De l’hydro-écorégion au tronçon fluvial : recherche méthodologique.
Le cas du bassin versant de l’Ivaí, État du Paraná, Brésil.
Mes remerciements vont à toutes les institutions et personnes qui ont permis le développement de cette thèse :
Au GEMA/UEM – Grupo de Estudos Multidisciplinares do Ambiente / Universidade Estadual de Maringá (Groupe d’Études Multidisciplinaires de l’Environnement, Université de Maringá, Paraná, Brésil), pour le soutien qu’il a apporté à mes travaux sur le terrain et aux premiers travaux de laboratoire. Un remerciement spécial aux professeurs Edvard Elias de SOUZA FILHO, Nelson Vicente Lovato GASPARETTO, Edison FORTES et Manoel Luís dos SANTOS pour les données, les matériaux et l’infrastructure qu’ils ont mis à disposition.
A la SUDERHSA/PR – Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental (Superintendance de Développement des Ressources en Eaux et Assainissement Environnemental, Paraná, Brésil) et particulièrement à l’ingénieur Edson Sakae NAGASHIMA pour les données hydrométriques mises à disposition et pour les précisions techniques fournies.
Aux amis et collègues de l’Université de Maringá : à Jaime Sérgio Frajuca LOPES, à Eduardo de MORAIS, à José Antônio de ANDRADE et à sa famille. A Rafaela Harumi FUJITA et Vanessa Cristina dos SANTOS pour le téléchargement des images satellitales et pour l’envoi de plusieurs documents fondamentaux pour le développement de cette thèse. A Edilaine Valéria DESTEFANI pour son excellent travail sur le régime de l’Ivaí et pour la mise en disposition de toutes ces données ; à Elaine Aparecida MERENDA et à sa famille pour le soutien accordé avant notre venue en France et pendant la réalisation des travaux sur le terrain.
Aux collègues de l’Université Lumière Lyon 2 : à Alexandra FUSIER et à Erina SIROY pour ses patientes révisions du français ; à Stéphane GAILLOT pour son accueil et sa générosité ; à Vincent GAERTNER pour la compétence de son orientation dans les travaux de laboratoire.
A Estelle GRANET et à sa famille, Thomas OTT et Lydie BOSC pour l’accueil à l’arrivée en France. A Leonardo Lana de CARVALHO et Elayne de Moura BRAGA, pour l’amitié, le soutien et tous les bons moments partagés au long de ces trois années en France.
Aux amis : à Amélie CORDIER, à André FRANCO, à Fernanda COIRO et à sa famille, à Inès BROUARD et à sa famille, à Marius DULGHERU et Mioara CHIABURU (Gabi), à Pierric PERMEZEL, Priscila BATISTA, Rita MUNIZ, Renato PAES et Fernanda ROCHA, Roni BLUME et Suzimary SPECHT, Sérgio de MORAIS et Estelle DEMILLY, Volmério COELHO. Toute ma gratitude envers vous ; merci à tous pour votre amitié et pour les encouragements.
A tous mes ex-élèves de la Licence en Tourisme et Environnement de la FECILCAM – Faculdade de Ciências e Letras de Campo Mourão (Faculté de Sciences et Lettres de Campo Mourão) : merci pour toutes vos messages de soutien.
A mon épouse aimée Débora MARTINS : nous sommes seuls à connaître tous les obstacles affrontés pour arriver jusqu’à la fin de cette thèse. Merci d’être toujours à mes cotés, de partager cette expérience avec moi et d’avoir été là pour me soutenir aux moments où j’en avais besoin. Mon français est un peu limité et ne me permet pas de tout dire pour te remercier. A nos familles qui ont patiemment accepté la distance et la saudade * et qui nous ont soutenu jusqu’au bout pour que nous puissions atteindre nos objectifs.
Aux membres du jury, MM. François PETIT, Laurent SCHMITT et Roberto VERDUM pour avoir accepté de participer à cette soutenance. A mon co-directeur de la thèse, M. José STEVAUX pour le soutien qu’il a apporté à mes travaux sur le terrain.
A mon directeur de thèse, M. Jean-Paul BRAVARD, pour avoir accepté sans hésitation le défi de travailler au Brésil, pour son support très compétent, pour avoir partagé toute son expérience sur l’aménagement des systèmes fluviaux et pour sa gentillesse. A son épouse, Mme Geneviève BRAVARD, pour sa sympathie, sa gentillesse et pour les constants encouragements. Je vous remercie chaleureusement de tout mon cœur.
* Saudade est généralement considéré comme le mot portugais et galicien le plus difficile à traduire. (…) La saudade exprime un désir intense, pour quelque chose que l'on aime et que l'on a perdu, mais qui pourrait revenir dans un avenir incertain (…), de quelqu’un éloigné de son pays, et qui garde l'espoir d'un jour revenir (Source : Wikipédia).
Le Brésil est un pays très vaste qui concentre sur son territoire une part importante de l’eau douce de la planète. Malgré cette relative abondance, dans les dernières décennies la dégradation des ressources en eau a fortement augmenté, principalement à cause de la croissance démographique et économique. Face à ce nouveau scénario, le pays fait des efforts pour assurer une meilleure gestion de ces ressources : récemment, le Brésil a élaboré la première version de son Plan National des Ressources en Eau dans lequel il explicite la nécessité de mieux connaître son territoire et ses systèmes fluviaux, de travailler ses plans de gestion à des échelles emboîtées et de planifier les futures politiques de protection et préservation des eaux. Ainsi, les méthodes de classification des cours d’eau et de délimitation de zones homogènes semblent-elles représenter un bon point de départ pour répondre aux besoins de la gestion des eaux au Brésil. La présente thèse a pour but la construction et l’application d’une approche méthodologique de délimitation de zones homogènes et de sectorisation longitudinale de cours d’eau, qui englobe à la fois l’hydro-écorégion et le tronçon fluvial et qui respecte les spécificités des bassins versants brésiliens. La méthode construite commence par l’inventaire des facteurs de contrôle du bassin versant, pour ensuite les superposer et délimiter les écorégions. Ensuite, une étude du fonctionnement hydro-sédimentaire présente le régime des débits et les caractéristiques du transport sédimentaire analysées à partir des dépôts des berges, en utilisant la méthode de l’image CM. La morphométrie du profil en long est aussi étudiée de façon à identifier les changements de pente. Ensuite, le calcul de la puissance de chenal permet de mettre en évidence les variations amont-aval de l’énergie du chenal. La synthèse des écorégions, de l’étude du fonctionnement hydro-sédimentaire, de l’étude du profil en long et de la distribution des puissances donne la sectorisation finale. Cette sectorisation est faite de façon hiérarchisée, afin de pouvoir transposer les types identifiés à autres bassins versants brésiliens. La méthode proposée a été construite et appliquée dans le bassin versant de l’Ivaí, un important bassin versant de l’Etat du Paraná, au Brésil. Cette application de la méthode élaborée a permis d’identifier 17 types de tronçons dans le réseau hydrographique du bassin de l’Ivaí. Cette sectorisation peut être un important outil pour l’aménagement futur du bassin versant de l’Ivaí, et la méthode peut être un outil très valable pour répondre aux besoins de gestion des cours d’eau au Brésil.
Mots-clé : Brésil, Paraná, Ivaí, sectorisation fluviale, écorégion
Brazil is a very large country which concentrates a significant part of the world’s fresh water in its territory. Despite this abundance, the degradation of the water resources has strongly increased in the last decades, mainly because of demographic and economic growth. Facing this new scenario, the country is making an effort to ensure a better management of resources. Recently, Brazil published the first version of its Water Resources National Plan which presents the necessities of a better knowledge of its territory and fluvial systems, the work on its management plans in a multiple level scale and the plan for future water protection and preservation polices. Thus, the methods of stream classifications and homogeneous delimitation zones seem to be a good starting point to answer the necessities of water management in Brazil. This thesis aims to construct and to apply a methodological approach to homogeneous delimitation zones and longitudinal sectorisation of streams, in order to include the hydro-ecoregion and the stream reach and in order to respect the specificities of the Brazilian watersheds. The elaborated method begins with an inventory of the control factors of the watershed, to then be able to superpose and delimit the ecoregions. Then, a study of the hydro-sedimentary dynamics presents the rates of flow and the characteristics of the sedimentary transport which are analysed through the deposits on the watershed, using the CM image method. The morphometric characteristics of the longitudinal profile are also studied to identify the changes in the slope. Moreover, the calculation of the stream power enables to underline the upstream-downstream variations of the channel’s energy. The synthesis of the ecoregion, the hydro-sedimentary study, the longitudinal profile study and the stream power distribution result in the Final Sectorisation. This sectorisation is treated on a hierarchical basis, in order to transpose the identified types to other Brazilian watersheds. The proposed method was built and applied in the Ivaí basin, a large watershed in the Paraná State in Brazil. Applying the elaborated method, enabled to identify 17 types of stream reaches in the drainage system of the Ivaí basin. This sectorisation could be a very important tool for the future work on the Ivaí basin, and the method could be a very useful tool to meet the needs in water resources management in Brazil.
Key-words: Brazil, Parana, Ivai, fluvial reach classification, ecoregion
O Brasil é um país muito grande e que concentra no seu território uma parte importante de toda a água doce do planeta. Apesar desta relativa abundância, nas últimas décadas a degradação dos recursos hídricos aumentou consideravelmente, principalmente em função do crescimento demográfico e econômico. Face a este novo cenário, o país tem se esforçado para garantir uma melhor gestão dos seus recursos: recentemente, o Brasil elaborou a primeira versão do seu Plano Nacional de Recursos Hídricos no qual explicita a sua necessidade de melhor conhecer o seu território e os seus sistemas fluviais, de trabalhar os seus planos de gestão em escalas hierarquizadas e de planejar as futuras políticas de proteção e de preservação das águas. Assim sendo, os métodos de classificação de cursos d’água e de delimitação de zona homogêneas parecem representar um bom ponto de partida para responder às necessidades da gestão das águas no Brasil. A presente tese tem por objetivo a construção e a aplicação de uma metodologia de delimitação de zonas homogêneas e de setorização longitudinal de cursos d’água que englobe ao mesmo tempo a hidroecorregião e o segmento de canal, e que respeite as especificidades das bacias hidrográficas brasileiras. O método elaborado começa pelo inventário dos fatores de controle da bacia hidrográfica, para em seguida superpô-los a fim de delimitar as ecorregiões. Em seguida, um estudo do funcionamento hidro-sedimentológico apresenta o regime de vazões e as características do transporte sedimentar analisadas a partir dos depósitos das margens, utilizando para tanto o método da imagem CM. A morfometria do perfil longitudinal também é estudada de forma a identificar as variações de declividade. Posteriormente, o cálculo do stream power permite observar a variação da energia do canal de montante para a jusante. A síntese das ecorregiões, do estudo do funcionamento hidro-sedimentológico, do estudo do perfil longitudinal e da distribuição do stream power resulta na setorização final. Esta setorização é realizada de forma hierarquizada, a fim de poder fazer a transposição dos tipos identificados para outros cursos d’água de outras bacias hidrográficas brasileiras. O método proposto foi construído e aplicado sobre a bacia do rio Ivaí, uma importante bacia hidrográfica do Estado do Paraná, no Brasil. Esta aplicação do método elaborado permitiu a identificação de 17 tipos de segmentos de canal na rede hidrográfica da bacia do Ivaí. Esta setorização pode ser uma ferramenta muito útil para atender às necessidades da gestão dos recursos hídricos no Brasil.
Palavras-chave: Brasil, Paraná, Ivaí, setorização fluvial, ecorregião
ANA – Agência Nacional de Águas (Agence National des Eaux)
BRAVIACO – Companhia Brasileira de Viação e Comércio (Compagnie Brésilienne de Transport et Commerce)
CBERS – China-Brazil Earth Resources Satellite (Satellite Sino-brésilien pour les Ressources Terrestres)
CIC – Centro de Inteligência do Café (Centre de Inteligence du Café)
COPEL – Companhia Paranaense de Energia Elétrica (Compagnie d’Energie Electrique de l’Etat du Paraná)
CMNP – Companhia Melhoramentos Norte do Paraná (Compagnie Améliorations Nord du Paraná)
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (Compagnie de Recherche sur les Ressources Minéraux)
DNPM – Departamento Nacional de Produção Mineral (Département National de Production Minéral)
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Entreprise Brésilienne de Recherche en Agriculture et Elevage)
IAPAR – Instituto Agronômico do Paraná (Institut Agronomique du Paraná)
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (Institut Brésilien de Géographie et Statistique)
INMET – Instituto Nacional de Meteorologia (Institut National de Météorologie)
IPARDES – Instituto Paranaense de Desenvolvimento Econômico e Social (Institut pour le Développement Economique et Social du Paraná)
MMA – Ministério do Meio Ambiente (Ministère de l’Environnement)
MINEROPAR – Minerais do Paraná S.A. (Mineraux du Paraná Société Anonyme)
PARANARURAL – Programa de Desenvolvimento Rural do Paraná (Programme pour le Développement Rural du Paraná)
PMISA – Programa de Manejo Integrado do Solo e Água (Programme d’Aménagement Intégré du Sol et de l’Eau)
PROICS – Programa Integrado de Proteção dos Solos (Programe Intégré de Protection des Sols)
SEMA – Secretaria de Estado do Meio Ambiente e Recursos Hídricos (Secrétariat de l’Environnement et des Ressources en Eau de l’Etat du Paraná)
SETR – Secretaria de Estado dos Transportes (Secrétariat de Transports de l’Etat du Paraná)
SRTM – Shuttle Radar Topography Mission (Mission de Topographie avec Navette Spatiale et Radar)
SUDERHSA – Superintendência de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental (Superintendance pour le Développement des Ressources en Eaux et Assainissement Environnemental)