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Irstea : recherche, sciences et technologies pour l’environnement Gestion de l’eau

Dans la station expérimentale de Lavalette, tous les systèmes d’irrigation sont testés sur différentes cultures. Ici, un canon enrouleur arrose du maïs. © patrick rosique/ irstea

Ce cahier spécial est réalisé en collaboration avec les équipes Irstea Montpellier et Aix-en-Provence participant au Thème de recherche GEUSI (Gestion de l’eau, des usages, des services et de leurs impacts).

Afin de mieux affirmer ses missions, le Cemagref devient Irstea. www.irstea.fr

L’eau, la science et l’homme Le partage de l’eau est l’un des grands enjeux du xxIe siècle. Alors que la gestion de cette ressource est parfois très conflictuelle, Irstea apporte son expertise à l’aide de recherches pluridisciplinaires qui marient théorie et technique.

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ouverner, c’est prévoir. En l’état actuel des scénarios du futur climatique, démographique et économique, mieux vaut prévoir une bonne gouvernance de l’eau pour faire face aux incertitudes de demain. Va-t-on en manquer en quantité et en qualité ? Ou au contraire, va-t-elle envahir certaines zones ? Comment partager une ressource qui peut générer des tensions entre les différents

acteurs, agriculture, industrie, société civile ? Comment répondre au mieux à ces différentes demandes ? Voilà quelques-uns des enjeux étudiés au sein du Thème de recherche Gestion de l’eau, des usages, des services et de leurs impacts (TR GEUSI), à Irstea Montpellier. « Nous avons déve­ loppé une appro­che originale qui prend en compte tous les acteurs concernés par la gestion de l’eau, explique Dominique Rollin, animateur du Thème de recherche et directeur adjoint de l’Unité mixte de recherche Gestion des services publics (G-Eau). Nous intégrons ainsi les sciences humai­nes et so­ ciales aux sciences physi­ques. Les études sont par ailleurs menées à plusieurs échelles : nous évaluons le besoin en eau pour tout un territoi­ re comme au niveau d’une plante. Notre but est d’appor­ter une gestion objective des cho­ses. » Les régions d’étude présentent chacune leurs propres problématiques : entre

l’étang de Thau, la plaine de la Crau, la Beauce (voir p. 60) ou la vallée de la Garonne, les allocations en eau et la nature même de la ressource sont soumises à des enjeux locaux variés. politiques publiques et usa­ ges. En conséquence, deux axes

de recherche ont été privilégiés : le premier se rapporte aux concertations pour l’eau dans le cadre de politiques publi­ques et de gestion des servi­ces. Le second e­ xamine les pra­ti­ques et les usages de l’eau, notamment ceux liés à l’irrigation. « En France, cette pratique repré­ sente 10 % des prélèvements d’eau douce, rappelle Dominique Rollin. Mais au niveau mondial, le chiffre monte à 70 %. Ce qui induit qu’on ne peut pas considérer la gestion de l’eau sans l’agriculture, et l’agricul­ ture sans irrigation. » Lorsque l’expertise d’Irstea est demandée dans une région agricole, les cher­cheurs évaluent non seu­le­ ment la demande en eau sur le >

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Gestion de l’eau

Gestion de l’eau

25 C’est le nombre minimum de litres d’eau potable dont a besoin par jour chaque être humain. wat-a-game : jeu sur la circulation de l’eau

Les flux hydriques et les stocks d’eau sont mesurés à l’aide de sondes. © patrick rosique/irstea

> territoire, mais aussi l’efficacité

des équipements, aidés en cela par le LERMI (Laboratoire d’essai et de recher­ches sur les matériels d’irrigation d’Aix-en-Provence). À partir d’études en mécanique, le LERMI indique comment optimiser les différents types de buses utilisées dans les systèmes par aspersion. L’objectif est d’éviter le gaspillage d’eau lié à l’évaporation ou à la dérive hors de la zone ciblée. « Cette perte par dérive se pro­ duit en conditions ventées, explique Bruno Molle, chercheur à Irstea Aix-en-Provence et responsable du LERMI. Nous cherchons à savoir comment les matériels peuvent produire des gouttes de grandes tailles, plus résistantes au vent. » Le laboratoire prend en compte non seulement les écoulements avec des eaux « propres », mais aussi des eaux usées plus chargées. « Pour le système de goutte-à-goutte (voir encadré p. 59), nos recherches s’orientent vers la simulation du comporte­ ment de l’eau aux petites échelles, dans le goutteur, poursuit Bruno Molle. Les charges contenues dans

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l’eau peuvent favoriser l’apparition d’un biofilm qui va jouer sur l’écou­ lement. Les effets chimiques et élec­ triques du matériau ont aussi un effet sur le dépôt, que nous cher­ chons à étudier. » Dans le cadre de l’UMR G-Eau, Irstea travaille aussi sur la régulation des canaux avec des spécialistes de l’hydraulique et de l’automati­que. Une bonne gestion des quantités d’eau mises à disposition des cultures peut améliorer l’efficien­ce de la distribution qui peut passer de moins de 50 % à plus de 70 %.

Autour du plateau de jeu, que pose Nils Ferrand sur la table, ne s’assoient pas que des participants venus simplement pour le plaisir de jouer. Ce sont des gestionnaires de la ressource en eau pour une région, voire un pays. « Des ministres et des directeurs nationaux de service ont déjà participé à Wat-a-Game, qui est un kit méthodologique de simulation participative », explique le chercheur. Rassemblés autour d’une table, les joueurs et des personnes impliquées dans des problématiques de négociations construisent leur bassin-versant, y ajoutent des activités et leurs impacts, et font même circuler l’eau selon qu’elle est propre ou salie. « En utilisant le jeu de rôle, où chacun explore l’impact de ses choix et de ses actions, nous instaurons un nouveau cadre de discussion. » Déjà utilisée sur seize sites dans huit pays, la méthode rencontre un succès croissant.

une station expérimentale de six hectares. Pour les expé-

rimentations, Irstea dispose d’une station de six hectares à Lavalette, près de Montpellier. Chaque type d’irrigation y est testé sur différentes cultures, et les rendements induits sont calculés. « La moitié des cultures irri­ guées en France con­cerne le maïs, précise Domini­que Rollin. Dans la station, la principale culture est donc du maïs. Nous travaillons également sur la production de

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Session de jeu avec des gestionnaires des bassins-versants de l’Orb et de l’Aude. © 2011 LISODE

fourrage, du blé et du sorgho. L’irri­ gation de la vigne pour­­rait être un de nos prochains projets d’étude. C’est un grand enjeu pour la région Languedoc-Roussillon. » Forts de ces expérimentations, les chercheurs ont pu répondre à des requêtes dans différentes régions françaises. Leur ter­ritoire d’expertise passe même au-delà des frontières. « Nous som­mes au­ jourd’hui impliqués dans la gestion des nappes côtières au Portugal et dans l’irrigation localisée au Ma­ roc », explique Dominique Rollin. Irstea intègre aussi les acteurs du partage de l’eau et les usagers à la réflexion, par le biais d’ateliers ou du jeu participatif Wat-a-Game (voir encadré p. 58). Des représentants du mon­de agricole ont pu participer aux discussions où ils sont informés des enjeux de l’utilisation de la ressource, ce qui les a parfois incités à modifier leur stratégie sur leur exploitation. La prévention des catas­tro­ ­p hes naturelles. En cas

d’inon­dations, l’eau devient une source de danger, un autre sujet d’étude pour le TR Geusi. « Dans ce domaine, nous raisonnons beau­ coup en termes de dommages évités pour analyser l’efficacité des straté­ gies de prévention, expose Frédéric Grelot, de l’UMR G-Eau. Les résul­ tats contribuent à guider les ges­ tionnaires vers des stratégies de prévention des inondations. » Irstea travaille actuellement dans les vallées de l’Orb, du Rhône et de la Vilaine. Pour les analyses coûts/ bénéfices, l’approche pluridisciplinaire est là encore privilégiée. La fréquence des événements et leur intensité sont observées. Sur des cartes, les territoires concernés sont scrutés en détail afin de cerner les enjeux, leur degré de vulnérabilité et les conséquences qui sont liées aux inondations. En complément des demandes d’expertise, l’institut mène ses propres travaux de recherche. Pau­line

le goutte-àgoutte enterré, solution d’avenir

Débit et pression sont mesurés sur le système d’irrigation de goutte-à-goutte enterré. © patrick rosique/irstea

En France, l’irrigation représente 10 % des prélèvements d’eau douce, mais au niveau mondial, le chiffre monte à 70 %. Brémond vient ainsi de terminer sa thèse sur la vulnérabilité des exploitations agricoles face aux inondations en prenant en comp­ te les composantes humai­ne, sociale, organisationnelle, environnementale et financière. Ce travail a contribué au développement d’un programme de réduction de la vulnérabilité des exploitations agricoles dans le cadre du

« Le jour où les restrictions d’eau seront sévères et les volumes strictement alloués, les exploitations qui auront le goutte-à-goutte enterré seront en avance sur les autres. » Selon Patrick Rosique, responsable agro-technique de la plate-forme expérimentale de Lavalette, cette échéance n’est qu’une question d’années dans le sud de la France. Les installations – des gaines et des peignes enterrés à une profondeur définie – sont utilisables, quelles que soient les conditions météo et servent aussi à répandre les fertilisants. Elles exigent moins de main-d’œuvre et des pressions plus basses qu’un système par aspersion. Les besoins de la plante sont plus efficacement couverts et la perdition par évaporation éliminée. Les économies d’eau réalisées sont tangibles : entre -15 % et -30 % sur un hectare. Il reste des bémols : le coût élevé de l’installation, une maintenance exigeante et une durée de fonctionnement moindre par rapport au système par aspersion.

Plan Rhône. « Nous avons égale­ ment un autre projet de recher­che en ethnographie, ajoute Frédéric Grelot. Une doctorante étudie la place qu’occupent la riviè­re Lez et les inondations dans la vie des habi­ tants d’un quartier inondable à Lattes, au sud de Montpellier. C’est un quartier protégé par des digues, sur lesquelles beaucoup de commu­ nications sont réalisées. Les derniè­ res graves inondations datent de plusieurs décennies. Aujourd’hui, il s’agit de compren­dre comment la problématique des inondations cir­ cule entre les habitants, anciens ou nouveaux venus. » Ce faisant, Irstea reste fidèle à la mission qu’il s’est imposée en créant le TR GEUSI en 2009 : réunir l’homme et les sciences pour modéliser de façon objective la gestion des conflits liés à l’eau et aux catastro­ phes naturelles.

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Gestion de l’eau

3 questions à

Pierre Barbera,

chef du service régional de l’Information statistique et économique à la Draaf © dr

Quel est le rôle de la Direction régionale de l’alimentation, de l’agriculture et de la forêt Centre ?

En dix ans, le volume d’eau utilisé dans la Beauce a diminué alors que la surface irriguée a augmenté. © G. DUSSOUBS/FOTOLIA.COM

La Beauce rationalise son irrigation Irstea a élaboré des stratégies d’adaptation à la ressource en eau.

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maginons un scénario avec plusieurs mois de sécheresse, une nappe phréatique au plus bas et des exploitations agricoles qui doivent restreindre fortement l’irrigation de leurs cultures. L’impact économique serait conséquent pour toute la filière, de l’agriculteur au transformateur. C’est précisément pour envisager des scénarios d’adaptation aux contraintes d’irrigation que la Direction de l’alimentation, de l’agriculture et de la forêt de la région Centre, a fait appel aux chercheurs d’Irstea qui ont mené trois vagues d’études, étalées de 2007 à 2012. Le périmètre des travaux de recherche, défini avec toutes les parties prenantes agricoles de la Beauce (chambres départementales agricoles, syndicats, coopératives, filières aval) porte sur deux bassins hydrographiques et les départements de l’Eureet-Loir et du Loiret, dont respectivement 30 % et 56 % des exploitations irriguent exclusivement à partir de la nappe phréatique, une pratique répandue dans toute la Beauce. Les exploitations sont de

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grandes cultures (colza, maïs, betterave) et des cultures spécialisées (légumes). La première étape, en 2007 a permis de définir une typologie des exploitations irriguantes. À partir de 2009, des stratégies d’adaptation ont été envisagées en fonction du niveau de coefficients de la nappe phréatique, avec deux hypothèses de réduction de ce niveau : une modérée avec un coefficient de 0,60 et une forte à 0,40. Dernière phase, enfin, étudier des scénarios d’adaptation à l’échelle de la filière aval, qui concerne les sucreries et les conserveries, dépendantes elles aussi de l’irrigation. Les modèles utilisés s’appuient sur des données hydrographiques, les conditions climatiques ou les types d’assolement. Ils ont permis de travailler sur les dimensions agronomiques et économiques pour in fine décider des stratégies à suivre. Comme, par exemple, réduire la surface de culture, changer d’assolement pour maintenir ou augmenter le rendement. Grâce à ces recherches, les agriculteurs de la Beauce ont désormais accès à une gestion plus fine de l’irrigation sur leur exploitation. En dix ans, le volume d’eau utilisé a diminué alors que la surface irriguée a augmenté, passant de 200 000 à 320 000 hectares.

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Son rôle est celui d’un partenaire qui met toutes les parties prenantes autour d’une table. Les analyses sont menées en concertation avec les différents acteurs et organisations du monde agricole, y compris pour définir les objectifs généraux des études. Que vous apportent les études d’Irstea ? En nous appuyant sur des travaux scientifiques, les parties prenantes discutent de scénarios d’adaptation et d’optimisation de l’utilisation de l’eau pour l’irrigation sur le long terme, en intégrant les enjeux économiques, tant pour les agriculteurs que pour les filières industrielles concernées, comme les conserveries, les sucreries, le commerce des grains. Les échanges sont parfois animés. Mais, en nous appuyant sur ces données, nous abordons les questions de l’irrigation et de la gestion de la ressource en eau sur une base objective. Cette approche scientifique permet aussi de prendre de la distance grâce à des éléments de réflexion plus rationnels. Nous produisons des résultats discutés et partagés. Plus concrètement, quelles connaissances avez-vous capitalisées depuis la première étude en 2007 ? Les partenaires, et nous les premiers, comprennent et partagent les mécanismes d’adaptation des exploitations agricoles aux contraintes climatiques et de gestion quantitative de la ressource en eau. Les conséquences financières sont mesurées et peuvent être optimisées au mieux. L’impact agro-économique de l’irrigation sur les filières a également été quantifié. Ces études permettent d’expliquer les évolutions de l’assolement en Beauce vers des cultures irriguées plus diversifiées à plus forte valeur ajoutée.

Irstea, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture Comité éditorial : Direction scientifique, direction de la communication-relations publiques Irstea Rédaction : Thierry Del Jésus/Myriam Détruy Conception graphique et réalisation : A noir,

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N°2 - Juin 2012