Abstract Whilst pure research is encouraged within the hydrological sciences, hydrologists must play an active part in Integrated River Basin Management (IRBM). IRBM is the most pressing requirement for environmental sustainability, which is floundering with poor applications and stifled by uncertainty anxieties. It is argued that hydrologists have the most appropriate range of skills to supply modelling and GIS tools to aid IRBM. Even though hydrology is undergoing a painful period of facing up to the realities of uncertainty and scaling problems, this is proving to have practical benefits for realistic IRBM. There is now a need for a range of scale appropriate tools, tempered by predictive uncertainty, that can lead to hydrology playing a key role in mapping out good practice in what to measure and monitor, how to characterize the land, and how to represent the impacts of land-use change practically. However, this will not occur if hydrologists do not fully engage with the needs of IRBM and the need to get closer to both policy makers and end users. Here, a range of models and decision support tools are outlined as an example of how to address the difficult problem of nutrient pollution. The model types, the data they require and the assumptions that allow their application, are all tied to scale. Physically-based models are run at the plot scale or the research scale (1–100 m²) where cause and effect can be studied in detail. Physically-based models are then used to create very long time series of flow and nutrient outputs. Meta models are then used to mimic the outputs of the physically-based models. Here Minimum Information Requirement models are used at the catchment scale (1000–10 000 km²) that require a minimum number of parameters that are physically interpretable and that can be linked to an existing GIS land classification scheme. Sitting above this scale are regional or national policy makers who are supplied with simple Decision Support Matrices that express our current levels of knowledge, our degree of uncertainty and a range of possible management practices that can help to reduce environmental problems. Once policies are established, the simple "message" and "mandate" for land-use change is communicated back to catchment planners and end users through flow visualization, educational and management tools. A high resolution flow analysis tool is presented that shows how pollution and runoff can be reduced on farmers’ fields. Finally, a period of engagement with end users and local policy makers is proposed to help guarantee that the policies proposed are actually taken up back at the field scale (which is, in fact, our original "research" scale).

Key words integrated management; modelling; nutrient pollution; river basin; scaling problems

Résumé Alors que les sciences hydrologiques encouragent la recherche pure, les hydrologues ont un rôle actif à jouer dans la gestion intégrée des bassins versants (GIBV). La gestion intégrée des bassins est le besoin le plus urgent eu égard à la durabilité environnementale, qui patauge encore dans de médiocres applications et qui est étouffée par les angoisses de l’incertitude. Nous pensons que les connaissances des hydrologues leur permettent de fournir des outils de modélisation et de SIG susceptibles d’aider à la gestion intégrée des bassins. Même si l’hydrologie traverse une période difficile, où elle doit faire face à la réalité de l’incertitude et des problèmes d’échelles, il semble qu’elle puisse être utilement appliquée à une gestion intégrée réaliste des bassins. Il y a maintenant un besoin pour toute une gamme d’outils d’échelles appropriées, intégrant l’estimation de l’incertitude, qui peuvent amener l’hydrologie à jouer un rôle pour définir les bonnes pratiques concernant ce qu’il faut mesurer et suivre, comment caractériser l’espace et comment représenter pratiquement les impacts des changements d’utilisation des sols. Ceci ne pourra toutefois être accompli que si les hydrologues s’imprègnent des besoins de la gestion intégrée des bassins et se rapprochent à la fois des décideurs et des utilisateurs. On présentera ici une gamme de modèles et d’outils d’aide à la décision comme exemples de la façon d’aborder le délicat problème de la pollution par les fertilisants. Les types de modèles, les données dont ils ont besoin et les hypothèses qui les sous-tendent sont tous liés à une échelle. Les modèles à base physique sont utilisés à l’échelle de la parcelle cultivée ou expérimentale (de 1 à 100 m²) où les causes et les effets peuvent être étudiés en détail. Ces modèles à base physique sont utilisés pour générer de très longues séries de débits et de concentrations de nutrients à l’exutoire. Des méta-modèles sont alors utilisés pour imiter les sorties des modèles à base physique. Ici des modèles à demande d’information minimale, qui ne requièrent qu’un minimum de paramètres physiquement interprétables pouvant être associées à la typologie des sols d’un SIG, sont utilisés à l’échelle du basin (1000–10 000 km²). Au dessus de cette échelle, les décideurs régionaux ou nationaux disposent de simples tableaux d’aide à la décision traduisant notre niveau actuel de connaissance, notre degré d’incertitude et une gamme d’actions susceptibles de limiter les atteintes à l’environnement. Une fois les politiques décidées , un "message" ou "mandat" de modification de l’utilisation des sols est retourné aux responsables du basin et aux utilisateurs, grâce à une visualisation des flux, et par des outils de gestion et de formation. Un outil d’analyse des flux à haute résolution est présenté ici, qui montre comment la pollution et le ruissellement peuvent être diminués sur les champs des agriculteurs. Finalement on suggère une période de concertation avec les utilisateurs et les décideurs locaux afin de s’assurer que les actions proposées sont effectivement réalisées à l’échelle de la parcelle qui est en fait notre unité expérimentale originelle.

Mots clefs bassin versant; problèmes d’échelles; pollution par fertilisants; modélisation; gestion intégrée