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Réunion animateurs Sage-Bassin versants : Gestion quantitative de l’eau, changement climatique du point de vue de l’interface science-décision

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Gestion quantitative, changement climatique du point de vue de l’interface science décision

� Projet Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

� Autres travaux de recherche

� Les suites de la journée du 25 mars

A l’origine une question posée par les syndicats d’eau potable sur « l’effet du changement climatique sur les ressources en eau »

De nombreux échanges en 2018 (syndicats eau potable, BRGM, UR1 Géosciences, Agrocampus Ouest, UR2 LETG) ont souligné les difficultés lors de la mobilisation de bureaux d’études ou de scientifiques qui souvent proposent de nouveaux forçages climatiques dans les modèles hydrologiques « pluie-débit » actuels

Ce qui soulève deux questions majeures:

- peut-on utiliser les modèles actuels pour prédire le futur, dans un contexte où le changement climatique remet en cause de nombreux éléments de connaissance? (cf séminaire CGLE 2019: des modèles pour quoi faire ?

- Comment mobiliser les données de projections climatiques, qui constitueront les données d’entrée de ces modèles?

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

L’exemple de Explore 2070, 2012

Modèles utilisés: GR4J/ISBAMODCOU

Débits et recharge des nappes

Explore 2070 fait ressortir une baisse quasi générale de la

piézométrie associée à une diminution de la recharge comprise

entre 10 et 25%

Cette diminution entraînerait une baisse du même ordre de

grandeur des débits d’étiage des cours d’eau et une

augmentation de la durée des assecs.

Exemples suivants: débits futurs Couesnon

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

Dans Explore 2070 Le calcul des débits s’appuie sur une moyenne multi-modèles de l’évolution des précipitations.

Or la variabilité des résultats est grande sur ce paramètre

Les modèles convergent sur les températures

(France métropolitaine

Explore 2070)

Les modèles divergent sur les

précipitations, sauf en été (France

métropolitaine

Explore 2070)

Ces divergences sont constatées aussi sur la Bretagne

En hausse : modèle IPSL

En baisse: modèle

aladin

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

http://www.drias-climat.fr/

Un peu plus sec?

Beaucoup Plus sec?

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

http://www.drias-climat.fr/

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques http://swicca.eu/climate-impacts-maps/

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

http://swicca.eu/climate-impacts-maps/

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

http://swicca.eu/climate-impacts-maps/

Eaux 2050: des questions sur la modélisation hydrologique et la mobilisation de données de projections climatiques

http://swicca.eu/climate-impacts-maps/

Qu’est-ce qu’on en retire?

Personne n’est en mesure de dire qu’un scénario est plus probable que l’autre

On ne peut pas s’appuyer sur l’un ou sur l’autre pour faire de la modélisation hydrologique et construire les stratégies de gestion en fonction: on ne va faire que rajouter une incertitude à une autre.

Sans oublier le fait que les modèles hydrologiques ont été construits à partir de relations qui seront remises en cause dans le contexte du changement climatique (stationarité?)

Il faut aussi passer du temps à définir une/des variable(s) d’intérêt; plus précises que « changement climatique et ressources en eau »

• UNE VISION SAISONNIÈRE DU CLIMAT BRETON À 2050

Source: TEC, d’après les données ADEME 2015.

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Le changement climatique, une perturbation générale sur les bassins versants

Des effets en cascade sur l’écosystème

Il est important de comprendre la cascade de changements induite par la modification d’un paramètre climatique:

septembre 1917

Hausse de la température de l’air

Hausse de la température de l’eau/baisse des débits

Altération de la chimie de l’eau

Inadéquation entre qualité de l’eau et espèces animales et végétales

Evolution des populations

Des effets en cascade: le socio-écosystème

septembre 1918

Hausse de la température de l’air

Hausse de la température de l’eau/baisse des débits

Altération de la chimie de l’eau

Inadéquation entre qualité de l’eau et espèces animales et végétales

Evolution des populations

Agriculture Chgts pratiques

Prélèvements en eau

Populations humaines en hausse

Conchyliculture

EutrophisationPertes d’usages !!

Pertes d’usages !!Pertes d’usages !!

Eau potable

En conclusion..

S’il y a de fortes incertitudes sur les aspects climatiques, il ne faut pas oublier qu’il y en a de très nombreuses sur les aspects hydrologiques; ce sont aussi des pistes de travail pertinentes:

Stocks souterrains: quels volumes, quels soutiens à

l’étiage?

Dynamiques de recharge et vidange des aquifères:

quelles vitesses?

Quels sont les facteurs critiques, d’influence des

dynamiques de recharge et vidange des aquifères?

Géologie, géomorphologie, climat?

Eaux 2050: comprendre les processus pour anticiper le CC

Les eaux souterraines: de nombreuses questions de connaissance !

http://www.creseb.fr/les-eaux-souterraines-en-bretagne-2/

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

1. Une nécessité :

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• Anticiper les sécheresses futures pour adopter une gestion efficace de la ressource.

2. Une question :

• Quels éléments permettent d’estimer la vidange des stocks d’eaux souterraines qui entraînent les sécheresses ?

3. Une hypothèse :

• La connaissance du climat, de la géomorphologie, et de la géologie est suffisante pour estimer les

vidanges des stocks et donc les sécheresses.

4. Un objectif : tester cette hypothèse

• Extraire la géologie à partir des données de débit de plusieurs bassins versants bretons en connaissant la

géomorphologie et le climat

o Si la géologie extraite correspond bien à la réalité, l’hypothèse est confirmée : un modèle intégrant

uniquement ces 3 paramètres serait alors suffisant pour estimer les sécheresses futures.

La démarche

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

11

Les 9 bassins versants étudiés

• 20 à 50 années de données de débits

journaliers

• Les appareils de mesures de débits

sont situées à l’amont (avant) des

barrages pour un signal non perturbé

• Les sites ont des surfaces de 30 km² à

350 km²

24

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

25

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

L’analyse des courbes de récessions

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

Diffusivité = géologie � réactivité d’une nappe phréatique

Ces équations sont appliquées aux courbes de récessions pour chaque bassins versants

• Trois éléments sont extraits :

14

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

15

Premiers résultats

Géologie Vitesse moyenne de vidange Profil de vidange

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

16

• Valeurs cohérentes avec la littérature scientifique

o Cohérent avec la géologie bretonne engendrant

un stock faible et des temps de vidange courts

• Paramètre b compris entre 1 et 1.3

Discussion

Profil de

vidange

Vitesse moyenne de vidange

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

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Une certaine cohérence

Bassin versant Nançon à Lécousse :

• Profil de vidange élevé =

sécheresse moindre

Coïncide avec les débits estivaux

plus forts de Nançon à Lécousse

Profil de

vidange

Vitesse moyenne de vidange

Part des débits estivaux par

bassin versants

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

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� Une certaine uniformisation de la géologie

liée à l’échelle spatiale importante étudiée (plusieurs dizaines km²)

Géologie = diffusivité de la nappe phréatique

• Valeurs très proches d’un BV à l’autre

Introduction Méthode Résultats Discussion Conclusion

19

Conclusion

• Les temps de vidange moyen des stocks d’eaux souterraines avant qu’il y ait une sécheresse :

6 à 18 jours selon le bassin versant

• La géologie serait proche d’un site à l’autre du fait de l’importante échelle spatiale étudiée qui

« lisserait » les différences

• D’autres investigations sont nécessaires pour répondre à la question :

« la géologie, la géomorphologie et le climat sont suffisants pour prédire les sécheresses ? »

• Le stage a permis d’élaborer une approche pour estimer la vidange des stocks d’eau et donc les

sécheresses, qui sera éprouvée et améliorée par la communauté scientifique

o Une thèse va poursuivre ce travail dès octobre 2019

Travaux de recherche

Rivières 2070 (UR1 Géosciences-UR2 ESO) https://osur.univ-

rennes1.fr/news/rivieres2070-laureat-de-lappel-a-projet-80prime-dans-le-cadre-des-

80-ans-du.html

AquiFR: https://www.metis.upmc.fr/~aqui-fr/

Eaux 2050 (UR1 Géosciences-BRGM)

Anafore, Adressage, Mété’eau des nappes (BRGM)

Interreg « de l’eau pour demain » (BRGM)

Chaire de recherche Eaux et territoires (UR1 Géosciences)

http://www.eaudubassinrennais-collectivite.fr/carrousel/342-changement-climatique-et-

eau-potable-eau-du-bassin-rennais-signe-un-partenariat-avec-la-fondation-rennes-

1.html

………………………………….Liste non exhaustive………………………………………...

Suites journée CC et grand cycle de l’eau

Objectifs :

• Echanger entre scientifiques et acteurs de la gestion intégrée de l’eau pour faire

émerger les enjeux d’adaptation au changement climatique sur les bassins

versants

• Identifier les besoins de connaissances, d’outils et de méthodes associés à ces

enjeux

• Identifier les pistes de travail à approfondir dans le cadre du Creseb.

4 ateliers : Grand cycle de l’eau, changement climatique et …

3 questions :

• Sur la thématique de l’atelier, et sur votre territoire d’action, identifiez un sujet sur

lequel il y a un fort enjeux et pour lequel vous avez des interrogations.

• Que vous manque-t-il pour agir sur ce sujet ?

• Que peut faire le CRESEB par rapport à ces besoins ?

Partage de la ressource

Qualité de l’eau

Gestion des risques

Biodiversité

Suites journée CC et grand cycle de l’eau

>200 enjeux ou manques recensés dans les ateliers � 9 thématiques de travail

72,0

61,2

57,2

57,2

46,4

45,1

38,8

36,8

35,2

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Gérer la ressource sur le long terme (gestion stratégique)

Comprendre les conséquences possibles du changementclimatique sur le fonctionnement du grand cycle de l'eau

Accompagner la transition du secteur agricole

Savoir analyser les équilibres ressources/besoins

Sensibiliser les différents publics au changement climatique et àses conséquences

Connaître le changement climatique à l'échelle locale

Appréhender le changement climatique sur le littoral

Observer le changement climatique et ses effets à l'échelle locale

Gérer la ressource sur le court terme (gestion tactique)

Niveau de priorité des thématiques (votes exprimés en % de la priorité max)

Suites journée CC et grand cycle de l’eau

Suites journée CC et grand cycle de l’eau

Des besoins de connaissances mais aussi d’outils opérationnels (Therond, O.,

2014. Etude INRA, ONEMA) :

Chaque situation de gestion est spécifique � nécessité de développer des outils

à l’échelle des situations de gestion

2 champs de besoins opérationnels identifiés :

Systèmes d’information :

• Prélèvements agricoles

• Petites retenues

• Ressources souterraines

(+échanges ESO/ESU)

Outils de modélisation intégrée dessocio-agro-hydrosystèmes :

• Stratégie de gestion / action

publique (SAGE, PTGE)

• Gestion des étiages en temps réel

• Attribution des volumes prélevables

Pour la suite : analyse de l’existant � recenser les avancées sur ces besoins pour

alimenter les réflexions sur les stratégies de gestion quantitative

Un outil disponible dès à présent

Guide sur la gestion quantitative de la ressource en eau

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A quels enjeux fait-on référence lorsque l’on parle de DMB ?

A l’origine, des questions sur le calcul des DMB

Le groupe a proposé une démarche globale :

1/ Quels sont les enjeux actuels et à venir en termes de besoin et d’approvisionnement ?

2/ Quels sont les enjeux : biodiversité et qualité biologique ?

3/ Comment fonctionne la rivière sur les plans géomorphologique et hydrologiques ?

14/10/15

Volet 2 / BIOLOGIE – VIE PISCICOLE :Identifier les enjeux piscicoles sur le bassin versant

Volet 2 / BIOLOGIE – VIE PISCICOLE :Facteurs limitants pour les populations et rôles de l’hydrologie

Volet 1 / HYDROLOGIE caractériser les déséquilibres quantitatifs

DIAGNOSTIC TERRITORIALCaractérisation des facteurs influençant le fonctionnement écologique du cours d’eau et plus spécifiquement celui des populations piscicoles

STRATÉGIE DE

GESTION TERRITORIALE

Option 1 : Identifier les marges de manœuvre sur ces facteurs et mettre en œuvre un plan d’actions

Volet 6 : écrire la stratégie de gestion et le programme de mesurespermettant de satisfaire les objectifs assignés aux masses d’eau en termes d’état

écologique, de conservation des espèces et de satisfaction des usages

Faire le lien avec les

sciences humaines et sociales et

mener une concertation avec les acteurs du

territoire

D’autres facteurs ont un impact majeur sur

la vie piscicole

Option 2 : (à conduire prioritairement sur les tronçons à enjeux)

Volet 4 : construire les scénarios de gestion quantitative

Volet 5 : évaluer les scénarios et leurs impacts sur la vie piscicole

Le débit en période d’étiage a un impact majeur sur la vie piscicole ?

Spatialisation : Identification de tronçons à enjeux au regard des déséquilibres / de la biologie / des usages futurs

Volet 3 / HYDROGEOMORPHOLOGIE :analyser la géomorphologie du cours d’eau et spatialiser les enjeux sur le BV

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Auteurs :Philippe Baran, Pôle Ecohydraulique Onema – Irstea – Institut de Mécanique des

Fluides de Toulouse

Laurent Longuevergne, Géosciences Rennes - CNRS – Université de Rennes 1

Dominique Ombredane, Agrocampus Ouest – INRA Rennes UMR ESE

Simon Dufour et Nadia Dupont, Université Rennes 2

Acteurs du territoire pilote :Marcel Jambou (Président de la CLE Ellé-Isole-Laïta) et Romain Suaudeau (Directeur

du Syndicat Mixte Ellé-Isole-Laïta – SMEIL et animateur du SAGE Ellé-Isole-Laïta)

Relecteurs :Pierre Sagnes, Bénédicte Augeard et Nicolas Poulet (Onema), Bruno Mougin (BRGM),

Nicolas Lamouroux (Irstea), Dominique Ombredane (Agrocampus Ouest), Anne-Laure

Caudal (FDPPMA 56), Gaëlle Germis (BGM), Stéphan Garot (DDTM29)

Production collaborative scientifiques - techniciens

Coordination : CRESEB

Un outil disponible dès à présent

Guide sur la gestion quantitative dela ressource en eau

• Ressources méthodologiques �

HMUC

• Appui / détermination DMB

(approche ouvrages)

• Appui / objectif de gestion globale �

débits écologiques (approche BV)

• Une V0 à tester, amender, adapter

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Merci pour votre attention