Mod

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Modélisation du transfert de pesticides dans un
bassin versant en vue de la construction dun
outil daide à la décision pour la maîtrise de la
qualité des eaux

• Projet SACADEAU
• Marie-Odile Cordier, Véronique Masson IRISA /
  Univ. Rennes1
• Pierre Aurousseau, Chantal Gascuel, Florent
  Tortrat INRA-ENSAR / UMR SAS
• Frédéric Garcia, Inra/ BIA, Toulouse
• Brigitte Chanomordic, Inra/LASB Montpellier
• Michel Falchier, CA 35
• Djilali Heddadj, Laurence Lebouille CA 56
• Site dapplication Bassin versant du Frémeur
  (56)
• Cadre AIP  Aide à la décision Comment
  articuler connaissances et actions en
  agriculture, agroalimentaire et dans lespace
  rural 
• Financement Conseil Général du Morbihan Inra
  MEDD

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Projet SACADEAU
Système dAcquisition de Connaissances pour
lAide à la Décision sur la qualité de lEAU
Objectifs Construire un outil daide au conseil
sur un bassin versant

• Déterminer le degré de contamination des eaux à
  lexutoire dun bassin versant par les herbicides
  en fonction
• du climat de lannée
• de stratégies de désherbage
• de stratégies daménagement (bandes enherbées,
  haies-talus, fossés) du paysage (topographie,
  situation des bois, prairies, )
• du paysage cultivé (topographie, arrangement
  spatial des cultures, )
• dans le but de dégager des règles de conseil sur
  les pratiques agricoles et les aménagements

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Projet SACADEAUDeux étapes

• - Permettre au gestionnaire BV de tester des
  scénarios  haut niveau 
• . avec une présentation visualisée des
  résultats (cartes)
• . par simulation dun modèle qualitatif
• - Avoir une meilleure compréhension dun
  phénomène complexe
• . découvrir les variables explicatives les
  plus significatives
• . faire apparaître les relations entre ces
  variables
• . par létude des résultats de nombreuses
  simulations grâce à des techniques
  dapprentissage symbolique
• règles de  bonne pratique 

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Exemples de scénarios  haut- niveau 

•   Si des pluies significatives (cumulant plus de
  10 mm en 24 h) interviennent dans un délai donné
  (1j, 2j, 3j, 4j,..) après les traitements
  herbicides, quels sont les niveaux de
  concentration à l'exutoire des différentes
  molécules appliquées".  
•  Quel est limpact du désherbage mixte ? Peut-on
  recommander sa mise en place à certaines
  parcelles ? A certaines stratégies ? 
•  Que se passera-t-il à l'exutoire si toutes les
  parcelles à risque fort sont protégées par des
  bandes enherbées ou des talus, en terme de
  quantité de produit en moins pouvant ruisseler,
  dans des conditions climatiques classiques? 
• "Quelle serait lefficacité d'une mesure imposant
  le non traitement sur les 10 mètres de bord de
  cours d'eau (en comparaison dune méthode à base
  de parcelles à risque) ?"

impact du climat
impact de la stratégie de désherbage
impact de laménagement du territoire
impact de réglementations
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• Les résultats dun scénario sont obtenus par
  simulation dun modèle de transfert des
  herbicides à léchelle dun bassin versant
• Deux questions
• Quel modèle de transfert des herbicides ?
• Quelles sont les différentes étapes de simulation
  dun scénario ?

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Le modèle de transfert des herbicides
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Le modèle biophysique
Entrées
Sorties
Climat - qté pluie / jour (mm) - degré
température / jour Pour chaque parcelle -
applications dates, molécules, qtés
- dispositifs tampon - CO - surface,
pente BV - topologie - aménagements -

Contamination des eaux à lexutoire / jour
- flux (g/ha) - concentration (?g/l)
Modèle
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Principales caractéristiques du modèle

• un modèle semi-qualitatif
• connaissances fonctionnelles de type expert ou de
  type physique
• modèle boite de verre

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Principales caractéristiques du modèle

• un modèle semi-qualitatif
• connaissances fonctionnelles de type expert ou de
  type physique
• modèle boite de verre
• à l'échelle de l'événement pluvieux
• une réponse moyennée

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Principales caractéristiques du modèle

• un modèle semi-qualitatif
• connaissances fonctionnelles de type expert ou de
  type physique
• modèle boite de verre
• à l'échelle de l'événement pluvieux
• une réponse moyennée
• pour un outil d'aide à la décision
• données facilement accessibles
• temps de calcul raisonnable
• résultats facilement interprétables

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Principales caractéristiques du modèle

• un modèle semi-qualitatif
• connaissances fonctionnelles de type expert ou de
  type physique
• modèle boite de verre
• à l'échelle de l'événement pluvieux
• une réponse moyennée
• pour un outil d'aide à la décision
• données facilement accessibles
• temps de calcul raisonnable
• résultats facilement interprétables
• une approche distribuée à la parcelle
• évaluer les contributions de chaque parcelle
  agricole
• agréger les contributions des parcelles grâce à
  une arborescence de parcelles
• tenir compte des aménagements du bassin versant

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Étapes de la simulation dun scénario

• Scénario
• Un scénario utilise des concepts ayant un sens
  pour lexpert vis-à-vis du problème posé
•  Que se passe-t-il si une majorité des parcelles
  proches de lexutoire appliquent la stratégie de
  type pré-levée et quil y a eu des averses fortes
  et régulières entre mai et juillet 
• Il décrit dans un langage de haut niveau
  (qualitatif) un ensemble dexpérimentations
  (quantitatives) représentatives de la situation.
• Tester un scénario simuler lensemble de ces
  expérimentations grâce au modèle de transfert

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Tester un scénario
Scénario - description conceptuelle
Résultat du scénario
- description conceptuelle
traduire
catégoriser
- contraintes quantitatives
- contraintes quantitatives
générer
décrire
- ensemble dexpérimentations
- ensemble de résultats
Modèle de transfert
n expérimentations
n résultats dexpérimentations
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Scénario

• Langage de scénario
• Identifier les concepts ayant un sens vis-à-vis
  du problème posé
• Avec laide des experts, des gestionnaires, des
  exploitants
• Traduire chaque concept par des contraintes sur
  un ensemble de variables quantitatives
• climat gt trois types de climat, décrits par
  deux critères

Exemple types de climat, stratégies de
désherbage, profils de bassin
versant
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Premiers résultats

• 5 classes dacceptabilité de la teneur en
  pesticides daprès
• le nombre et la valeur de concentrations par
  averse
• somme des concentrations sur une période de 3
  mois (mai-juillet)
• répartition des résultats des simulations dans
  les classes / climat
• Après simulations sur 3 types d années
  climatiques, 2 types de sol, 2 stratégies de
  désherbage, 3 formes de bassin versant.

Concentration du pic (µg/l) Nombre de pics Somme des concentrations (µg/l) Somme des concentrations (µg/l) Somme des concentrations (µg/l) Somme des concentrations (µg/l) Somme des concentrations (µg/l) Somme des concentrations (µg/l)
Concentration du pic (µg/l) Nombre de pics 0 0 0,01 0,01 0,1 0,1 0,5 0,5 2 gt 2
0,1 0,5 0 - 2 1 2 3 4 5
0,1 0,5 3 - 5 4 4 5
0,1 0,5 gt 5 5 5
gt 0,5 gt 3 5 5
Classe résultats Classe résultats 1 2 3 4 5
Pourcentage en fonction du climat 1 100 0 0 0 0 14
Pourcentage en fonction du climat 2 65 1 6 13 15 36
Pourcentage en fonction du climat 3 32 6 15 21 26 50
Pourcentage total Pourcentage total 54 3 10 15 18 100
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Conclusion

• Projet en cours
• Modèle de transfert
• Modèle biophysique fin 2004 (Fl. Tortrat)
• Confrontation avec les données du Fremeur fin
  2004
• Couplage avec le modèle décisionnel fin 2004
• Simulation de scénarios réalistes possibles
• Langage de scénarios
• Recueil de scénarios, premières approches du
  langage 2004
• Définition du langage traduction 2005
• Détection des variables explicatives et des
  relations entre elles / Apprentissage à partir
  des résultats de simulation
• Constitution dune base dapprentissage et
  premiers résultats des expérimentations juin
  2004
• Bonne collaboration entre les différents
  partenaires