Le projet EAU-SPRA 2025-2029 : plateforme numérique pour les gestionnaires de la ressource en eau

L’ambition est de développer une plateforme numérique d’aide à la décision pour la gestion prédictive et le pilotage opérationnel des ressources en eau superficielles et souterraines sur les territoires. Elle sera à la fois : 

• Simple pour être adoptée et manipulée directement par les utilisateurs ciblés, non spécialistes de la modélisation hydrologique (gestionnaires de bassins, organismes agricoles, industriels, etc.) ; 
• Précise et fiable dans la modélisation des hydrosystèmes et la disponibilité de la ressource vis-à-vis de scénarios tendanciels ;
• Réaliste dans la caractérisation des incertitudes associées, en particulier celles liées aux caractéristiques des milieux souterrains et à l’intensité des prélèvements anthropiques ; 
• Agile pour être déployée et adaptée sur n'importe quel territoire donné à un coût raisonnable. 

L’échelle opérationnelle correspond à une unité hydro(géo)logique de gestion de type SAGE ou équivalent. Au sein de ce territoire, une approche originale par « emboîtement d’échelle » permettra à l’utilisateur d’affiner son suivi et ses prédictions à l’échelle de sous-bassins hydrologiques et/ou hydrogéologiques jusqu’à un focus à l’échelle des points de prélèvement (surface, souterrain) afin de visualiser les projections d’évolution et les impacts associés sur la ressource. 

Les sources de données mobilisées et les méthodes de modélisation déployées permettront de garantir un niveau d’information et une résolution spatiale utile pour les gestionnaires.

Les modèles mobilisés dans le cadre du projet sont issus des travaux des laboratoires de recherche associés au projet : CaWaQS (Ecole des Mines PSL) et NIHM (ITES). Le choix de ces deux modèles est motivé par leur degré de maturité avéré par des études opérationnelles (Agences de l’eau notamment) et des publications scientifiques de premier plan, ainsi que par leur modularité permettant une grande souplesse d’utilisation et de représentation allant des grands systèmes régionaux à des échelles plus locales comme les champs captants. 

Afin d’assurer la pérennité de la plateforme Eau-SPRA, les outils sont sous licence open-source et bénéficient d’une visibilité de long terme du fait de l’implication des partenaires dans leur amélioration continuelle.

Les travaux de recherche planifiés ont pour objectif de lever les derniers obstacles scientifiques permettant de rendre l’outil expert opérationnel et transposable à d’autres sites, à partir des innovations suivantes :

• La modélisation multi-échelle pour permettre le déploiement de l'outil dans les territoires (bassin versant, sous-bassin versant, etc.) ; 
• L'auto-calibration du modèle pour faciliter sa mise à jour ; 
• La quantification des incertitudes sur les variables modélisées (indicateurs hydrologiques, piézométriques et indicateurs de gestion) dans la chaîne de calcul afin d’enrichir les informations pour la prise de décision. 

Le développement par Antea Group de l’outil d’ingénierie expert permettra la mise en œuvre des modèles hydrologiques couplés sur un territoire. Cette étape reposera sur l’intégration de l’ensemble des éléments existants et développés dans le cadre des travaux de recherche (algorithmes) dans un environnement unique (encapsulation des modèles). Ensuite, une phase d’analyse des besoins ingénieur permettra de concevoir un outil interfacé facilitant la manipulation des modèles et des fonctions associées (incertitudes, auto-calage).

Une plateforme web sera proposée aux gestionnaires de l’eau. Elle sera interactive, « cartocentrée » sur leur territoire et dotée de fonctionnalités permettant de visualiser l’évolution de la ressource en eau dans le cadre de différents scénarios prospectifs : évolution du climat, des usages de l’eau. 

Sur un territoire donné, elle sera construite à partir d’un outil d’ingénierie expert (applicatif métier) qui mobilise des modèles couplés (surface-souterrain-usages) et distribués (modèle maillé) doté de fonctionnalités innovantes permettant de : 

• Quantifier la ressource disponible et les besoins en eau en période actuelle et son évolution à partir de scénarios multifactoriels (conditions météorologiques et climatiques, usages de l'eau) ;
• Objectiver l’impact de ces scénarios au regard des règles de gestion actuelles (e.g. débits de gestion, volumes prélevables) et des conditions de maintien des espèces biologiques inféodées aux milieux aquatiques (e.g. débits biologiques). 

Le projet est prévu sur une durée de 48 mois (2025 à 2029) et s’articule autour des 6 étapes suivantes :

• Travaux de recherche en années 1 à 3 des partenaires académiques sur : 
  • La modélisation multi-échelle (lot 1) : Mines de Paris ;
  • La calibration automatique (lot 2) : ITES ;
  • La quantification des incertitudes (lot 3) : ITES & Mines de Paris.

Les développements réalisés seront appliqués sur deux couples pilotes grand bassin versant - territoire emboîté pour démontrer que la solution technique proposée est réaliste et opérationnelle.

• Les deux étapes suivantes, coordonnées par Antea Group, seront focalisées sur le développement numérique des outils intégrés dans l’écosystème Eau-SPRA : 
  • Le développement de l’outil d’ingénierie expert (lot 4) qui permet la mise en œuvre des modèles hydrologiques couplés sur un territoire ;
  • Le développement de la plateforme web de visualisation des résultats (lot 5) destinée aux gestionnaires de la ressource en eau.

La dernière étape (lot 6) consiste en la formalisation de l’offre commerciale et marketing afin de promouvoir l’écosystème Eau-SPRA auprès des utilisateurs ciblés.

L’ensemble des développements sera porté par un groupement de trois partenaires spécialisés et reconnus dans les domaines de la modélisation hydrologique, de la gestion intégrée des ressources en eau et de l’ingénierie numérique : 

• La Direction de la Recherche et de l’Innovation (DRI) d’Antea Group qui assurera la coordination du projet et sera également impliquée dans toutes les phases de recherche, de développements scientifiques et de déploiement de l’écosystème Eau-SPRA ; 
• Le Centre de Géosciences de l’Ecole des Mines de Paris assurera la coordination scientifique de la partie du projet dédiée à la modélisation hydrologique multi-échelle et à la modélisation des besoins en eau ; 
• L’Institut Terre et Environnement de Strasbourg (ITES) pilotera les travaux de recherche sur la quantification des incertitudes et la calibration automatique des modèles hydrologiques couplés. 

Ce projet mobilise une douzaine de collaborateurs (chercheurs, doctorants, post-doctorants, ingénieurs de recherche, chefs de projet) sur les quatre années prévues.