Le projet Cycle hYdrologique, Disponibilité de la Ressource et Évolution (CYDRE) vise à développer un outil de prévision saisonnière des débits des cours d’eau, conçu spécifiquement pour les gestionnaires de bassins versants en Bretagne. Ce projet se distingue par son approche collaborative, visant à co-construire avec les acteurs locaux un outil numérique accessible, simple d’utilisation et opérationnel. L’outil permet de produire des tendances saisonnières précises en s’appuyant sur l’analyse de données hydrologiques, climatiques et piézométriques provenant de bassins aux propriétés hydrogéologiques similaires.
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Dans les régions de socle cristallin, telles que la Bretagne, bien que le climat soit tempéré, la gestion des ressources en eau reste un défi majeur. Les aquifères de socle ont une faible capacité à constituer des réserves d’eau mobilisables durant les périodes d’étiage. Cette situation est exacerbée par le changement climatique, qui entraîne des sécheresses plus fréquentes et plus intenses, accentuant la vulnérabilité des territoires. Contrairement aux grands bassins sédimentaires, qui peuvent s’appuyer sur des ressources stratégiques, la Bretagne est particulièrement exposée aux variations climatiques, impactant la gestion des ressources en eau.
Un outil pour la prévision saisonnière des débits
La prévision des impacts du changement climatique sur la disponibilité des ressources en eau est cruciale, mais les incertitudes liées à l’évolution des précipitations demeurent importantes. Il devient donc nécessaire de disposer d’outils de prévision à court terme – quelques semaines à plusieurs mois – pour anticiper les périodes de sécheresse et guider les décisions locales, qu’il s’agisse d’arrêtés sécheresse ou de la gestion des infrastructures hydrauliques.
Le projet CYDRE valorise les travaux de recherche du projet EAUX2050 et de la thèse de Nicolas Cornette, Caractérisation des propriétés hydrodynamiques pour l’étude des impacts du changement climatique sur les ressources en eau (2019-2022), en développant un outil de prévision basé sur les résultats de caractérisation des propriétés hydrogéologiques des aquifères à l’échelle des bassins versants. L’utilisation de ces résultats de modélisation dans le projet CYDRE permet de fournir aux gestionnaires de bassins versants des prévisions saisonnières précises, basées sur des comparaisons avec des situations passées présentant des conditions initiales similaires. En regroupant les bassins en classes homogènes à l’aide d’un algorithme de clustering « K-means », l’outil exploite au mieux les similitudes entre bassins pour améliorer la fiabilité des prévisions de débits, en particulier durant les périodes critiques d’étiage. Cette approche permet de repérer des événements hydrologiques inédits pour un bassin donné, mais déjà observés dans d’autres bassins ayant des propriétés comparables.
Le projet CYDRE est porté par le CNRS et le BRGM. Après avoir animé l’émergence du projet, le Creseb reste un partenaire privilégié pour l’élaboration et la mise en œuvre des activités de diffusion ou d’appropriation des résultats du projet. Le projet est cofinancé par l’Union européenne, la Région Bretagne, le CNRS et le BRGM.
Fiches descriptives des bassins versants
La première phase de ce projet a consisté à produire des fiches à l’échelle de 100 bassins versants bretons, disponibles en ligne, et qui contiennent l’ensemble des données utilisées par l’outil de prévision, et qui permettent de décrire le fonctionnement local de la ressource en eau. Ces éléments incluent les données observables à disposition (hydrologie, climat, piézométrie) ainsi que l’ajout des résultats de modélisation de la thèse EAUX2050 sur le rôle des milieux souterrains dans le soutien des étiages. Un acteur de l’eau aura alors les informations nécessaires à la compréhension locale du cycle de l’eau, à savoir les bilans hydroclimatiques et les paramètres hydrodynamiques. La réalisation des fiches a abouti à un regroupement de bassins versants par typologies représentant la variabilité hydrogéologique de la région.
Moteur de calcul pour les tendances saisonnières
La deuxième phase de ce projet a consisté à développer le moteur de simulation pour générer les tendances saisonnières de l’évolution des débits (à un horizon de quelques semaines). Pour générer les prévisions, l’application s’appuie sur une analyse statistique des données hydrométriques, climatiques et piézométriques dans les bassins versants présentant des propriétés hydrogéologiques similaires. Ces données sont comparées pour repérer des situations passées ayant des conditions initiales similaires à celles observées actuellement. En élargissant cette recherche aux bassins versants similaires, le modèle enrichit la base de comparaison, ce qui améliore la fiabilité des prévisions. Cela permet aussi de détecter des événements hydrologiques actuels qui, bien qu’inédits dans un bassin particulier, ont pu se produire dans d’autres bassins par le passé. Ainsi, le modèle est capable de produire des tendances de débit plus fiables, adaptées aux conditions actuelles spécifiques de chaque bassin versant.
Un outil numérique co-construit
La troisième phase de ce projet a consisté à co-construire avec les gestionnaires un outil numérique accessible sur le web, simple et opérationnel, permettant de générer des tendances saisonnières de l’évolution des débits à partir des données observables.
Diverses catégories d’utilisateurs potentiels (syndicats d’eau, services de l’état, animateurs de Sage, etc.) ont été mobilisées sur divers ateliers afin d’identifier les situations nécessitant une prise de décision dans un contexte d’évolution de la ressource en eau, ainsi que les indicateurs permettant d’accompagner au mieux cette prise de décision. Des utilisateurs potentiels ont également été associés à l’élaboration de l’outil numérique (contenu, ergonomie), et à sa prise en main (formation, retour d’expérience, etc.).
Grâce à une interface intuitive, les utilisateurs peuvent ajuster les conditions de la simulation via des modules interactifs et exécuter le modèle hydrologique sans avoir recours aux lignes de commande. L’interface affiche ensuite les résultats de ces projections, accompagnées de bulles d’information pour faciliter l’interprétation des graphiques. L’application offre également une grande flexibilité en permettant à chaque utilisateur de personnaliser la valeur des seuils de sécheresse, ce qui actualise les indicateurs générés par le modèle.
Une complémentarité avec les outils existants
Le projet CYDRE vise une approche complémentaire aux outils existants (cf. liste ci dessous), en proposant un outil de prévision saisonnière des débits de cours d’eau en Bretagne générées à partir de données historiques, et adaptées aux conditions actuelles spécifiques de chaque bassin versant.
- MétéEAU nappes assure un suivi en temps réel de l’état des nappes et propose des prévisions saisonnières des niveaux de nappes à une échéance de quelques mois. Cet outil est librement accessible et déployable à tout point du réseau piézométrique national (Mougin et al., 2020).
- AquiFR est une plateforme de modélisation hydrogéologique nationale visant à regrouper les modèles régionaux existants. Les bassins sédimentaires et karstiques sont représentés au sein de cette plateforme et une extension aux bassins de socle est en cours de développement (Vergnes et al., 2020). Ces modèles ont notamment pour objectif d’étudier l’impact des changements climatiques sur les ressources souterraines.
- PREMHYCE propose une approche de prévision saisonnière des débits de cours d’eau à partir de modèles hydrologiques et de scénarios climatiques. Déployé au niveau des services de l’état (DDTM), cet outil est utilisé pour anticiper les étiages dans le cadre de la gestion des sécheresses (Tilmant et al., 2023).
Temps d’échanges autour du projet
Le projet a été présenté lors du GT Ressource en eau et Changement climatique animé par le Creseb en avril 2023.
