Modèles

Choix des processus et des modèles à réaliser

Trois méta-enjeux se sont dégagés des travaux de la phase de diagnostic : l’eau (les ressources, la qualité, la gestion), le cadre de vie en lien avec la gestion du territoire, et un développement fondé sur une bonne santé des écosystèmes. Aussi, il a été choisi d’intégrer ces trois composantes dans les exercices de modélisation.

L’accent a été mis sur des processus pour lesquels nous disposions de connaissances et données appropriées et qui correspondaient à plusieurs des axes stratégiques formulés avec les participants du deuxième séminaire de prospective.

Au cours de cette première étape de modélisation nous avons travaillé à la réalisation de modèles de simulation autour de trois processus :

  1. Le ruissellement sur le bassin versant de la ravine de Saint-Gilles
  2. Les dynamiques urbaines en lien avec le risque d’inondation
  3. L’évolution de la connectivité des habitats écologiques

Le travail de modélisation relativement générique sur ces trois premiers processus a été mené avec deux objectifs en vue : (i) la préparation d’une base de modèles, formalisant des connaissances autour de processus précis, mobilisables pour tester des hypothèses d’actions et des scénarios de gestion intégrée, (ii) produire des simulations avec des résultats sous forme de cartes dynamiques qui puissent être mobilisées à des fins de pédagogie ou de communication.

Ruissellement

Le processus de ruissellement a été abordé selon deux approches de modélisation différentes et complémentaires. Ayant la possibilité de s’appuyer directement sur les travaux de la composante hydrologie du Laboratoire Géosciences Réunion, nous avons affiné le modèle déjà mobilisé par ce laboratoire et l’avons adapté au contexte de cette expérimentation. Ce travail a permis de quantifier de manière approximative la capacité d’infiltration de la ravine de St-Gilles (d’une trentaine de mètres cubes par seconde sur l’ensemble de la ravine) ainsi que de donner des ordres de grandeurs sur les caractéristiques physiques du bassin versant.

La deuxième composante de ce travail de modélisation a été construite à l’aide de la plateforme de modélisation spatiale développée par le Cirad. Le modèle réalisé étant ici davantage tourné vers le rendu de simulations en cartographie dynamique, plus approprié pour des fins de pédagogie et de communication lors d’ateliers.

ruissellement2 Exemple de représentations spatiales issues de la simulation.
La couleur et la hauteur des cellules sont proportionnels au débit calculé en chaque point à un moment donné.

Risque inondation

Le modèle urbain en lien avec les risques d’inondations repose sur un modèle développé dans le cadre du projet DESCARTES. Ce modèle permet la simulation de dynamiques d’urbanisation sur le territoire du TCO et l’illustration de quatre scénarios d’urbanisation (optimal, tendanciel, stratégique, et déséquilibré).

Les processus qu’il intègre sont : la dynamique de logement programmé (social et libre programmé), la dynamique de logement libre diffus et le mitage.

Ce modèle a été adapté pour le projet GIML afin de pouvoir l’utiliser dans une optique pédagogique. Il est conçu pour illustrer l’impact d’une urbanisation potentiellement devenue impossible en zone littorale en fonction de l’élévation du niveau de la mer ou de l’augmentation des phénomènes climatiques provoquant des inondations. Dans le cadre de ce travail, le choix a été fait de rester à l’échelle du TCO puisque face à un événement comme la montée des eaux il ne serait pas pertinent de raisonner uniquement à l’échelle du territoire d’expérimentation.

L’adaptation pour la prise en compte d’un risque inondation a été réalisée selon deux hypothèses :

  • Une nommée « base » qui consiste à interdire les nouvelles constructions en dessous d’un seuil d’altitude que l’on se donne (1m, 5m, 10m, ..) et donc à reporter ces nouvelles constructions dans d’autres espaces selon leur typologie.
  • Une nommée « base + option (de déplacement) » dans laquelle on décide, en plus, de déplacer des constructions existantes pour les reconstruire dans d’autres espaces moins sujets aux inondations.

Les résultats des premières expérimentations que nous avons effectuées montrent que si pour l’hypothèse « Base » la réponse au besoin de nouvelles constructions reste relativement maîtrisée, on observe une forte augmentation du mitage dans la seconde hypothèse, mais également une importante urbanisation des zones dédiées à cet effet dans les pôles urbains de mi-hauteur. Ainsi, les zones encadrées mettent l’accent sur des localités où les résultats de simulation diffèrent grandement d’un scénario à l’autre. On constate notamment dans le dernier scénario une plus grande proportion de points verts (représentant le mitage) et l’urbanisation de nombreuses parcelles cadastrales (en orange et en rouge) au sein, ou en prolongement, des pôles des mi-pentes.

inondation

Exemple de résultat de simulation selon les différentes hypothèses retenues

Simulation de la connectivité écologique potentielle du territoire

L’objectif est ici la représentation spatiale de la connectivité au sens écologique et fonctionnelle du terme. Par connectivité fonctionnelle on entend liens entre éléments éco-paysagers du point de vue d’une espèce à un moment donné (cf. trames vertes et bleues, …).

Le modèle permet de générer le graphe de connectivité pour une espèce donnée et selon des critères à spécifier tels que la distance de propagation ou la résolution et les types d’habitats.

La représentation cartographique de tels graphes de connectivité présente un premier intérêt qui est de pouvoir observer les zones isolées ou presque isolées, et repérer les points de connectivité particulièrement fragiles ou stratégiques pour la conservation d’une espèce.

Un second intérêt réside dans l’étude de l’évolution de ces graphes si l’on prend en compte une dynamique d’occupation du sol (urbain programmé ou non, agricole, ou espèces envahissantes par exemple).

Le processus modélisé fait actuellement l’usage d’une couche d’habitats en 44 classes mais le modèle est construit de façon générique de façon à pouvoir, à l’avenir, travailler avec d’autres couches d’habitats, de sorte notamment à prendre en compte des habitats marins lorsqu’une cartographie en sera disponible.

habitats

Couches d’habitats utilisées dans la version actuelle du modèle
(Lagabrielle et al, 2011)

connectivite

 

connectivite2

Exemples de produits de simulation à différentes échelles.

Le 1er est un exemple fictif, le second est un exemple plus réaliste montrant notamment le rôle important des espaces de ravines dans la connectivité Hauts/Bas sur la base du territoire d’expérimentation GIML