuedurée (1999-2014), la méthode démontre notamment le potentiel des images Landsat à quantifier la disponibilité eneau annuelle de retenues non jaugées dès 1 ha (RMSE autour de 25%).Appliquée à 48 retenues et 546 images Landsat 5, 7 et 8, la chaîne de traitement confirme les fortes incertitudeset pénuries en eau, qui contraignent le développement agricole sur 80% des lacs du bassin amont du Merguellil enTunisie Centrale. La combinaison d’inventaires, d’enquêtes agricoles et d’entretiens semi-directifs atteste des prélèvements minimes mais relève la diversification des pratiques agricoles et les bénéfices périphériques accompagnant ces aménagements. De nombreux agriculteurs ne disposent pas des capabilités nécessaires pour augmenter leurs prélèvements et souffrent de problèmes physiques et économiques d’accès à l’eau, exacerbés par une gestion inefficace et un appui limité et de courte durée. Les réussites individuelles recensées témoignent de la résilience économique de certains agriculteurs, disposant de ressources complémentaires pour faire face aux pénuries. Au vu des capacités limitées et des sécheresses durables, les retenues collinaires dans ce contexte climatique doivent maintenir leur objectif initial d’irrigation de complément et non chercher à soutenir une intensification à plus grande échelle de l’agriculture irriguée