3 - Calculer la qualité des eaux de surface en fonction des pressions : PEGASE (O. Coulon)

Olivier COULON, chef de projet, Agence de l’Eau Loire-Bretagne, Orléans (45) - Calculer de façon déterministe la qualité des eaux de surface du bassin Loire-Bretagne en fonction des pressions (PEGASE).

Le modèle PEGASE (acronyme de Planification Et Gestion de l'Assainissement des Eaux) est un outil développé à l'origine par les universités de Liège et Namur à la demande de la région wallonne. Le modèle est actuellement utilisé par les administrations belges, luxembourgeoises et les agences de l'eau Rhin Meuse, Loire Bretagne, Adour Garonne, et Artois Picardie.
Il vise à reproduire l'ensemble des processus impliqués dans le devenir des rejets et apports de pollution organiques classiques. Les cycles complets du carbone, de l'azote et du phosphore, intégrant  les fractions particulaires et dissoutes, sont ainsi décrits de même que le cycle de l'oxygène et le développement du phytoplancton.
A partir de la description la plus complète possible du réseau des rivières et des activités sur les bassins versants (urbains, industriels, agricoles, prélèvements), les débits et les concentrations dans le réseau de rivières sont calculés à différentes échelles géographiques et temporelles. Pour la Bretagne, le linéaire décrit représente plus de 11.000 kilomètres de rivières découpées en tronçons d'une longueur moyenne de 200 mètres.
Le module hydraulique utilise indifféremment  des chroniques journalières de débits (réelles  à partir de la banque hydro ou générées par d'autres méthodes) ou des débits statistiques tels que le QMNA5 ou les modules. Il restitue les débits, les hauteurs d'eau, les vitesses et les temps de séjour en tout point du linéaire de rivières modélisées. Les ouvrages hydrauliques (seuils et grands barrages) et particularités telles que les dérivations, les soutiens d'étiage ou les prélèvements sont pris en compte.  
Pour les données rejets, il est possible de décrire finement la structure d'assainissement des collectivités et les rejets avec  des données théoriques telles que l'équivalent habitant ou de travailler directement avec des flux mesurés issus des contrôles réglementaires ou d'auto surveillance.
Du point de vue de la description des apports des sols, c'est une approche pragmatique qui est mise en œuvre à partir des données d'occupation du sol à large échelle (Corine Land Cover) et des densités de cheptel. Ces données  sont discrétisées sur des mailles carrées de 500 à 1000 mètres de côté et permettent d'avoir une estimation des apports anthropiques et des apports naturels.
Les flux et concentrations sont disponibles à différentes échelles temporelles et géographiques et permettent des calculs de bilan. En fonction des besoins,  les calculs peuvent se faire aussi bien sur la totalité du linéaire décrit que sur des sélections de rivières.      
Il est ainsi possible de simuler différents scénarios sur les rejets ponctuels tels que déplacements de points de rejets, des réductions ou  augmentation de flux rejetés.
Des scénarios d'aménagement de seuils, d'augmentation ou réduction de débits peuvent aussi être testés. Par contre, le modèle n'est pas conçu pour simuler des changements de pratiques agricoles, d'aménagement de l'espace ou d'évolution de la qualité des eaux souterraines.
Une version plus opérationnelle dite Pegopera a été conçue avec le soutien des agences pour répondre aux attentes des acteurs de terrain. Toutes les bases de données disponibles, qu'il s'agisse des données d'entrée ou des résultats en sortie, sont facilement accessibles.