Caractérisation hydrologique du système La Plata : étude dans les bassins versants du Paraguay, Paraná et Uruguay

Le bassin versant de La Plata (LPB) est l'un des systèmes hydrologiques les plus vastes d'Amérique du Sud, couvrant environ 3,1 millions de km² et drainant un cinquième du continent. Il s'étend sur cinq pays : Brésil, Bolivie, Paraguay, Uruguay et Argentine, et regroupe trois principaux sous-bassins : le Paraná, le Paraguay et l'Uruguay. Ces fleuves jouent un rôle fondamental dans un écosystème riche en biodiversité et production. Cependant, leur fonctionnement hydrologique est soumis à de profondes modifications dues aux changements climatiques et aux activités humaines, notamment la régulation des barrages et la transformation des plaines inondables. Cette étude vise à améliorer la compréhension du régime hydrologique du bassin LPB, en mettant l'accent sur l'influence des régulations naturelles et anthropiques. Le modèle SWAT+ à base physique est utilisé pour simuler de manière détaillée le cycle hydrologique, la gestion des réservoirs et la connectivité entre les unités de paysage. Un module de débordement de bief a été intégré pour représenter le bassin versant du Paraguay, et une approche de type réservoir a été adoptée pour modéliser la rétention de l'eau issue des différents flux, provenant des zones élevées vers la plaine inondable. Le déversement des barrages est modélisé à l'aide des règles de gestion spécifiques intégrées dans SWAT+. Ces règles ont été identifiées grâce au GDROM, un outil basé sur les modèles de Markov cachés et les arbres de décision, qui permet de reconstituer les stratégies de gestion des barrages. Les résultats obtenus par GDROM sont ensuite intégrés dans SWAT+ pour simuler les déversements des barrages et leur impact sur le régime hydrologique du bassin. Dans le bassin versant du Paraguay, la plaine du Pantanal joue un rôle clé dans la régulation des crues. Pendant la période de simulation, de 1990 à 2020, environ 61% des eaux de surface ont transité par cette vaste plaine avant d'atteindre l'exutoire, soit deux fois plus que dans le bassin amazonien. Le stockage maximal de l'eau se produit entre janvier et avril, tandis que la plaine est presque asséchée entre octobre et décembre. Des goulots d'étranglement au nord et au sud ralentissent l'onde de crue, affectant l'hydrologie du fleuve. Dans le fleuve Paraná, la présence de barrages modifie l'amplitude des débits : ils atténuent les crues et augmentent les débits pendant la saison sèche. L'analyse de la gestion des barrages montre que les déversements sont fortement influencés par les précipitations saisonnières et des événements climatiques tels que l'ENSO. Toutefois, les pratiques de gestion restent relativement constantes en hiver austral. L'analyse de Mann-Kendall révèle une baisse significative du rendement de l'eau dans le bassin du Paraná entre 2003 et 2020. L'évaluation des contributions hydrologiques des sous-bassins montre que les fleuves Uruguay et Iguazu fournissent les apports en eau les plus importants, respectivement 55 et 54 mm/mois en moyenne inter-annuelle, tandis que celui du Paraguay est plus faible, à environ 13.05 mm/mois. Le Paraná, quant à lui, atteint sa contribution maximale de 47.09 mm/mois entre janvier et avril, avant de diminuer progressivement jusqu'en novembre. Un scénario sans barrages révèle une variabilité accrue des débits à l'exutoire du Paraná, intensifiant à la fois les crues en saison humide (+7,85%) et les sécheresses en saison sèche (-23,29%) par rapport au scénario avec barrages. Les résultats soulignent l'importance des plaines inondables et des barrages dans la régulation hydrologique du bassin de La Plata. Ils mettent également en évidence la nécessité d'une gestion adaptative des ressources en eau, afin de faire face aux défis posés par les changements climatiques et à l'intensification des activités humaines dans la région.