Effets des mesures basées sur la nature pour l’atténuation des inondations et des sécheresses extrêmes

Toutefois, on ne sait pas encore très bien dans quelles conditions les mesures fondées sur la nature contribuent efficacement à réduire les risques d’inondation et de sécheresse. Une évaluation fiable de cette contribution est importante, car la mise en œuvre de ces mesures est complexe et prend du temps. En outre, les mesures destinées à réduire la sécheresse peuvent parfois accroître les risques d’inondation, et inversement. Il s’avère également difficile de comparer les coûts et les bénéfices avec ceux d’autres types de mesures (par exemple, le génie civil) qui réduisent les risques d’inondation et de sécheresse.

Pour répondre à ces questions, nous utilisons des données empiriques et des modèles de calcul. Dans le domaine de l’eau, il existe de nombreux types de modèles de calcul, qui diffèrent dans leur manière de décrire le système hydrique, par exemple en termes de pas de temps, de résolution et de processus inclus. Par conséquent, les hypothèses que les modélisateurs doivent faire pour quantifier l’efficacité des mesures varient également. JCAR ATRACE utilise ainsi différents modèles pour estimer une gamme d’attentes concernant l’efficacité des mesures basées sur la nature dans la pratique. 

Pour prendre des décisions éclairées en matière de gestion de l’eau, il est important de comprendre l’influence des choix de modèles sur l’efficacité attendue des mesures. Dans le cadre de JCAR ATRACE, nous cherchons donc à promouvoir les « bonnes pratiques de modélisation », en tenant compte de la disponibilité et de la couverture cible des différents modèles de calcul, afin de développer également des méthodes uniformes dans ce domaine. 

Julius Overhoff, Romijn Servaas et Huub Koper ont récemment obtenu leur diplôme à l’université VU d’Amsterdam avec des études sur la détermination de l’effet de certaines mesures basées sur la nature sur le risque d’inondation dans le bassin fluvial international de la Gueule et de la Meuse. Les étudiants ont utilisé trois modèles de calcul différents pour déterminer dans quelle mesure ces outils de modélisation sont adaptés à l’évaluation des effets et dans quelle mesure les choix de modèles influencent le résultat. 

Les études réalisées pour le bassin versant de la Gueule confirment certaines conclusions antérieures, notamment celles d’Asselman et al. (2023) et de Slager et al. (2022), selon lesquelles seule une mise en œuvre à très grande échelle de mesures (basées sur la nature) (reboisement) dans le bassin versant permet de réduire de manière substantielle les débits de pointe (comme en 2021) à Valkenburg et à Meerssen (18 à 35 %, respectivement). La création de plus petites zones boisées ou la plantation massive de haies, bien que plus réalistes dans le cadre des politiques actuelles, n’entraîne qu’une réduction limitée, de quelques pour cent, des débits de pointe lors d’un événement majeur comme celui de 2021. 

Les études montrent également que les caractéristiques des forêts, en particulier le degré de développement, influencent considérablement les réductions calculées. Dans une forêt jeune, les réductions de pics de ruissellement calculées ne sont que de 5 %, alors que dans une forêt mature, elles atteignent plus de 80 %. Cela s’explique principalement par le développement du sol au fur et à mesure que la forêt grandit. Dans une forêt vieillissante, la teneur en matière organique et la porosité du sol augmentent, tout comme la capacité d’infiltration et la perméabilité de la couche supérieure du sol. Une plus grande quantité de pluie est également captée par la végétation. Il convient toutefois de noter qu’il n’est pas encore très clair quel rôle joue le sous-sol plus profond du bassin versant dans les débits de pointe : une fois que l’eau de pluie a pénétré dans le sol, il y a souvent suffisamment d’espace dans le sous-sol pour stocker cette eau, ralentissant ainsi le débit. Ce qui est évident, c’est qu’il faut du temps pour que les effets bénéfiques du reboisement se fassent pleinement sentir. 

Certaines simulations, supposant des précipitations inférieures de 20 ou 50 % à celles de juillet 2021, montrent que, dans ces conditions, le ruissellement de pointe est réduit de manière relativement plus importante que pour des précipitations plus élevées. Cela indique que l’effet relatif des mesures basées sur la nature diminue pour des précipitations plus importantes. 

Le choix des modèles hydrologiques et hydrodynamiques et les hypothèses retenues semblent également essentiels. OpenLISEM et le modèle wflow-SOBEK, utilisés dans des recherches antérieures, semblent capables d’estimer les débits de pointe observés en 2021 et offrent plusieurs possibilités d’intégrer les mesures naturelles dans le modèle. 

OpenLISEM, un modèle hydrologique et hydrodynamique combiné, permet notamment de modifier de manière détaillée l’utilisation des sols. Ces changements influencent le comportement du sol et donc le ruissellement des eaux pluviales. 

Le modèle wflow-SOBEK, quant à lui, est plus adapté pour simuler les interventions dans le lit de la rivière et semble également bien adapté pour calculer les effets pendant les sécheresses. Les deux modèles nécessitent un temps de calcul assez long (6 à 12 heures) par simulation, en raison du niveau de détail choisi, ce qui rend l’exécution de nombreuses simulations relativement lente. 

Un autre modèle hydrodynamique, SFINCS, que nous avons testé, est connu pour ses temps de calcul très courts (quelques minutes), en raison des simplifications apportées aux processus hydrologiques. Ce modèle s’est révélé capable de simuler le débit de pointe de juillet 2021 et peut également représenter certaines influences des mesures fondées sur la nature, telles que les changements d’utilisation des terres et les taux d’écoulement. Cependant, il offre moins de possibilités que les autres modèles testés pour représenter de manière réaliste les mesures fondées sur la nature et leur impact. 

Le modèle (socio-)hydrologique, GEB, en raison de sa résolution grossière d’environ 1 km par 1 km dans l’espace et le temps (base journalière), est moins adapté pour simuler de manière fiable ce type d’inondation extrême dans le petit bassin de la Gueule. Il a donc été décidé d’étendre l’objectif de cette recherche à l’ensemble du bassin versant de la Meuse pour examiner spécifiquement l’impact du reboisement sur le débit en aval en tenant compte des changements d’interception, de sol, d’évaporation et des eaux souterraines.