Le manuscrit du dossier d’Habilitation `a Diriger des Recherches (HDR) s’intitule : ”Analyse d’incertitude et conception optimale avancées en estimation variationnelle (assimilation de données)”, par Igor Gejadze. Il est basé sur une série d’articles de l’auteur couvrant la période 2008-2017, qui sont sélectionnés à partir de la liste de publication complète sur la base d’un sujet commun, comme en témoigne le titre.

Le calage d’un modèle hydrologique distribué et conceptuel est une étape difficile. En effet, des incertitudes significatives quant à la modélisation des processus hydrologiques existent, le nombre de paramètres à déterminer est très grand et les méthodes de calage classiques ne sont pas adaptées pour converger vers les valeurs des paramètres du modèle.

© Photos : Marie Lusson

Coupées par les digues et les seuils, polluées par les rejets industriels, urbains et agricoles, désassemblées pour leur eau ou leurs graviers, 42 % des rivières françaises sont en mauvais état écologique et morphologique. La directive européenne de l’eau de 2000, dite « DCE » vise la reconquête des milieux aquatiques. Dans ce but, les Agences de l’eau encouragent les opérations de restauration des rivières. Or, l’ingénierie de la restauration est une pratique non stabilisée entrainant de nombreuses controverses. Celles-ci soulèvent des questions techniques, sociales et politiques.

Afin de comprendre I) comment se fabriquent les projets de restauration et II) comment sont évalués les projets de restauration une fois terminés, la thèse fait le récit sociohistorique de quatre projets de restauration morphologique conduits dans le bassin versant du Rhône qui empruntent quatre trajectoires et prennent quatre formes distinctes : la restauration-rapiéçage, la restauration-revitalisation, la restauration du non-agir et la restauration-exposition.

Chaque chapitre analyse la situation d’une rivière et la modalité de gestion singulière qui y est mise en œuvre, révélant des états biotiques, historiques et politiques distincts, et à des stades d'avancement divers. En éclairant les projets morphologiques sous des angles changeants, chacun des chapitres vient dessiner une image plus détaillée de la restauration. Ils rendent également compte du travail de composition et de diplomatie engagé par les professionnels du domaine, obligés faire tenir ensemble des intérêts et des exigences humaines et plus-qu’humaines.

Mots clés :  sociologie des sciences, controverses, restauration, rivière, hydromorphologie

Les influences mutuelles entre les activités humaines et les ressources naturelles sont au cœur des débats sociétaux. Les défis à l’égard de la gestion de l’eau en dépendent différemment selon les situations locales. Dans ce contexte, la communauté de recherche en hydrologie s'interroge sur la pertinence de ses modèles pour représenter les activités humaines en interaction avec les ressources en eau. La littérature est riche en études dans lesquelles la complexité des processus modélisés concerne l'hydrologie. Mais les activités humaines comme l’irrigation sont représentées de façon plus ou moins agrégée et de manière tendancielle voire stationnaire au cours du temps. Comme en témoignent les réflexions en cours au sein de la « sociohydrologie », il est nécessaire de mieux documenter les diverses interactions et rétroactions dues à l’irrigation au sein des agro-hydrosystèmes. Les interactions à court terme sont particulièrement peu explorées. Or, à court terme, la gestion de l'irrigation repose sur des contraintes opérationnelles, comme celles inhérentes à la distribution de l’eau, qui peuvent impacter de manière significative l’état à venir des cultures et des récoltes. Vice versa, l’état des cultures influence la fréquence et la répartition spatiale des opérations d’irrigation qui modifient localement l’état des ressources en eau. De plus, la plupart des approches de représentation des actions humaines au sein de ces systèmes assimilent l’action à sa phase de décision, faisant souvent fi du niveau opérationnel. Ainsi, la question explorée dans la thèse est la suivante :

Comment pouvons-nous représenter au niveau opérationnel les actions des irrigants dans l'espace et le temps pour prendre en compte de manière dynamique et située leurs interactions avec les composantes agrohydrologiques du système ?

Et que pourrait apporter cette représentation aux discussions sur la gestion de l'eau d’un cas précis ?

Nous proposons d’abord de mobiliser le concept d’Affordance pour construire un modèle à base d’agents (WatASit) représentant explicitement les possibilités d'actions des irrigants en situation de tension pour le partage de l’eau. Appliqué à un réseau gravitaire typique du bassin du Buëch en Durance (France), nous montrons que les trajectoires des agents dépendent de l’évolution de leurs possibilités au cours de la campagne d’irrigation et que l’analyse de ces possibilités aide à l’interprétation des comportements individuels et collectifs. Notamment, les conséquences de l’abandon de la coordination par tours d’eau du réseau, observé lors des enquêtes de terrain, ne semble pas impacter tous les irrigants de la même façon en renforçant les inégalités spatiales entre l’amont et l’aval du réseau. Nous proposons ensuite le cadre COPAT (COupling Plant and Agent Trajectories) pour coupler un modèle de culture à l’échelle de la parcelle (Optirrig) et le modèle WatASit à l’échelle du réseau d’irrigation. La cohérence temporelle du couplage repose sur la dérivation du modèle de culture en fonction journalière. À chaque pas de temps journalier, l'irrigation reçue par chaque parcelle est déterminée par les opérations des agents contraints par le partage de l’eau au sein du réseau collectif. Un stress hydrique plus précoce est observé par rapport à une irrigation qui ne dépendrait pas d’un tel partage, mais la coordination du réseau par tours d’eau tend à limiter ce stress. Enfin, nous proposons une méthodologie de couplage COWAT (COupling Water and Agent Trajectories) avec le modèle hydrologique spatialisé J2000 et mettons en évidence certains points de vigilance pour assurer la cohérence spatiale à une échelle fine. Au final, le concept d’Affordance permet d’inscrire la modélisation des actions humaines dans un débat interdisciplinaire plus large sur leur représentation et l’hydrologie est pensée en interaction avec ces actions humaines et les enjeux opérationnels de la gestion de l’eau.

Mots-clés : irrigation collective ; gestion opérationnelle ; modélisation à base d'agents ; modèle de culture ; modélisation hydrologique distribuée ; Buëch.

Bastien RICHARD a soutenu sa thèse en Sciences de l'eau préparée à l'institut des sciences et industries du vivant et de l'environnement (AgroParisTech) au sein de l'école doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé (ABIES)

La soutenance a eu lieu le 17 décembre à 10h00 en Visioconférence du fait de la situation sanitaire, devant le jury composé de :

• Christophe Cudennec, Professeur, Institut Agro – AgroCampus Ouest, Rapporteur
• Benoit Gaudou, Maitre de conférences, Université de Toulouse Capitole, Rapporteur
• Sandrine Anquetin, Directrice de Recherches, CNRS, Examinatrice
• Delphine Burger-Leenhardt, Directrice de Recherches, INRAE, Examinatrice
• Rémy Courdier, Professeur, Université de La Réunion
• Olivier Barreteau, ICPEF, INRAE, Co-Directeur
• Bruno Bonté, Chargé de Recherches, INRAE, Co-Encadrant
• Isabelle Braud, Directrice de Recherches, INRAE, Co-Directrice

Une formation intitulée "Empirical tools to investigate preferences and economic behavior for the management of natural resources: stated preference methods and experimental economics" s'est déroulée du 07 au 10 mai 2018 au Centre for Environmental Economics and Policy in Africa (CEEPA), Department of Agricultural Economics (Université de Pretoria).

Cette formation a vu la participation de 25 personnes, en grande partie des étudiants des Universités Sud-africaines (U Pretoria, mais aussi U. Johannesburg, U. of South Africa, U Kwazulu Natal, U. Cape Town, U. Venda). Les étudiants provenant de ces universités étaient originaires d'un panel large de pays de la région : Zimbabwe, Mozambique, Kenya et Nigéria.

 Les participants ont été très actifs et motivés pendant les 4 jours de formation répartis en une journée sur l'evaluation contingente (E. Mungatana), deux journées sur la modélisation des choix expérimentaux (T. Lundhede, D. Jourdain), et une journée en économie expérimentale (S. Farolfi).

Pour plus d’informations, vous pouvez consulter le site via le lien suivant : https://sites.google.com/view/ceepa-phd-training-may-2018/home

Un nouveau numéro des Cahiers Agricultures intitulé "Les oasis en Afrique du Nord : dynamiques territoriales et durabilité des systèmes de production agricole", vient de sortir.

L'UMR G-EAU est largement impliquée dans ce numéro.

Toutes les publications sont accessibles via le lien suivant : https://www.cahiersagricultures.fr/fr/component/toc/?task=topic&id=733

Photo ©ZABR

L’agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse et les chercheurs du groupement d’intérêt scientifique de la Zone atelier du bassin du Rhône (GIS-ZABR) ont renouvelé, à Lyon, leur accord de partenariat pour développer des travaux de recherche sur le fonctionnement du Rhône et son bassin versant.

L'UMR G-EAU intervient dans le GIS-ZABR au titre d'équipe associée. Olivier Barreteau est co-animateur du thème Observation Sociale des Territoires Fluviaux.

Le Canal 900 (Békaa-Ouest) construit par l'état pour distribuer l'eau du lac Karaoun n'est plus opérationnel à cause de la pollution du lac. Il est aujourd'hui utilisé comme réservoir par les agriculteurs qui y amènent l'eau de leurs forages privés - © M.H. Nassif

Dans les années 60, le Liban s'enthousiasme pour la 'mission hydraulique' qui anime alors le monde et planifie une mise en valeur à grande échelle des ressources en eau du bassin du Litani, le plus grand bassin hydrographique du pays. Les vicissitudes de la guerre civile et les contraintes financières limiteront, pendant un demi-siècle et jusqu'à nos jours, la réalisation de ce rêve. Mais si la construction étatique de barrages et de systèmes d'irrigation publics est restée limitée, les ressources en eau du bassin, et plus particulièrement de la plaine centrale de la Bekaa, ont été activement mises en valeur par des initiatives individuelles ou collectives locales.

Cette thèse pose la question de la gouvernance de l'eau dans le bassin du Litani, et plus généralement au Liban. Elle examine la gouvernance "en acte", c'est-à-dire comment la distribution du pouvoir discursif, décisionnel, et politique entre les différentes parties prenantes concernées par cette ressource explique à la fois l'action, ou l'inaction, de l'administration et les dynamiques locales. Elle chronique la territorialisation de l'action publique à trois échelles emboîtées: celle du bassin, où la mobilisation et la matérialisation du 'mythe du Litani' sont sans cesse contestées et renégociées ; celle du périmètre d'irrigation public du Canal 900, où l'optimisme technologique de la bureaucratie se confrontera à la complexité des territoires locaux ; et celle de la région de Terbol où seront mises en évidence les dynamiques locales de la (sur)exploitation des ressources en eau, à la fois superficielles et souterraines, ainsi que la collision entre ces dynamiques et la planification régionale des services d'eau potable par le gouvernement.

La gouvernance de l’eau dans le bassin du Litani apparait comme pauvre en ressources, fragmentée, sans mécanismes de coordination, avec des arbitrages opérés au niveau des familles politiques/confessionnelles qui se partagent le pouvoir au Liban. Une situation qui entérine une gouvernance dés-intégrée de l’eau, qui va souvent à l'encontre d'une rationalité économique ou hydrologique, ou de la durabilité environnementale.

L'un des trois "Chawa" (Gardes-canal) du système d'irrigation communautaire de Qabb-ELias (Békaa centrale). Ce système séculaire, alimenté par la source karstique de Ras-El-Aïn, est encore aujourd'hui géré par la communauté de cet ancien village de la Békaa. Cependant, la source de Qabb Elias devient de moins en moins abondante, ce qui pousse la communauté à s'orienter vers l'usage de l'eau souterraine comme complément. © M.H. Nassif

Cette thèse préparée au sein de l’école doctorale Territoires, Temps, Sociétés et Développement et de l’unité de recherche UMR – G-Eau : Gestion de l’eau, Acteurs, Usages (Spécialité : Géographie et Aménagement de l’Espace) a été soutenue le mardi 10 Décembre 2019 à 14h30 dans la salle des actes du site de Saint Charles 1 de l’Université Paul Valery devant le jury composé de :

• Pierre Blanc, professeur à Sciences Po Bordeaux et Bordeaux Sciences Agro, politologue, rapporteur
• Eric Verdeil, Professeur des université à Sciences Po Paris, Géographe, rapporteur
• Ronald Jaubert, Professeur Emérite, Economiste, Graduate Institute of International and Development Studies, Genève; et Université de Lausanne, Suisse, président du jury
• Marielle Montginoul, Economiste, Directrice de Recherche, IRSTEA, UMR G-Eau, Montpellier, examinatrice
• Caroline Lejars, Economiste, Chercheuse au Cirad, UMR G-Eau, Montpellier, examinatrice
• Stéphane Ghiotti, Géographe, Chargé de Recherche HDR, CNRS, UMR ART Dev 5281 Montpellier, examinateur
• François Molle, Directeur de Recherche, IRD, UMR G-Eau, Montpellier, directeur de thèse

Un réseau pour accompagner les dynamiques locales des systèmes irrigués et contribuer aux débats internationaux sur l'irrigation

Un réseau multidisciplinaire d'une centaine de chercheurs et doctorants

Le Maghreb est déficitaire en termes de production agricole et sa sécurité alimentaire est fragile. Il est également un des lieux où le changement climatique est sensible, avec un impact direct sur la disponibilité des ressources en eau.

Le réseau Sirma analyse les systèmes irrigués dans un contexte de changements environnementaux et sociétaux particulièrement intéressant et porteur d'enjeux pour le futur économique de la région.

Notre expertise :

• Durabilité des modèles d'agriculture irriguée basés sur les eaux de surgace et souterraines
• Intégration des contraintes environnementales pour la gestion des exploitations et des périmètres irrigués
• Diffusion et adoption des innoations techniques en appui à des initiatives locales
• Renforcement des capacités des acteurs, accompagnement des organisations professionnelles
• Ingénierie des apprentissages individues et collectifs
• Formation et apprentissages croisés des jeunes ingénieurs et chercheurs du Maghreb
• Méthodes d'évaluation et étude d'impacts des innovations

La thèse de recherche se déroule dans la plaine de Berrechid au Maroc, spécifiquement dans la commune d’Ouled Zidane. Cette plaine constitue l’une des principales zones de production de céréales à l’échelle nationale, qui sont conduites pour la plus grande majorité en pluvial. Depuis les années 1980, on assiste à l’émergence d’une agriculture irriguée, basée sur les eaux souterraines, qui est principalement orientée vers les productions maraîchères (pomme de terre, carottes, artichaut, betterave rouge, oignon, choux). Le développement de cette agriculture irriguée est accompagné par une baisse conséquente du niveau piézométrique de la nappe phréatique. Selon l’agence du bassin hydraulique de la Chaouia-Bouregreg (ABHCB), le déficit du bilan hydrique est passé de 20 millions de m³/an en 2010 à 30 millions de m³/an en 2016.  Les prélèvements en eau souterraine par environ 3000 points d’accès sont estimés à 78 millions de m3/an dont 96% concernent le secteur agricole (ABHCB, 2017). En plus des aspects quantitatifs, des analyses de l’eau de la nappe de Berrechid, effectuées au niveau de 70% de l’ensemble des puits de contrôle, montrent des teneurs en nitrates inquiétantes qui dépassent la valeur admissible (50 mg/l). Ces concentrations élevées mettent en évidence un lessivage d’importantes quantités d’engrais azotées vers les eaux souterraines. (El Asslouj, Kholtei, El Amrani-Paaza, & Hilali, 2007).

Face à cette surexploitation quantitative conjuguée à la dégradation de la qualité de la ressource, les institutions et organismes en charge de l’eau déclarent prioritaire le contrôle de l’utilisation des eaux souterraines au regard des enjeux socioéconomiques qu’elles représentent dans une perspective d’assurer la durabilité de l’agriculture. Un contrat de nappe est en cours d’élaboration par l’ABHCB, qui mise sur la promotion d’une gestion participative et durable des eaux souterraines impliquant les différentes parties prenantes, dont les usagers. Notre démarche de recherche se fonde ainsi sur le concept de gouvernance de ce bien commun pour offrir une vision pragmatique et analytique des situations observables en prenant acte de la nécessité d’appréhender la complexité de la gestion triangulaire (usagers, cadre institutionnel et réglementaire et volet technique). Cette thèse tente d’analyser les différentes options de gestion de la demande en eau. Elle est fondée sur quatre axes de recherche. Il s’agit d’abord, d’observer et comprendre les dynamiques agricoles au niveau de la zone d’étude, ensuite d’approfondir l’étude des usages de l'eau souterraine attachés aux dynamiques agricoles, puis dévoiler et analyser la perception des agriculteurs sur la nappe et les usages, et enfin d’analyser le processus de mise en place du contrat de nappe, comme outil de gouvernance, entre usages et perceptions.

Mots clefs : Eaux souterraines, Agriculture irriguée, Surexploitation, Gouvernance

Photo : Mesure du débit d'eau d'irrigation, Plaine de Berrechid, Maroc © Fatah Ameur