Hérivaux, C., Selles, A. and Le Coënt, P. (2023) 'SFN-ESO: Des solutions fondées sur la nature pour une gestion durable des eaux souterraines? Note de cadrage. Rapport final'. Available at: http://ficheinfoterre.brgm.fr/document/RP-72417-FR.

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Jodar, J. et al. (2022) ‘Artificial recharge by means of careo channels versus natural aquifer recharge in a semi-arid, high-mountain watershed (Sierra Nevada, Spain)’, *Science of The Total Environment*, 825, p. 153937. Available at: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153937.

Kassam, A., Friedrich, T. and Derpsch, R. (2019) ‘Global spread of Conservation Agriculture’, *International Journal of Environmental Studies*, 76(1), pp. 29–51. Available at: https://doi.org/10.1080/00207233.2018.1494927.

Keys, P.W., Wang-Erlandsson, L. and Gordon, L.J. (2016) ‘Revealing Invisible Water: Moisture Recycling as an Ecosystem Service’, *PLOS ONE*, 11(3), p. e0151993. Available at: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0151993.

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Lalonde, M. et al. (2024) ‘Scientific evidence of the hydrological impacts of nature-based solutions at the catchment scale’, *WILEY INTERDISCIPLINARY REVIEWS-WATER*, 11(5). Available at: https://doi.org/10.1002/wat2.1744.

Lebon, N. et al. (2022) ‘A new agro-hydrological catchment model to assess the cumulative impact of small reservoirs’, *Environmental Modelling & Software*, 153, p. 105409. Available at: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2022.105409.

Locatelli, L. et al. (2015) ‘Determining the extent of groundwater interference on the performance of infiltration trenches’, *Journal of Hydrology*, 529, pp. 1360–1372. Available at: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.08.047.

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Magnier, J. et al. (2024) ‘Natural/Small Water Retention Measures: Their Contribution to Ecosystem-Based Concepts’, *Sustainability*, 16(3), p. 1308. Available at: https://doi.org/10.3390/su16031308.

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van Meerveld, I. and Seibert, J. (2025) ‘Reforestation effects on low flows: Review of public perceptions and scientific evidence’, *WIREs Water*, 12(1), p. e1760. Available at: https://doi.org/10.1002/wat2.1760.

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Pelet, J. and Rieu, G. (2023) ‘Les solutions fondées sur la nature dans les territoires littoraux : une adaptation au changement climatique sans transformation ?’, *Développement durable et territoires* [Preprint], (Vol. 14, n°2). Available at: https://doi.org/10.4000/developpementdurable.23118.

Piscart, C. et al. (2009) ‘Effects of intense agricultural practices on heterotrophic processes in streams’, *Environmental Pollution*, 157(3), pp. 1011–1018. Available at: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.10.010.

Rey, F. et al. (2023) ‘Les solutions fondées sur la nature : quelles recherches pour répondre aux défis de la gestion de l’eau ?’, *Techniques Sciences Méthodes*, 9, pp. 59–69. Available at: https://doi.org/10.36904/tsm/202309059.
Rockström, J. et al. (2024) ‘Malin Falkenmark: Water pioneer who coined the notion of water crowding and coloured the water cycle’, *Ambio*, 53(5), pp. 657–663. Available at: https://doi.org/10.1007/s13280-024-01989-7.

Rouzies, E., Lauvernet, C. and Vidard, A. (2024) ‘Comparison of different ensemble assimilation methods in a modular hydrological model dedicated to water quality management’, *Hydrology and Earth System Sciences Discussions*, pp. 1–33. Available at: https://doi.org/10.5194/hess-2024-219.

Rudi, G. et al. (2020) ‘Multifunctionality of agricultural channel vegetation: A review based on community functional parameters and properties to support ecosystem function modeling’, *Ecohydrology & Hydrobiology*, 20(3), pp. 397–412. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ecohyd.2020.03.004.

SAGE Drôme (2024) ‘Note SAGE Drôme 2050 - Stratégie du bassin versant de la Drôme pour l’adaptation des usages au changement climatique dans le bassin versant de la Drôme’. Available at: https://www.riviere-drome.fr/actions-etudes/les-etudes/SAGEDROME2050.

Seddon, N. et al. (2020) ‘Understanding the value and limits of nature-based solutions to climate change and other global challenges’, *Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences*, 375(1794), p. 20190120. Available at: https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0120.

Selles, A. et al. (2023) ‘Des solutions fondées sur la nature pour une gestion durable des eaux souterraines ? Une revue des effets hydrogéologiques’, *Techniques Sciences Méthodes*, pp. 71–101. Available at: https://doi.org/10.36904/tsm/202309071.

Soulis, K.X., Dercas, N. and Papadaki, Ch. (2015) ‘Effects of forest roads on the hydrological response of a small-scale mountain watershed in Greece’, *Hydrological Processes*, 29(7), pp. 1772–1782. Available at: https://doi.org/10.1002/hyp.10301.

Spongescapes consortium (in press) ‘Deliverable 1.1 : Critical review of existing knowledge on sponge functions for different climatic zones, soils and land uses in Europe’.

Tournebize, J. et al. (2024) ‘Prevention and management of plant protection product transfers within the environment: A review’, *Environmental Science and Pollution Research* [Preprint]. Available at: https://doi.org/10.1007/s11356-024-35496-9.

Wahl, N.A. et al. (2004) ‘Effects of conventional and conservation tillage on soil hydraulic properties of a silty-loamy soil’, *Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C*, 29(11), pp. 821–829. Available at: https://doi.org/10.1016/j.pce.2004.05.009.

WWAP / ONU-Eau (2018) *Rapport mondial des Nations Unies sur la mise en valeur des ressources en eau 2018 : les solutions fondées sur la nature pour la gestion de l'eau*. Available at: https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000261466 (Accessed: 29 November 2024).

Yeomans, P.A. (1958) ‘The Challenge of Landscape - The Development and Practice of Keyline’.

Yimer, E.A. (2024) ‘The underexposed nature-based solutions: A critical state-of-art review on drought mitigation’, *Journal of Environmental Management* [Preprint].

Zhu, X. et al. (2020) ‘Reductions in water, soil and nutrient losses and pesticide pollution in agroforestry practices: a review of evidence and processes’, *Plant and Soil*, 453(1), pp. 45–86. Available at: https://doi.org/10.1007/s11104-019-04377-3.
# 8. Annexes

## 8.1. Références principales étudiées pour la rédaction de la synthèse

<table><caption>Tableau 5 - Tableau de présentation des références principales étudiées pour la rédaction de la synthèse
(source : autrice)</caption><thead><tr><th>Référence, revue et discipline(s)</th><th>Type de publication, sujet traité, méthodes</th></tr></thead><tbody><tr><td colspan="2" style="text-align: center; font-weight: bold;">LITTERATURE SCIENTIFIQUE</td></tr><tr><td>(Alletto and Bustillo, 2023)</td><td>Article de recherche</td></tr><tr><td>Agronomie, Environnement & Sociétés</td><td>Fonctionnement hydrique de sols en Agriculture de Conservation des Sols</td></tr><tr><td>Agronomie</td><td>Expérimentations conduites sur 7 sites différents localisés dans le sud du bassin Adour-Garonne (mesures des propriétés physiques et observations du développement racinaire sur des parcelles agricoles en labour ou en AC)</td></tr><tr><td>(Andréassian, 2004)</td><td>Article de synthèse</td></tr><tr><td>Journal of Hydrology</td><td>Controverse historique et débats scientifiques autour des impacts hydrologiques des forêts</td></tr><tr><td>Hydrologie, (histoire)</td><td></td></tr><tr><td>(Blöschl et al., 2019)</td><td>Article de synthèse</td></tr><tr><td>Hydrological Sciences Journal</td><td>23 problèmes non résolus en hydrologie</td></tr><tr><td>Hydrologie</td><td>Contributions de 230 scientifiques (via une consultation publique en ligne et des ateliers de coconstruction de la synthèse)</td></tr><tr><td>(Eeckman et al., 2025)</td><td>Article de recherche</td></tr><tr><td>Dynamiques environnementales. Journal international de géosciences et de l'environnement</td><td>Méthodologie de quantification des impacts pour des sites pilotes en Hydrologie Régénérative</td></tr><tr><td>Hydrologie</td><td></td></tr><tr><td>(Ellison et al., 2017)</td><td>Article de recherche</td></tr><tr><td>Global Environmental Change</td><td>Effets des arbres et des forêts sur le climat et l'eau (fonctions des forêts, interventions dans les cycles du carbone, cycles hydriques et énergétiques)</td></tr><tr><td>Interdisplinaire, sciences de l'environnement</td><td>Synthèse de différents travaux de recherche</td></tr><tr><td>(Kumar et al., 2021)</td><td>Revue systématique</td></tr><tr><td>Science of the Total Environment</td><td>Avantages et limites des méthodes de modélisation pour évaluer l'efficacité de solutions fondées sur la nature face à des aléas naturels</td></tr><tr><td>Sciences de l'environnement</td><td>Recherche bibliographique systématique (Scopus, Google Scholar, Web of Science, Science Direct), sélection de 298 articles. Analyse comparative des différentes méthodes et modèles utilisés, avec une catégorisation par type d'aléas naturels.</td></tr><tr><td>(Lalonde et al., 2024)</td><td>Revue systématique</td></tr><tr><td>Wiley Interdisciplinary Reviews : Water</td><td>Impact hydrologique des solutions basées sur la nature à l'échelle du bassin versant</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td>Hydrologie</td><td>Recherche bibliographique systématique (Web of Science) ; 133 études sélectionnées</td></tr><tr><td>(Molénat et al., 2023)</td><td>Article de synthèse</td></tr><tr><td>Current Opinion in Environmental Sustainability</td><td>La diversification (de la parcelle au paysage) comme levier d'adaptation de l'agriculture pluviale méditerranéenne aux pénuries d'eau dues au changement climatique et aux pressions anthropiques.</td></tr><tr><td>Hydrologie, Agronomie</td><td></td></tr><tr><td>(Selles et al., 2023)</td><td>Article de synthèse</td></tr><tr><td>Techniques Sciences Méthodes</td><td>Revue des effets hydrogéologiques des solutions fondées sur la nature appliquées à la gestion durable des eaux souterraines</td></tr><tr><td>Hydrogéologie</td><td></td></tr><tr><td>(van Meerveld and Seibert, 2024)</td><td>Article de synthèse</td></tr><tr><td>Wiley Interdisciplinary Reviews : Water</td><td>Revue sur les perceptions du grand public et éléments de preuves scientifiques des effets de la reforestation sur les faibles débits.</td></tr><tr><td>Hydrologie</td><td></td></tr><tr><td>(Zhu et al., 2020)</td><td>Revue systématique</td></tr><tr><td>Plant Soil</td><td>Preuves et processus par les pratiques agroforestières permettent de limiter les pertes d'eau, de sol et d'éléments nutritifs, ainsi que la pollution par les pesticides</td></tr><tr><td>Ecologie végétale, sciences du sol, hydrologie</td><td>Recherche bibliographique extensive (Scopus, Google Scholar, Web of Science, Science Direct) ; 83 études de cas sélectionnées pour approfondissement</td></tr><tr><td colspan="2">LITTERATURE « GRISE »</td></tr><tr><td>(ADEME and OFB, 2024a, 2024b)</td><td>Productions de l'ADEME et de l'OFB dans le cadre du projet Life Artisan, sur les SFN pour l'adaptation au changement climatique dans les filières agricoles et sylvicoles</td></tr><tr><td>(Carluer et al., 2022)</td><td>Mini-article du focus group EIP-AGRI sur les SFN pour la gestion de l'eau sous changement climatique : les SFN comme infrastructures vertes pour la rétention, le traitement et la disponibilité de l'eau agricole</td></tr><tr><td>(Conseil scientifique du comité de bassin Adour-Garonne, 2024)</td><td>Note de position du conseil scientifique du comité de bassin Adour-Garonne sur l'hydrologie régénérative</td></tr><tr><td>(Convention MODREC-Vesdre, 2023) ; (Di Maggio, 2023)</td><td>Rapport de la modélisation hydrologique du bassin versant de la Vesdre et de différents scénarios d'aménagements (Belgique) ; mémoire de master sur la modélisation de keylines sur un sous-bassin versant agricole de la Vesdre</td></tr><tr><td>(Gendre et al., 2022)</td><td>Mini-article du focus group EIP-AGRI sur les SFN pour la gestion de l'eau sous changement climatique : les SFN à l'échelle de la parcelle</td></tr><tr><td>(Hérivaux, Selles and Le Coënt, 2023)</td><td>Rapport du projet de recherche SFN-ESO sur les solutions fondées sur la nature appliquées à la gestion durable des eaux souterraines</td></tr><tr><td>(Spongescapes consortium, in press)</td><td>Note de synthèse sur la connaissance existante sur les fonctions éponges pour différentes régions climatiques, types de sols et usages en Europe</td></tr><tr><td>(WWAP / ONU-Eau, 2018)</td><td>Rapport mondial des nations unies sur la mise en valeur des ressources en eau 2018 : les solutions fondées sur la nature pour la gestion de l'eau</td></tr><tr><td>NWRM.eu</td><td>Catalogue en ligne des mesures naturelles de retention d'eau, avec des fiches par mesures, des études de cas et des tables de bénéfices.</td></tr><tr><td>OPTAIN.eu</td><td>Projet européen sur les mesures naturelles de retentions d'eau dans des petits bassins versants agricoles. Livrables, webinaires sur les MNRE et leur modélisation.</td></tr></table>
## 8.2. Mots-clés utilisés lors des recherches bibliographiques

Des recherches bibliographiques dans le moteur de recherche Web of Sciences, réalisées entre le 28/10/2025 et le 27/11/2025 ont permis d'identifier certaines publications scientifiques étudiées dans cette synthèse (cf. présentation de la méthode en partie 2).

Chaque combinaison était proposée pour le titre de la publication, l'abstract et les mots-clés de l'auteur (author keywords) (utilisation de OR).

1. "nature based solutions" OR "nature inspired solutions" OR "solutions fondées sur la nature" OR "NBS" OR "ecosystems services" OR "ecosystem based adaptation" OR "green infrastructure" OR "natural water retention measures"

2. (hydr* OR Water* OR groundwater* OR "ground water*") AND (resilien* OR recharge OR adaptation OR infiltra* OR retention OR quantit* OR management OR ressource conservation)

3. (watershed OR area OR river OR basin OR catchment OR hillslope) AND (rural OR mediterran* OR mountain* OR extrem*) AND (climat* OR hydrology)

4. "natural risks" OR "mudflow" OR "flooding" OR "landslide" OR "runoff" OR "erosion" OR "drought" OR "dry"

5. model* OR asses* OR evalu* OR caracteri* OR perform* OR effectiv* OR impact OR "knowledge gap" OR controvers* OR questions OR limits OR uncertainties

6. not urban*

7. #1 AND (#2 OR #3 OR #4) AND #5 AND #6

Les articles jugés pertinents pour le travail de synthèse mené ont été sélectionnés à partir des titres et abstracts, parfois aussi selon les dates récentes de publication, le nombre de citations, ou une lecture rapide du contenu de l'article.

Recherche annexe réalisée le 04/02/25 sur WoS en lien avec la partie 3.1.3, pour recenser le nombre de publication sur les solutions fondées sur la nature en fonction des enjeux qui y sont associés :

"nature-based solutions" OR NBS) AND (cities OR city OR urban): 2871 résultats

"nature-based solutions" OR NBS) AND (flood* OR fluvi* OR river) : 1304 résultats

"nature-based solutions" OR NBS) AND (littor* OR coast*) : 737 résultats

"nature-based solutions" OR NBS) AND (drought* OR dry*) : 529 résultats

"nature-based solutions" OR NBS) AND (rural) : 486 résultats
## 8.3. Guide utilisé pour la conduite des entretiens semi-directifs

Le guide d'entretien a été adapté en fonction de la personne interrogée, son domaine d'expertise, et du déroulé de l'entretien.

### INTRODUCTION

- Quel est votre parcours, votre expertise ? Quand vous êtes-vous intéressé à cette thématique ? Pour quelles raisons, dans quel contexte ? Des exemples de projets passés, en cours, prévus ?

### TERMINOLOGIE ET CADRAGE

- Quels termes utilisez-vous pour qualifier les « moyens » d'augmenter la rétention d'eau dans les sols et têtes de bassin versant, dans vos recherches ou votre projet ?

- Quels autres termes sont utilisés dans la littérature que vous consultez / par vos collègues / par des gestionnaires ?

- Lequel trouvez-vous le plus pertinent ? ou au contraire lesquels vous ne souhaitez pas utiliser ? Pourquoi ?

- En particulier, que pensez-vous de : Solutions fondées sur la nature ; Mesures naturelles de rétention d'eau ; Hydrologie régénérative

- Que pensez-vous de la multiplication de ces terminologies et concepts ?

- Quels sont vos objets de recherche plus précisément ? Par exemple :

- Zones humides

- (Re)Boisement, (re)végétalisation

- Récupération de l'eau (water harvesting) : petites retenues, micro-barrages, tranchées d'infiltration, canaux, terrasses, etc.

- Pratiques et infrastructures agroécologiques, etc.

- Autres :

- A quelle échelle regardez-vous les effets de ces « mesures » ?

- A quels enjeux, processus, interactions, phénomènes bio-physiques vous intéressez- vous principalement ?

- Humidité du sol

- Infiltration

- Évapotranspiration

- Ruissellement

- Phénomènes d'érosion

- Transport sédimentaire

- Recharge d'aquifères

- Soutien du débit des cours d'eau

- Autres :
- Comment les étudiez-vous ? Avec quelles méthodes (instrumentation, modèles, expérimentation, etc.) ?

- Quelles sont vos questions de recherche ?

- Travaillez-vous sur les impacts hydrologiques quantitatifs de telle ou telle solution ? A quelle échelle ? de l'évaluation des processus physiques à petite échelles, au bilan hydrique individuel ou global, jusqu'à fonctionnement hydro(géo)logique d'un bassin versant.

- Qu'en savez-vous ?

- Ce que vous ne savez pas ? ce qu'il manque ?

## ETAT DE LA CONNAISSANCE

- D'après vous, quelles sont pour vous les **connaissances **<u>stabilisées</u> **, mobilisables par les gestionnaires ? Ce sur quoi on peut « avoir confiance » ?

- Sur les effets d'une mesure / d'un objet ?

- Sur les effets sur un type de milieu particulier ? ex : terrain agricole, forêt, cours d'eau.

- Sur les effets combinés de plusieurs mesures / objets ?

- Quels sont pour vous les **facteurs principaux qui influencent les effets** de ces mesures ?
  Avez-vous des exemples concrets ?

- Climat : y a-t-il un conditionnement climatique pour l'efficacité de ces mesures ? Sont-elles adaptées pour certains climats, ou régimes hydrologiques uniquement ?

- Sol et géologie : sur quelles caractéristiques faut-il être vigilant ?

- Géographie / localisation : y a-t-il des emplacements optimaux pour ces mesures ? si oui lesquels (têtes de bassin versant ?) ? Ou faut-il multiplier à l'échelle du BV ?

- Echelle de mesure : y a-t-il des effets distincts, voire contradictoire, selon l'échelle à laquelle on les évalue (ex : parcelle vs bassin vs cours d'eau) ?

- Quels « **risques** » **potentiels** identifiez-vous en lien avec ces mesures ? Quels effets négatifs possibles ?

- Discontinuités hydrologiques ou sédimentaires

- Eau dans plantes : augmentation de l'évapotranspiration ? → perte pour cours d'eau et nappe ?

- Eau dans sol : effet sur l'aval ? → cours d'eau en étiage ? autres usages ?

- Autres risques ?

- Quelle connaissance avez-vous de ces risques ? Quel degré de vigilance faut-il avoir selon vous ? Identifiez-vous des personnes ou références clés ?

- **Quels co-bénéfices** identifiez-vous (biodiversité, qualité eau, paysage, etc.) ? Sur lesquels insisteriez-vous ? Quelles (in)certitudes sur ces autres effets ? Identifiez-vous des personnes ou références clés ?

- **Evaluation des effets (hydrologiques quantitatifs plutôt) à travers la MODELISATION** :

- Comment évaluer les effets de la multiplication et/ou de la combinaison de ces mesures à l'échelle d'un (sous)-bassin hydrographique ? L'un pose-t-il plus problème que l'autre ?
* Quelle expérience et connaissance en avez-vous ?

* Avec quels modèles (ou types de modèles) êtes-vous familiers (ex : MIKE-SHE, SWAT, etc. Hydrologiques, hydrogéologiques ou plus « complets ») ? dans quels contextes ? à quelle échelle ?

* Quels modèles sont pour vous adaptés, quelles sont leurs limites ?

* Pour vous, peut-on se passer de la modélisation pour évaluer les effets ? Si oui, quelles méthodes, avec quelles limites ? (ex : mesures et suivi avant et après projet)

- Avez-vous en tête des projets spécifiques ? En particulier, des projets de modélisation ou de mise en oeuvre « à grande échelle » ? Identifiez-vous des références clés ?

- Quels « trous » / manque / angles morts dans la connaissance ?

- Quelles **principales zones d'incertitudes** identifiez-vous ? Parmi celles citées, comment les préciseriez-vous ? En voyez-vous des complémentaires ?

* Effet de la végétation-hydrologie (forêt en particulier, végétation ligneuse plus largement)

* Évapotranspiration réelle dans les modèles hydrologiques

* Connectivité des écoulements

* Représentation des extrêmes hydro/météo

* Autres :

- Quels **fronts de recherche** identifiez-vous ? Parmi ceux citées, comment les préciseriez-vous ? En voyez-vous des complémentaires ?

* Modélisation de l'usage et occupation du sol dans les modèles hydrologiques

* Autres :

- Quels débats et/ou **controverses scientifiques** identifiez-vous ? Parmi celles citées, comment les préciseriez-vous ? En voyez-vous des complémentaires ?

* Effets de la végétation sur les précipitations et transferts météo (forêt en particulier)

* Effet (re)forestation sur recharge

* Autres :

- Identifiez-vous des références clés ?

## OUVERTURE : opérationnalisation et accompagnement

- Vos travaux sont-ils proches de l'application / opérationnalisation ?

- Travaillez-vous avec des acteurs opérationnels ?

* Qui ? Sur quoi ? Depuis quand ?

* Quelles sont leurs demandes ?

* En quoi vos travaux peuvent les accompagner ?

* Que leur manque-t-il d'après vous ?

- Pour vous, quels sont les enjeux « opérationnels » de production de connaissance sur ce sujet ?
- Quel est votre discours et « positionnement » en tant que scientifique vis-à-vis des acteurs opérationnels :

- Comment répondez-vous aux interrogations ?

- Comment les accompagner-vous ?

- Avez-vous déjà entendu la notion de « solution (ou mesure) sans regret » ?

- L'utilisez-vous vous-même ?

- Qu'en pensez-vous ?

- Comment la définiriez-vous ?

- Avez-vous entendu parler de l'association « Pour une hydrologie régénérative » ? Qu'en pensez-vous ?
## 8.4. Extraits de la revue de littérature de Lalonde et al. (2024) : méthode, références étudiées et tableau d'évaluation des effets hydrologiques

### 3 | METHODOLOGY

This scoping review follows a comprehensive approach to map and synthesize the existing literature on the hydrological impacts of NbS. First, we develop an NbS typology to guide the review process. Then, a comprehensive review of key literature is conducted using the Web of Science database. To this end, a search string was developed that covers the previously defined NbS interventions types (Table 2) and their synonyms including all hydrological key components of surface, runoff, baseflow, infiltration, evapotranspiration, floods and droughts, and storage and residence time, as follows: (TI=(Nature-based-solution*) OR TI=(Nature based solution*) OR TI=(NbS) OR TI=(reforestation) OR TI=(afforestation) OR TI=(forest conservation) OR TI=(constructed wetland*) OR TI=(wetland conservation) OR TI=(wetland restoration) OR TI=(water harvesting) OR TI=(small depression*) OR TI=(diversion canal*) OR TI=(treasures) OR TI=(gullies) OR TI=(ditches) OR TI=(terrace*)) AND (TI=(hydrology) OR TI=(runoff) OR TI=(streamflow) OR TI=(baseflow) OR TI=(discharge) OR TI=(transpiration) OR TI=(evapo*) OR TI=(infiltration) OR TI=(drought*) OR TI=(flood*) OR TI=(storage) OR TI=(residence)).

The search string identified a total of 1169 scientific peer-reviewed articles from research across the globe. As a second step, all articles underwent a thorough manual examination of title and abstract, and a final selection was made based on a full-text analysis. This procedure resulted in a total of 133 studies, most of them located in the Hindu Kush Himalaya, South Africa, Peru, the United States, and Alaska (Figure 1). All of the articles identified were synthesized according to our defined NbS typology and hydrological key components and processes analyzing the current state of knowledge as well as the related gaps.

<table><caption>TABLE 1 Definitions of nature-based solutions (NbS).</caption><thead><tr><th></th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>Nature-based solutions (NbS) for adapting to water related risks (OECD, 2020)</td><td>NbS are measures that protect, sustainably manage or restore nature, with the goal of maintaining or enhancing ecosystem services to address a variety of social, environmental, and economic challenges.</td></tr><tr><td>Nature-based solutions and re-naturing cities (European Commission, Directorate General for Research and Innovation, 2015)</td><td>NbS are actions that are inspired by, supported by, or copied from nature. They have tremendous potential to be energy and resource-efficient and resilient to change: but to be successful, they must be adapted to local conditions.</td></tr><tr><td>Nature-based solutions for water (WWAP, 2018)</td><td>NbS are inspired and supported by nature and use, or mimic, natural processes to contribute to the improved management of water. The defining feature of an NbS is, therefore, not whether an ecosystem used is 'natural' but whether natural processes are being proactively managed to achieve a water-related objective.</td></tr><tr><td>Water and climate change (WWAP, 2020)</td><td>NbS which are inspired and supported by nature and which use or mimic natural processes, can contribute to the improved management of water while providing ecosystem services as well as a wide range of secondary co-benefits, including adaptation, mitigation and resilience to climate change.</td></tr><tr><td>Nature-based solutions to address global societal challenges (Cohen-Shacham et al., 2016)</td><td>NbS are actions to protect, sustainably manage, and restore natural and modified ecosystems in ways that address societal challenges effectively and adaptively, to provide both human well-being and biodiversity benefits.</td></tr><tr><td>Global standard for nature-based solutions (IUCN, 2020a)</td><td>Criteria:<br>1. effectively address societal challenges,<br>2. are informed by scale,<br>3. result in a net gain to biodiversity and ecosystem integrity,<br>4. are economically viable,<br>5. are based on inclusive, transparent, and empowering governance processes,<br>6. equitably balance trade-offs between achievement of their primarily goal(s) and the continued provision of multiple benefits,<br>7. are managed adaptively, based on evidence,<br>8. are sustainable and mainstreamed within an appropriate jurisdictional context.</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th rowspan="2">NbS</th><th colspan="3">RUNOFF</th><th colspan="3">BASEFLOW</th><th colspan="3">INFILTRATION</th><th colspan="3">EVAPORATION/TRANSPIRATION</th><th colspan="3">FLOODS AND DROUGHTS</th></tr><tr><th>Decrease</th><th>No effect</th><th>Increase</th><th>Decrease</th><th>No effect</th><th>Increase</th><th>Decrease</th><th>No effect</th><th>Increase</th><th>Decrease</th><th>No effect</th><th>Increase</th><th>Decrease</th><th>No effect</th><th>Increase</th></tr></thead><tbody><tr><td>Afforestation</td><td>■■■○○○</td><td>○○</td><td>○</td><td>■■○○○</td><td>○</td><td>○▲▲</td><td>○○</td><td></td><td>■○○</td><td>○○▲</td><td>○</td><td>■○○</td><td>■■○</td><td></td><td>○</td></tr><tr><td>Reforestation</td><td>■○○○▲</td><td>■○○</td><td>○▲</td><td>○○○</td><td></td><td>○</td><td>○○</td><td></td><td>■○○</td><td></td><td>○○</td><td>■○○▲</td><td>■○○</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wetlands</td><td>○○</td><td>○▲</td><td>○</td><td>■○</td><td>■○○</td><td>○○○</td><td>○</td><td>○○○</td><td>○</td><td></td><td>○○</td><td>■○○</td><td>○○○</td><td></td><td>■</td></tr><tr><td>Micro-reservoirs</td><td>■○○▲▲</td><td>○○</td><td></td><td></td><td></td><td>○▲</td><td></td><td></td><td>○○○</td><td></td><td>■○</td><td>○▲</td><td>■○○</td><td>○○▲</td><td></td></tr><tr><td>Diversion Canals</td><td></td><td>○</td><td>○○</td><td></td><td></td><td>○○</td><td></td><td>▲</td><td>○○</td><td></td><td>○▲</td><td></td><td></td><td>▲</td><td></td></tr><tr><td>Infiltration trenches</td><td>■○○○▲▲</td><td>○▲▲</td><td></td><td></td><td></td><td>▲</td><td></td><td></td><td>○○▲</td><td></td><td>○</td><td>▲▲</td><td>○</td><td>▲▲</td><td></td></tr><tr><td>Terraces</td><td>■■■○○</td><td>○</td><td>○</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>■○</td><td></td><td>○</td><td>▲▲</td><td>■▲▲</td><td>○▲▲</td><td></td></tr></tbody></table>

■ Literature review

○ Observational

▲ Modeling

<caption>FIGURE 2 Number of studies reporting effects of seven different NbS types on main hydrological processes.</caption>

<table><caption>TABLE 2 Overview of nature-based solutions (NbS) for water intervention types.</caption><thead><tr><th>NbS types</th><th>Solutions</th><th>Definitions</th><th>Articles</th></tr></thead><tbody><tr><td>Re-/afforestation and forest conservation</td><td>Afforestation</td><td>Planting of trees where the species would not have occurred naturally, such as use of non-native species or planting any species on land that would have been grassland in the past.</td><td>(Acreman et al., 2021; Agnihotri & Yadav, 1995; Alves & Formiga, 2019; Z. Bai et al., 2018; Beets & Beets, 2020; Bonnesoeur et al., 2019; Breil et al., 2021; Buendia et al., 2016; Farley et al., 2005; Greenwood et al., 2011; Hejduk et al., 2021; Hou et al., 2023; Hrabovský et al., 2020; M. Huang et al., 2003; Ilstedt et al., 2007; Iroumé & Palacios, 2013; Krishnaswamy et al., 2012, 2013; Liu et al., 2016; McVicar et al., 2007; Mihalcea, 2017; Nadal-Romero et al., 2023; Ponette-González et al., 2014; Scott & Lesch, 1997; Takele et al., 2022; Teuling et al., 2019; Valente et al., 2021; Van Lill et al., 1980; Webb & Kathuria, 2012; Xu, Yang, et al., 2019; Xu, Liu, et al., 2019)</td></tr><tr><td>Wetlands restoration/ conservation</td><td>Wetlands</td><td>Areas of marsh, fen, peatland, or water, whether natural or artificial, permanent or temporary, with water that is static or flowing, fresh, brackish or salt, including areas of marine water, the depth of which at low tide does not exceed 6 m.</td><td>(Acreman et al., 2021; Bonell et al., 2010; Bonnesoeur et al., 2019; Borg et al., 1988; Bremer et al., 2019; Bruijnzeel, 2004; Eekhout et al., 2020; Galli et al., 2021; Groß et al., 2018; Holden et al., 2022; Z. Huang et al., 2010; Kabeja et al., 2020; Kirnbauer et al., 2013; Krishnaswamy et al., 2013; Krishnaswamy et al., 2013; Kuehler et al., 2017; Lukey et al., 2000; Meerveld et al., 2019; Page et al., 2020; Schooling & Carlyle-Moses, 2015; Shi et al., 2019; Tang et al., 2019; Teuling et al., 2019; Xu, Liu, et al., 2019; Zheng et al., 2008)</td></tr><tr><td>Constructing wetlands</td><td></td><td>In constructed wetlands, essential processes that take place in natural wetlands are recreated through specific engineering designs.</td><td>(Acreman et al., 2021; Amiri et al., 2022; Baiker, 2023; Bruland et al., 2003; Conn & Fiedler, 2006; Glas et al., 2019; Hunt et al., 1999; Jenkins et al., 2012; Liao et al., 2017; Milani et al., 2019; Mohamed et al., 2012; Patiño et al., 2021; Peck & Lovvorn, 2001; Polk et al., 2017; Queluz et al., 2018; Quin & Destouni, 2018; Rodriguez-Morales et al., 2019; Thorslund et al., 2018; Valois et al., 2020; Verzijl & Quispe, 2013; Watts et al., 2023; Wong et al., 2017; Wunderlich et al., 2023)</td></tr><tr><td>Water harvesting</td><td>Creation of small reservoirs</td><td>Dry detention basins, which are grassed depressions or basins created by excavation, into which runoff is channeled what facilitates the slow filtration of sediment and nutrient uptake by the vegetation.</td><td>(Costa et al., 2021; Djuma et al., 2017; Eekhout et al., 2020; Eisma & Merwade, 2021; Ferk et al., 2020; Galicia et al., 2019; Guyassa et al., 2017; Habets et al., 2018; Hayashi et al., 2003; Z. Huang et al., 2010; Itsukushima et al., 2018; Krol et al., 2011; Li et al., 2023; Liao et al., 2017; Perrin et al., 2012; Previati et al., 2010; Shi et al., 2019; Van Meter et al., 2016; Xu et al., 2013; Yuan et al., 2019)</td></tr></tbody></table>
**Diversion canals**
Canals transporting water from a stream across hillslope to enhance infiltration and likely to supply small depression.
(Cárdenas Panduro, 2020; Ertsen & Van Der Spek, 2009; Ferreira et al., 2020; Kumar et al., 2020; Ochoa-Tocachi et al., 2019)

**Infiltration trenches**
Excavations that are carried out on slopes in the form of channels of rectangular or trapezoidal section, which are built at contour lines to stop the runoff of rainwater.
(Abu-Zreig et al., 2020; Ahmed et al., 2015; Bergman et al., 2011; Błażejewski et al., 2018; Campisano et al., 2011; Cornelis et al., 2012; Cubides & Santos, 2018; De Carlo et al., 2020;

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

<table><caption>TABLE 2 (Continued)</caption><thead><tr><th>NbS types</th><th>Solutions</th><th>Definitions</th><th>Articles</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td>Fach & Dierkes, 2011; Fan et al., 2022; Freni et al., 2009; Freni & Mannina, 2019; Greggio et al., 2018; Guzman et al., 2017; Heilweil & Watt, 2011; Kumar et al., 2022; LaFevor & Ramos-Scharrón, 2021; B. Locatelli et al., 2020; L. Locatelli et al., 2015; Lopes Bezerra et al., 2022; Mullins et al., 2020; Reinstorf, 2017; Somers et al., 2018; Taye et al., 2015; Widomski et al., 2010)</td></tr><tr><td>Terraces</td><td></td><td>Sloped surface cut into flat layers by vertical or oblique walls usually made with stones.</td><td>(Agnihotri & Yadav, 1995; Arnáez et al., 2015; J. Bai et al., 2019; Baumhardt et al., 2020; Gallart et al., 1994, 1997; Gardner & Gerrard, 2003; Kendall & den Ouden, 2008; Khelifa et al., 2017; Li et al., 2023; Llorens et al., 1992; Lü et al., 2009; Madramootoo & Norville, 1993; Meerkerk et al., 2009; Qian et al., 2014; Romero-Díaz et al., 2019; Willems et al., 2021)</td></tr></tbody></table>

## 8.5. Tableau issu de Kumar *et al.* (2021), synthétisant les avantages et limites des modèles identifiés par les auteurs

<caption>**Table 6**</caption>

Outline of the advantages and limitations of numerical models that can evaluate NBS against different HMHS.

<table><thead><tr><th>Models</th><th>Advantage</th><th>Disadvantage</th><th>Potential application</th><th>Potential improvement</th><th>Reference</th></tr></thead><tbody><tr><td>Surface/subsurface models, e.g.,<br/>• MIKE-SHE<br/>• SWAT<br/>• MODFLOW<br/>• WRF<br/>• HEC-RAS<br/>• ParFlow-TREES<br/>• ACRU<br/>• SIMGRO<br/>Green NBS-specific surface e models, e.g.,<br/>• SWMM-LID-GW<br/>• SWMM<br/>• GIFMOD<br/>• ENVI-met<br/>• FUNWAVE-TVD<br/>• SSHV-2D<br/>• tRIBS-VEGGIE<br/>• BROOK90<br/>• SWAN<br/>• ADCIRC<br/>• XBeach<br/>Variably saturated models, e.g.,<br/>• LISFLOOD-FP<br/>• HYDRUS<br/>• Flood Modeller<br/>• PLAXIS<br/>• TELEMAC</td><td>• Incorporate almost all relevant surface and subsurface hydrological process<br/>• Can simulate large-scale NBS planning due to normally great capacity in representing the variations of processes and features spatially<br/>• Can simulate and evaluate the green-NBS and SUDS at catchment scale<br/>• Power in runoff simulation and routing<br/>• Considers two-way interaction between green NBS and groundwater<br/>• Flexible to simulate NBS design and performance evaluation<br/>• Accurately simulate subsurface flows<br/>• Easily track and visualise subsurface flows<br/>• Flexible to simulate the detailed geometry of NBS</td><td>• Coarse in spatial and temporal resolutions<br/>• Cannot simulate urban drainage systems (UDS)<br/>• Cannot simulate the detailed geometry and design features of NBS<br/>• Data intensive<br/>• Does not simulate groundwater flow and requires groundwater data as direct input<br/>• SWMM and SWINGO-VFSMOD can only simulate an individual NBS by assuming homogeneous soil profile<br/>• Cannot represent some design feature of NBS and their efficiency evaluation<br/>• Simplify the simulation of surface rainfall runoff generation processes<br/>• Cannot simulate large scale NBS designing and planning</td><td>• Evaluate the performance and efficiency of NBS against HMHS in the catchment scale<br/>• Evaluate the optimal allocation of NBS in the catchment scale<br/>• Evaluate the performance and efficiency of NBS against HMHS in the catchment scale<br/>• Evaluate the optimal allocation of NBS in the catchment scale<br/>• Coupled with a subsurface hydrological model<br/>• Improvement to consider multiple NBS in SWMM and SWINGO-VFSMOD and overlap groundwater module<br/>• To enable more flexible NBS designs and evaluations<br/>• Coupled with a subsurface hydrological model</td><td>Ewen et al. (2000)<br/>DHI (2007)<br/>Kim et al. (2008)<br/>Markstrom et al. (2008)<br/>McKane et al. (2014)<br/>Massoudieh et al. (2017)<br/>Zhang et al. (2018)<br/>Roldin et al. (2013)<br/>Locatelli et al. (2015)<br/>Fox et al. (2018)<br/>Hsieh et al. (2000)<br/>Diersch (2005)<br/>Simunek et al. (2005)</td></tr></tbody></table>