6.7.1 Analyse de sensibilité
Une analyse de sensibilité aux paramètres du couvert végétal du bief (ie hp la hauteur du couvert, Densit y la densité de tiges, Diam le diamètre moyen des tiges, Z seuil la hauteur du premier embranchement et Cshape le paramètre régissant la forme de la plante au dessus de l’embranchement) a été menée sur un réseau entier. Cette analyse de sensibilité vise à hiérarchiser l’importance des paramètres de plantes vis-à-vis de leur capacité à moduler les services écosystémiques, ces paramètres étant plus ou moins aisément pilotés via les pratiques d’entretien. Pour ce faire, chacun des paramètres de plantes a été fixé dans les gammes de variation présentées en Tableau 6.3, correspondant aux valeurs qui ont été mesurées lors des expériences des chapitres 3 et 4.
Table 6.3 –Gammes de variation des différents paramètres du couvert végétal
utilisés pour l’analyse de sensibilité
Paramètre Description Valeur Unité
hp Hauteur moyenne du couvert 0.01 - 1.2 m
Densit y Densité de tiges (calculée à partir de l’équation 6.10)
100 - 8000 Tiges/m2
Diam Diamètre moyen des tiges 0.0005 - 0.02 m
Z seuil Hauteur de la première ramification 1-99 % de la
hauteur
Cshape Paramètre de forme de la partie ramifiée 0 - 100
-Les sorties étudiées dans l’analyse de sensibilité sont les sorties intermédiaires continues du modèle (qui correspondent en fait aux indicateurs, sauf pour le débordement pour lequel nous avons préféré H car le débordement n’est pas un indicateur continu). Ce sont donc la hauteur d’eau H, τ (contrainte de cisaillement en présence de couvert herbacé), Vhla vitesse moyenne, Tr d le taux de rétention de sédiments de Deletic, Tr k le taux de rétention de sédiments de
l’analyse de sensibilité étant donné qu’il est indépendant des conditions hydrauliques. N’ayant pas de connaissances a priori sur les lois d’incertitude des paramètres de végétation, nous considérons celles-ci comme uniformes. Le plan d’expérience est basé sur la méthode de l’Hypercube Latin, implémentée à l’aide de la librairie lhs de R (Carnell, 2012). Cette méthode repose sur la séparation de la gamme de variabilité des paramètres en niveaux de même probabilité tels que chaque niveau n’est représenté qu’une seule fois dans le plan d’expérience. Cette méthode permet d’explorer de manière relativement efficace l’espace (l’hyperplan formé par les paramètres). 700 plans d’expérience (avec des paramètres de couvert végétal homogènes pour tous les biefs du bassin versant) ont été réalisés à partir de la méthode de l’Hypercube Latin pour les besoins de l’analyse de sensibilité, pour trois pluies de temps de retour différents.
L’analyse de sensibilité menée est une analyse de sensibilité globale (tous les paramètres varient en même temps), basée sur une analyse de variance. L’influence des paramètres sur les sorties sera évaluée à l’aide d’un indice de sensibilité de premier ordre Si(indice indiquant les effets principaux, sans interactions avec les autres paramètres), décrit par Sobol’ (1993) comme le ratio obtenu à l’aide de l’équation (6.20) :
SUi/Y = V ar[E(Y)|Ui]
V ar(Y) (6.20)
avec Uile paramètre et Y la sortie étudiés.
6.7.2 Scénarios
Les différents scénarios testés sont :
— Des scénarios se différenciant par la pratique d’entretien (fauche, brûlis, désherbage chimique et curage),
— Des scénarios spatialisés basés sur le non-entretien d’une partie des biefs une année sur deux,
— Des scénarios de typologie de couvert végétal homogène pour tester l’effet d’une espèce sur l’ensemble d’un réseau pour l’amélioration d’un service, afin d’identifier des types végétaux intéressants pour les services étudiés. Ces derniers scénarios ont été réalisés dans le cadre de la réflexion sur un possible semis d’espèces dans les biefs afin d’améliorer le niveau de services.
Ces typologies de scénarios sont détaillées dans la Table 6.4.
Pour les deux premiers types de scénarios, les trois pluies de projet créées, pour les 2 saisons de l’année où les pluies sont les plus intenses (automne et printemps) sont simulées. Pour les scénarios comparant les typologies de couvert végétal homogènes, seule la période de printemps est simulée. Pour chacun de ces scénarios, un score total est calculé par service (moyenne des scores obtenus par biefs), permettant ainsi de les classer vis-à-vis du scénario
Table 6.4 –Résumé des différents scénarios réalisés dans le cadre de l’éva-luation des services éco-hydrauliques fournis par les réseaux de fossés et
canaux
Type de scénarios Acronyme Description du scénario Scénarios de typologie FA Fauche sur l’ensemble du réseau
de pratiques BR Brûlis sur l’ensemble du réseau
DC Désherbage chimique sur l’ensemble du
ré-seau
CR Curage sur l’ensemble du réseau
Scénarios spatialisés AM Les biefs entretenus (50%) sont situés en amont de bassin versant selon une typologie d’entretien aléatoire
AV Les biefs entretenus (50%) sont situés en aval de bassin versant selon une typologie d’entre-tien aléatoire
PFO Les biefs entretenus (50%) sont situés sur les pentes fortes du bassin versant
PFA Les biefs entretenus (50%) sont situés sur les pentes faibles du bassin versant
CONF Les biefs entretenus (50%) sont situés en prio-rité en aval des confluences (2 biefs se rejoi-gnant)
Scénarios couvert Mentha Couvert homogène Mentha aquatica
végétal homogène Elytrigia Couvert homogène Elytrigia juncea Plantago Couvert homogène Plantago lanceolata Diplotaxis Couvert homogène Diplotaxis erucoides Euphorbia Couvert homogène Euphorbia helioscopia L. Malva Couvert homogène Malva sylvestris
Picris Couvert homogène Picris hieracheioides Torilis Couvert homogène Torilis arvensis
étudié. De plus, des matrices de dissimilarité entre scénarios, permettant de les comparer, sont présentées. Elles permettent d’appréhender plus intuitivement l’effet divergent des différentes typologies de pratiques sur les services considérés. L’indice de dissimilarité DIS utilisé pour le calcul de la matrice est le suivant :
DI SS,ab = 1 n×
n
Õ
i=1
| Indicei,a− Indicei,b | (6.21)
Ce chapitre présentait la chaîne de modélisation, les relations mathématiques et les indica-teurs du modèle développé. Cette chaîne de modélisation permet de comparer des pratiques d’entretien les unes avec les autres, vis-à-vis de leur effet sur les services éco-hydrauliques étudiés. Le chapitre suivant présente l’implémentation de ce modèle sur la zone d’étude et les compromis entre services qui en découlent. Une conclusion sur les possibles améliorations à apporter à ce modèle sera présentée après l’application du chapitre 7.