Conception d’une interface de modélisation intégrée, d’accès libre et basée sur le SIG, pour évaluer les pratiques de gestion bénéfiques des bassins hydrographiques

Wanhong Yang, professeur, Université de Guelph (2013-2014)

Enjeu

Dans leur forme actuelle, les modèles à la ferme et les modèles hydrologiques de bassin hydrographique sont très complexes et difficiles à utiliser par les responsables des activités de gestion de la conservation. Voilà donc une occasion de concevoir des outils conviviaux pour rendre accessible aux gestionnaires de la conservation et aux décideurs le savoir scientifique à la base de ces systèmes de modélisation, en vue de déterminer les zones les plus susceptibles à l’accumulation de charges en sédiments et éléments nutritifs dans les eaux de surface et de prioriser les pratiques de gestion bénéfiques (PGB) à mettre en œuvre dans les bassins hydrographiques agricoles. À cette fin, ce projet propose de développer une interface intégrée de modélisation basée sur le système d’information géographique (SIG) permettant d’évaluer les PGB dans le bassin hydrographique du ruisseau Gully. Le moment est opportun puisque les deux projets sur lesquels se fonde l’étude proposée ont pris fin en mars 2013. L’Office de protection de la nature d’Ausable-Bayfield et d’autres partenaires, dont le ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation et des Affaires rurales de l’Ontario, le ministère de l’Environnement de l’Ontario et Conservation Ontario, ont exprimé leur vif intérêt pour un outil SIG et ils participeront à sa conception et à son application.

L’étude proposée se fonde sur les deux projets initiaux suivants :

Projet 1 (2005-2012) – Hydrologic and Integrated Modeling of South Tobacco Creek Watershed in Southern Manitoba (Modélisation intégrée hydrologique du bassin hydrographique du ruisseau Tobacco Sud, dans le sud du Manitoba), Wanhong Yang (Ph.D.), Université de Guelph.

Le projet a été financé dans le cadre du programme Évaluation des pratiques de gestion bénéfiques à l’échelle des bassins hydrographiques (EPBH) d’Agriculture et Agroalimentaire Canada. Le travail s’est déroulé en trois étapes : de 2005 à 2008, la recherche s’est axée sur l’adaptation du modèle hydrologique SWAT (Soil and Watershed Assessment Tool) aux conditions canadiennes et le développement de modules de PGB; de 2009 à 2011, les modèles économiques à la ferme et SWAT ont été exécutés manuellement, en combinant les produits de modélisation pour examiner la rentabilité des scénarios de PGB; puis de 2012 à 2013, les chercheurs ont travaillé à développer un système interactif pour lier ces deux modèles.

Projet 2 (2011-2013) – Modeling for Evaluating the Economic and Environmental Effects of Multiple BMPs in Gully Creek Watershed in Southwestern Ontario (Modèle d’évaluation des effets économiques et environnementaux de nombreuses PGB dans le bassin hydrographique du ruisseau Gully dans le sud de l’Ontario), Wanhong Yang (Ph.D.), Université de Guelph.

Le projet a été financé dans le cadre du programme Évaluation des pratiques de gestion bénéfiques à l’échelle des bassins hydrographiques (EPBH) d’Agriculture et Agroalimentaire Canada. Dans ce projet, le SWAT a été adapté pour simuler les effets de nombreuses PGB sur la quantité et la qualité d’eau. Des modèles économiques à la ferme ont aussi été développés pour estimer les coûts économiques de ces PGB. Les données de modélisation ont alors été combinées manuellement pour examiner la rentabilité, puisque le système intégré de modélisation n’avait pas encore été développé.

Projet

Ce projet vise à adapter et améliorer la structure de l’interface de modélisation actuelle et en faciliter l’utilisation. Puisque le bassin hydrographique du ruisseau Gully se situe dans une région géographique distincte et que les PGB sont différentes de celles étudiées précédemment dans le bassin hydrographique du ruisseau Tobacco Sud, une nouvelle série de modules de PGB et des fonctions connexes seront développées pour l’interface SIG.

Dans une première étape, nous développerons les composantes principales de l’interface, dont la construction de la base de données, la conception des scénarios, l’exécution du modèle et la visualisation des résultats obtenus. Des modules seront ensuite développés successivement pour quatre PGB représentatives : bassin de sédimentation et de rétention des eaux; méthodes culturales de conservation du sol; gestion des éléments nutritifs; culture de couverture. De cette façon, les utilisateurs auront l’occasion de tester l’interface pour chaque PGB, individuellement.

Nous rencontrerons les utilisateurs finaux sur une base régulière pour faire le point sur le développement de l’interface et obtenir leurs commentaires. Dans le cadre de la planification du projet, nous inclurons un test intermédiaire de l’interface. En participant au processus de développement, les utilisateurs finaux pourront graduellement maîtriser l’interface à des fins de gestion. À la fin du projet, un atelier provincial sera organisé pour présenter l’interface à un vaste éventail d’intervenants, dont des offices de protection de la nature et des organismes gouvernementaux.

Le développement de l’interface se basera sur les connaissances acquises lors du développement d’un modèle intégré au Manitoba (projet 1) et le transfert de ces connaissances au site du projet en Ontario, lequel a des caractéristiques géographiques et des types de PGB distincts.

Produits

1. Développement d’un système intégré de modélisation basé sur l’outil SWAT et des modèles économiques à la ferme établis
2. Perfectionnement du système intégré de modélisation pour en faire une interface conviviale basée sur le SIG et d’accès libre

Résultats

• Compréhension accrue des processus économiques et environnementaux dans les paysages agricoles
• Meilleure accessibilité aux modèles complexes pour les gestionnaires de la conservation et les décideurs
• Enrichissement des connaissances acquises lors du développement du modèle intégré dans le cadre du projet 1 au Manitoba