Ce Work Package est constitué de trois activités :

• WP4.1 - Analyse des données météoclimatiques, études et activités dérivées - analyse approfondie dans le site pilote
• WP4.2 - Analyse des données sur les eaux souterraines, études et activités dérivées
• WP4.3 - Applications des études à l'aménagement et à la gouvernance des territoires

4.1 Analyse des données météorologiques et climatiques, études et activités dérivées - détails sur le site pilote

L’activité WP4.1 est constituée de cinq sous activités :

• a - Définition des scénarios de changement climatique;
• b - Aperçu du site pilote et évaluation des impacts du changement climatique sur les écosystèmes alpins;
• c - Reconstruction paléogéographique et historique en lien avec le changement climatique et les usages de l’eau sur le bassin de la Roya;
• d - Évaluation des méthodologies d'analyse socio-économique pour la définition de stratégies d'adaptation au changement climatique ;
• e - Modélisation hydrologique et études de morphodynamique fluviale et transport solide.

a - Définition des scénarios de changement climatique

Selon le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat), la région Méditerranéenne est un des « hotspots » climatiques de la planète où les perturbations du climat seront particulièrement importantes. L’augmentation des températures a déjà été constatée et est certaine de progresser dans les prochaines décennies.

Les évolutions dans les régimes de pluie sont plus difficiles à cerner à cause de la forte variabilité naturelle et de mécanismes météos complexes, mais certaines études indiquent une réduction des pluies annuelles accompagnée d’une augmentation du nombre d’événements extrêmes. Les conséquences de ces prévisions sont nombreuses: baisse du volume annuel écoulé dans les cours d’eau, évolution de la charge sédimentaire alimentant la plaine alluviale, et risques accrus de crues et inondations à Vintimille.

Les modèles globaux ou régional prédisent les évolutions à un maillage de 50 km or 12 km de côté mais dans les milieux alpins, où les dénivelés et orientations des versants jouent un rôle majeur sur les températures,

Dans Concert-Eaux, nous proposons d’affiner les prévisions à une résolution spatiale compatible avec un Modèle Numérique de Terrain (MNT) de 25 m, à partir d’un downscaling du modèle régional ALADIN et d’analyse statistiques à deux échelles: une première qui couvre plusieurs centaines de km² et rassemble l’ensemble des informations des stations de Météo France, et une deuxième avec  la création d’un observatoire et des données mesurées sur le sous-bassin de Bendola pour l’affinage des effets topographiques.

Le projet permettra d’élaborer et de tester l’impact de 3 à 4 scénarios d’évolution de températures et de régimes de pluies à une résolution spatiale de 25 m sur l’ensemble de la vallée. Ces scénarios seront ensuite utilisés pour alimenter les modèles hydrologiques (ruissellement, crues, alimentation de la nappe phréatique de la plaine alluviale de Vintimille), de transport sédimentaire, et d’évolution des aires floristiques sensibles de la vallée.

En outre, les données GPS/GNSS du réseau transfrontalier de stations géodésiques permanentes seront analysées pour déterminer l'évolution du retard troposphérique zénithal (ZTD) depuis 1998, afin de contribuer à l'analyse du changement climatique à l'échelle du bassin.

Enfin, ils intégreront les mesures du retard troposphérique zénithal (ZTD) du GPS/GNSS aux mesures de température et de pression au sol dispersées sur le territoire représenté par un modèle numérique de terrain (MNT), obtenant ainsi des cartes spatiales du contenu en vapeur d'eau potentiellement précipitable (PWV) présent dans l'atmosphère. Le produit final de ces actions sera des cartes de “précipitable water vapour” représentées selon des valeurs de seuils définies par l’étude des évènements météorologiques historiques de faible ou forte intensité afin d’être facilement lisibles par des non experts.

 

 

Une étude approfondie sera menée sur le site pilote de la vallée de Bendola, notamment en ce qui concerne les impacts du changement climatique sur les écosystèmes. En fait, la différence de hauteur du bassin du fleuve Roia, de 0 au niveau de la mer à plus de 3000 m au point culminant en moins de 50 km, signifie que le changement climatique est exceptionnel. Ce gradient climatique est le principal facteur explicatif de l'exceptionnelle biodiversité du Roia pour deux raisons : la concaténation des niveaux climatiques dans un espace étroit et l'exhaustivité des gradients du stade thermo-méditerranéen au stade nival, génère comme simple addition des richesses de chaque stade une richesse globale particulièrement importante.

Dans un tel contexte il est nécessaire d’acquérir une meilleure connaissance de la répartition géographique des espèces et du rôle que le climat joue dans celle-ci, définir les aires de distribution et les niches écologiques des espèces sensibles aux conditions climatiques avec des données climatiques fines et actuelles.

Ensuite, il faudra mener une d’étude des cinématiques phénologiques par analyse de séries temporelles à haute résolution d’images d’indices de végétation pour voir si les saisonnalités du couvert végétal ont évolué en réponse aux fluctuations passées récentes du climat et si l’on retrouve une tendance conforme à la tendance au réchauffement telle qu’elle sera caractérisée dans la Roya. Ensuite il s’agira de sélectionner quelques espèces pour lesquelles il est possible de décrire la dynamique du peuplement (âge des individus, natalité, mortalité, nombre de graines, taux de germination, etc.) de sorte à tester l’hypothèse que la dynamique du peuplement est sensible au climat et qu’aux marges climatiques des aires de distribution, le peuplement est conditionné par le climat.

Il sera enfin possible de calibrer des modèles (Automate Cellulaire couplé à Système multi-agent) pour modéliser l’impact potentiel du changement climatique sur la distribution des espèces en intégrant les données climatiques actuelles et futures, la dynamique du couvert végétale, la cinématique phénologique et la dynamique du peuplement.

Une reconstitution paléogéographique et historique des peuplements et des usages de l'eau dans le bassin versant, permettra de montrer comment les changements climatiques déjà survenus dans le passé ont modifié en profondeur le paysage.

La reconstitution paléoclimatique et paléogéographique montrera le paysage de la dernière glaciation alpine (glaciation Wurm) presque 20 000 ans en arrière, qui correspond également au plus bas niveau de la mer (de presque 100 mètres plus bas qu'actuellement) avec de vastes plaines le long de la côte de la Riviera, formant un paysage très différent du paysage actuel.

La reconstitution paléogéographique permettra de décrire la succession des conditions climatiques, paysagères et de biodiversité qui ont caractérisé le territoire dans le temps.

Dans le cadre de cette reconstitution il sera tenu compte du rôle de l'homme dans les modifications du paysage, retraçant la colonisation progressive par les populations humaines depuis le paléolithique supérieur, les populations de l'âge du bronze qui ont laissé des traces par les peintures rupestres de la Vallée des Merveilles, jusqu'aux importants aménagements de l'ère industrielle.

Il sera porté une attention particulière à la description de l'anthropisation progressive de la vallée, principalement en ce qui concerne l'exploitation de la ressource en eau, aussi bien pour la production d'énergie que d'eau potable.

 

d - Évaluation des méthodologies d'analyse socio-économique pour définir des stratégies d'adaptation au changement climatique

L'évaluation se concentrera sur l'analyse des méthodologies disponibles pour la sélection et le tri ("classement") des options d'adaptation possibles dans le contexte territorial de référence (par exemple analyse coûts-avantages, analyse coût-efficacité, analyse multicritères et leurs Mises à niveau).
Partant des résultats des analyses hydrologiques et climatologiques développées au sein du projet et prenant en compte les variables territoriales, économiques, juridiques, administratives et politiques dans les territoires de référence, l'étude indiquera quelques méthodologies disponibles dans la littérature pour l'évaluation économique les mesures d'adaptation et leur utilisation pour soutenir les décisions d'investissement et les actions publiques et privées.
 
Sur la base de l'analyse de la littérature scientifique et des "bonnes pratiques", une série d'hypothèses standard relatives à la gestion des ressources en eau territoriales sera précisée selon les scénarios développés dans le cadre du projet et des schémas de systèmes de décision seront esquissés (Systèmes d'Aide à la Décision - DSS) aptes à guider les organismes publics et privés dans les processus décisionnels émergents dans un contexte de pressions climatiques sur les ressources naturelles, environnementales et économiques et sur les variables sociales.
L'analyse identifiera notamment une série d'indicateurs transférables appliqués dans des situations similaires à celles identifiées sur le territoire du projet, fournissant des références utiles et des exemples pour une application ultérieure.
Des exemples d'analyse seront également développés et d'autres critères de sélection et de classement seront indiqués, accompagnés d'un système bibliographique approprié, d'un glossaire et d'indications de mise en œuvre.

 

 

L’activité concerne la définition d’un modèle hydrologique partagé sur le plan Technique-scientifique au niveau transfrontalier ainsi que l’évaluation du transport solide de la Roya.

Concernant l’analyse des évènements de crues majeures, le modèle hydrologique permet d’évaluer les débits du fleuve pour différentes périodes de retour pour lesquels la France et l’Italie soient d’accord sur la méthodologie utilisée pour les déterminer. Ce travail sera effectué en recueillant l’ensemble des données historiques et les observations pluviométriques et hydrométriques disponibles aujourd’hui auprès des organismes impliqués dans le projet.

Les résultats obtenus seront comparés à ceux des  différentes méthodes utilisées par les acteurs du territoire italiens et français pour l’évaluation des crues de référence. Pour l’évaluation de la crue de référence T ennale, la dimension du bassin de la Roya sera prise en compte ainsi que les paramètres locaux avec une résolution spatiale telle que la variabilité de ces paramètres (tels que l’usage du sol par exemple) sera intégrée.

Pour ce qui concerne les études sur le transport solide, le tronçon le plus intéressant est celui de la vallée, où les galets de la plaine alluviale sont exploités pour le génie civil et l’alimentation des plages. Les enjeux économiques sont forts et une surexploitation de la fraction grossière, en incisant le lit, met en danger les infrastructures, tels que les ponts et conduites d’eau enterrées.

Afin de préparer un plan de gestion des sédiments, il est nécessaire de quantifier les apports et la disponibilité actuels de sédiments ainsi que l'évolution probable des flux de sédiments.

La mesure de la fraction grossière est techniquement difficile et nécessite des investissements en équipement et en personnel. La technique des RFID est privilégiée car elle permet de mettre en relation le mouvement d’une classe granulométrique spécifique avec les conditions d’écoulement. Plus d’un millier de galets seront équipés de transpondeurs et suivis à l’aide d’antennes fixes (sur les installations des seuils hydroélectriques) et mobiles. Trois tronçons seront identifiés afin de caractériser les flux sédimentaires le long du cours d’eau en amont du réservoir de Breil, en aval de ce même réservoir, et à la sortie des gorges à proximité de la plaine alluviale de Vintimille.

Pour ce qui concerne cette dernière zone, l’approche utilisée sera basée sur la modélisation numérique du débit du fleuve, en laissant libre le lit d’évoluer géométriquement. Ceci permet de prendre en compte l’évolution du lit du fleuve au cours du temps. Il est également tenu compte du transport des sédiments, en considérant que l’équilibre est trouvé lorsque la quantité de sédiments qui sont apportés par l’amont est transportée par le fleuve jusqu’en aval. Les résultats de la simulation numérique feront apparaitre ces différents paramètres, équilibre du lit, formes géométriques et sédimentologie du fleuve, débit solide et liquide en amont et niveau du fleuve à l’embouchure.

Toutes ces études seront menées par référence aux scénarios de changement climatique tels qu’ils auront été définis dans les actions précédentes.

Produits WP 4.1

• Reconstruction paléogéographie et historique sur les changements climatiques et l'utilisation de l'eau dans le bassin hydrographique
• Evaluation des méthodologies d'analyse socio économique sur les impact des changement climatiques
• Cartes de la vapeur d'eau potentiellement précipitable
• Evaluation du débit pour une période de retour fixée
• Modélisation hydrologique
• Quantification des flux de sédiments sur la Roya
• Scénarios climatiques
• Biodiversité et aires protégées
• Analyse des données GPS/GNSS et météorologique depuis 1998
• Configuration d'équilibre morphodynamique de la plaine alluviale de Roja

 

L’activité WP4.2 est constituée de trois sous activités :

• a - Exécution de sondages pour l’évaluation du risque d’intrusions saline dans l’aquifère et estimation de l’impact du niveau marin en lien avec le changement climatique ;
• b - Réalisation d’un modèle hydrogéologique décrivant le comportement de l’aquifère dans la zone alluviale;
• c - Evaluation de l’impact du changement climatique sur les ressources hydriques.

 

 

Au cours des précédents projets Interreg Alcotra RiskNat et Eur-Eau-Pa des reconnaissances géoloiques ont été menées pour reconnaitre la géologie de l’aquifère. Plusieurs sondages ont été exécutés dont certains près de l’embouchure. Ils ont fourni des résultats surprenants en ce sens que le fond rocheux est apparu très proche de la surface et que l’embouchure originelle du fleuve n’est pas située au droit de l’embouchure actuelle. Selon certains documents historiques il est en effet apparu que l’embouchure du fleuve était située plus à l’est et qu’il y a probablement sous la zone urbanisée de Vintimille une embouchure fossile dont la géométrie n’est pas actuellement connue.

Une intrusion saline pourrait se produire au niveau de cette ancienne embouchure et afin de pouvoir suivre ce phénomène il est nécessaire d’effectuer des sondages exploratoires afin d’en caractériser la géométrie, les caractéristiques sédimentologies et hydrologiques.

Un modèle sera développé sur la base de ces données et des paramètres de conductibilité électrique qui seront fournis par les capteurs qui seront installés dans les sondages. Ce modèle représentera l’interface eaux douces eaux salées. Il permettra de définir différents scénarios en fonction de l’alimentation prévisible de la nappe phréatique et du niveau de la mer en fonction du changement climatique.

En outre, trois nouvelles enquêtes seront menées en bordure côtière de la nappe pour étudier les intrusions salines d’eau de mer dans la nappe alluviale. Deux de ces sondages seront équipés de sondes CTD (mesures de la conductivité, température et piézométrie), le troisième ouvrage sera un ouvrage de reconnaissance permettant de réaliser un log géologique précis ainsi que de bien identifier le contact avec le substratum.

b - Réalisation d’un modèle hydrogéologique décrivant le comportement de l’aquifère dans la zone alluviale

Dans le précédent projet EUR-UAE-PA, un modèle numérique 3D de l'ensemble de l'aquifère alluvial a été créé, détaillé dans la zone du champ de puits de Menton et Vintimille, afin de représenter les flux de l'aquifère. La modélisation numérique préliminaire a été réalisée à la fois en régime transitoire et en régime permanent, dans l'hypothèse que la rivière alimente l'aquifère alluvial, et afin d'effectuer une première estimation des débits entrant et sortant de l'aquifère. Des tests ont été menés sur la base de ce modèle, notamment en ce qui concerne les problèmes de pollution dans le nord et l'intrusion de sel dans le sud. Les outils développés sont toujours considérés comme perfectibles car les paramétrages n'ont pas été effectués sur les données du réseau d'observation aquifère, qui n'a été mis en place que vers la fin du projet EUR-UAE-PA. Les données piézométriques acquises depuis fin 2012 ainsi que les données physico-chimiques (température et conductivité de l'eau) et les données chimiques (éléments principaux) doivent désormais être utilisées pour affiner la fonctionnalité des modèles. De plus, il apparaît pertinent d'acquérir des données supplémentaires pour mieux comprendre les échanges entre la rivière et l'aquifère afin de parfaire le modèle conceptuel hydrogéologique de l'aquifère de la rivière Roia (première embouchure alluviale).
Ainsi, dans le cadre du projet CONCERT-EAUX, il est proposé de poursuivre les travaux de modélisation, en capitalisant sur l'ensemble des données acquises par le projet EUR-UAE-PA et à partir de nouvelles données, notamment physico-chimiques, collectées à CONCERT-EAUX . Sur cette base, un système de surveillance des eaux de surface sera élaboré qui permettra d'estimer quantitativement les échanges de masse entre le fleuve et l'aquifère souterrain (bilan de charge des aquifères).

Nous avons l'intention de procéder comme suit:

I] Analyse préliminaire sur la qualification des échanges eau souterraine-rivière

Pour ce faire, nous proposons de réaliser les activités suivantes:

La recharge de la nappe fait partie des conditions aux limites qu’il faudra fournir au modèle numérique. La recharge directe (infiltration des précipitations sur le bassin versant de la Roya) est directement impactée par le changement climatique, et conditionne le volume exploitable et renouvelable de la nappe alluviale. Il est donc important d’en fournir une estimation fiable, et d’étudier son évolution probable dans le futur.

On propose d’estimer la recharge de la nappe alluviale en mettant en œuvre différentes méthodes en fonction de la pluviométrie, des débits de la rivière et de la piézométrie. L’analyse des résultats devrait permettre de fournir des informations sur les différents flux d’alimentation de la nappe (recharge directe par infiltration des eaux pluviales, ou échanges avec le fleuve ou les réservoirs hydrogéologiques voisins). Dans un second temps, on appliquera les méthodes de bilan hydrologiques, avec des projections climatiques sur la zone d’étude approché. La comparaison des résultats obtenus sur la période de référence présent et la période future donnera une évaluation de l’impact du changement climatique sur la recharge directe de l’hydrosystème.

D’autre part, pour faire le lien entre les conditions climatiques et le débit de La Roya en amont de la zone étudiée, une modélisation pluie/débit sur la Roya et sur la Bevera sera mise en œuvre.

Le modèle conceptuel est une vue théorique du fonctionnement de l’aquifère alluviale, il sera “traduit” en données numériques pour être utilisé comme données d’entrée dans le développement du modèle numérique.

Afin de pérenniser l’outil et de garantir son utilisation par les gestionnaires français et italiens, le modèle hydrogéologique numérique sera commun aux français et italiens mais développé sur 2 logiciels : MARTHE par le BRGM et MODFLOW par l’ARPAL.

Le contexte géologique et hydrogéologique de la plaine alluviale de la Roya rend nécessaire la construction d’un modèle multicouches, capable de prévoir en chaque maille les niveaux piézométriques. Il doit inclure la modélisation des échanges nappe-rivière, et le transport d’éléments chimiques pour simuler les panaches de pollution accidentelle.

 

IV] Mise à jour du modèle hydrologique numérique

 

Le modèle hydrogéologique consolidé en plus de mieux caractériser le fonctionnement hydrogéologique du système nappe-rivière, permettra également de mieux comprendre l’impact potentiel d’une pollution accidentelle sur la ressource. La visualisation des lignes de courant et la simulation du transport d'un traceur, permettront d'appréhender les risques pour les captages liés à une pollution accidentelle et éventuellement de préconiser des études complémentaires.

En outre, ce travail permettra d’échanger sur les bonnes pratiques et sera l’occasion d’approfondir le dialogue entre les utilisateurs finaux (gestionnaires et collectivités).

c - Reconstruction paléogéographique et historique en relation avec le changement climatique et l'utilisation de l'eau dans le bassin hydrographique

 

Les projections climatiques fournies par le partenaire CNRS de l’université de Sophie Antipolis seront appliquées pour calculer les nouvelles conditions limites du modèle (recharge directe, débit de la Roya en amont, flux d’alimentation de la nappe). Le modèle hydrogéologique sera mis en œuvre avec ces conditions limites « futures » pour simuler la réponse piézométrique à une modification de la recharge (sans modification des prélèvements).

Dans un second temps, on définira des scénarios de prélèvement en lien avec les scénarios de changement climatique, et on appliquera le modèle hydrogéologique pour simuler la réponse piézométrique à une modification globale des contraintes externes (climatique/prélèvement).

 

L'évaluation se concentrera sur l'analyse des méthodologies disponibles pour la sélection et le tri ("classement") des options d'adaptation possibles dans le contexte territorial de référence (par exemple analyse coûts-avantages, analyse coût-efficacité, analyse multicritères et leurs Mises à niveau).
Partant des résultats des analyses hydrologiques et climatologiques développées au sein du projet et prenant en compte les variables territoriales, économiques, juridiques, administratives et politiques dans les territoires de référence, l'étude indiquera quelques méthodologies disponibles dans la littérature pour l'évaluation économique les mesures d'adaptation et leur utilisation pour soutenir les décisions d'investissement et les actions publiques et privées.

Sur la base de l'analyse de la littérature scientifique et des "bonnes pratiques", une série d'hypothèses standard relatives à la gestion des ressources en eau territoriales sera précisée selon les scénarios développés dans le cadre du projet et des schémas de systèmes de décision seront esquissés (Systèmes d'Aide à la Décision - DSS) aptes à guider les organismes publics et privés dans les processus décisionnels émergents dans un contexte de pressions climatiques sur les ressources naturelles, environnementales et économiques et sur les variables sociales.
L'analyse identifiera notamment une série d'indicateurs transférables appliqués dans des situations similaires à celles identifiées sur le territoire du projet, fournissant des références utiles et des exemples pour une application ultérieure.
Des exemples d'analyse seront également développés et d'autres critères de sélection et de classement seront indiqués, accompagnés d'un système bibliographique approprié, d'un glossaire et d'indications de mise en œuvre.

Produits WP 4.2:

• Modèle hydrogéologique sur l'ensemble de la nappe alluviale
• Outil d'aide à l'estimation de l'impact du changement climatique sur la ressource en eau souterraine
• Sondages géotechniques
• Etude sur impact changement climatique

 

Dans le présent projet il est prévu de réévaluer les scénarios d’aléa inondation sur la base d’une évaluation faite à l’échelle du bassin et réalisée à partir des données françaises et italiennes disponibles en prenant en compte l’impact possible du changement climatique.

Ce travail sera particulièrement utile pour améliorer la situation actuelle dans laquelle les valeurs des crues de référence sont différentes en France et en Italie ainsi que les méthodes d’estimation qui sont utilisées.

A cette fin il est prévu de réaliser une étude hydraulique de détail sur le cours principal de la Roya et de son affluent la Bevera afin de définir des scénarios de danger et de risque hydraulique sur les zones bordant le fleuve en prenant pour référence les débits de crue probables aujourd’hui et en cas de changement climatique. En particulier les débits et les volumes de crues utilisées dans les modélisations hydrauliques, seront celles définies par les études hydrologiques réalisées dans le cadre de Concert-eaux.

Les résultats seront fournis à l'administration française pour qu'elle les utilise sur le territoire et que des confrontations méthodologiques seront faites avec EdF

Ces évaluations, qui correspondent à la directive, seront adaptées avec soin aux scénarios de changement climatique afin que les modèles de planification territoriale, les plans d’urbanisme ainsi que les plans de protection civile soient dimensionnés de la façon la plus durable possible. Les zones inondables identifiées permettront de définir les conséquences sur la population, les zones urbaines et les activités économiques mais aussi les zones sur lesquelles des interventions doivent être menées concernant le fleuve.

L’évolution morphodynamique du lit du fleuve doit également être examinée dans le contexte du changement climatique dans la mesure où elle a des impacts sur le risque hydraulique, sur les ouvrages qui sont construits et sur les milieux. Ceci est d’ailleurs prévu par les directives européennes 2007/60 et 2000/60 qui concernent les cours d’eau d’intérêt communautaire (SIC IT 1315720).

A partir des travaux qui présentent l’évolution morphodynamique de l’embouchure, un plan de gestion des sédiments sera réalisé. Il pourra y être définies des interventions de réduction du risque hydraulique et de maintenance des ouvrages situés dans le lit du fleuve. Ces actions seront compatibles avec la dynamique fluviale et la protection des écosystèmes. La protection des ouvrages des aqueducs qui représentent un enjeu très fort sera bien sûr prise en compte.

Les analyses réalisées constitueront des éléments importants pour la mise en place d’un plan d’intervention ordinaire ou extraordinaire qui aura pour objet la prévention du risque hydraulique  et qui soit cohérent avec les conditions morphologiques du cours d’eau et les exigences de renaturation et de requalification des milieux.

 

Produits WP 4.3: