Challenges of water resources planning in the Andes
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1. 2 plus de 90 km de conduites et tunnels d amen e des captages a la station de traitement principale dont 20 km de tunnel transcordill re 3 plus de 33 km de conduites de transmission jusqu aux points d adduction de Quito et des autres communes desservir 4 la construction de centrales hydro lectriques afin d augmenter la production lectrique d Equateur et d assurer l quilibre financier du projet Selon les tudes de pr faisabilit le co t total du projet varie de 630 1090 M US Ce co t d pend d alternatives consid r es pour les niveaux de captage et leurs cons quences sur le dimensionnement des r servoirs des conduites et tunnels d amen e Trois alternatives sont pr sent es Figure 6 Ayabaca 2006 1 L alternative haute qui doit son nom au fait de capter les cours d eau le plus haut possible 3420 m d altitude afin de pouvoir alimenter le r servoir de Cosanga Il est consid r un volume utile pour les 3 r servoirs Tamboyacu Maquimallanda et Cosanga de 58 M m 2 L alternative moyenne qui capterait les cours d eau de la partie sup rieure 100 m plus bas 3320 m d altitude et donc ne permettrait pas le stockage de Cosanga et demanderait un volume utile des 2 r servoirs Tamboyacu Maquimallanda de 60 M m 3 L alternative basse avec des captages principaux 100 m plus bas 3220 m d altitude Le nombre des captages serait r duit a 18 au lieu de 27 et impliquerait un volum2. et mis en service un prototype de portail de Syst me d Information des Ressources en Eau de Quito SIRH HQ qui devrait permettre le partage de bases de donn es des diff rentes institutions impliqu es avec un degr de d tail et de diffusion la discr tion de chaque institution Figure 5 Mafla 2007 PETER map Browser Web 2489 Mapas BD local Capas del Mapa O Admin Seguridad isese O Concesiones Internet mas F Subcuencas E F Puntos de Monitoreo Portail I gt Respuesta Hidrologica Sierra SIRH HQ We aavressz2zesme Q Zoom tn Subcuencas 1 708 662 Boy Bases de datos BDn Termin Figure 5 Principe et prototype du portail du Syst me d Information des Ressources en Eau de la Hoya de Quito Sources Mafla 2007 www sur iucn org sirh hq Dans ce projet GIRH HQ il a t effectu une caract risation de l offre et de la demande en eau sur le haut bassin du Guayllabamba qui souligne les carences en termes d informations manque de connaissance de la variabilit spatiale de la pluie en particulier sur les zones de P ramos s ries hydrologiques insuffisantes donn es de concessions d faillantes non connaissance des consommations r elles industrielles et surtout d irrigation De Bievre et a 2007 2008 Un mod le hydrologique conceptuel semi distribu d terministe tr s simple a t labor sous ArcGIS a partir de l identification des dif
3. Le Goulven amp Ruf 1992 Le versant pacifique couvre 48 du territoire avec 12 millions d habitants et une dotation moyenne de 2 000 m hab an la dotation critique consid r e par l IWMI est de 1 700 m hab an www iwmi org le versant amazonien couvre 52 du territoire avec 500 000 habitants et une dotation moyenne de 70 000 m hab an CNRH 2007 Les bassins andins se caract risent ainsi par des contrastes tres importants sur les ressources et demandes en eau Les ressources en eau sont abondantes et de tres bonne qualit en altitude o les glaciers Francou amp Vincent 2007 et les p ramos formations herbac es de haute montagne caract ristiques des Andes septentrionales Girard 2005 jouent un r le tres important de r gulation Mais les totaux pluviom triques peuvent descendre 300 mm dans le fond des vall es bien abrit es L irrigation y est indispensable pour s curiser la r colte et intensifier la production Le Goulven 8 Ruf 1992 L irrigation est le fruit d une histoire ancienne qui a conduit a la superposition de divers types d am nagements et est marqu e par de nombreux conflits A l heure actuelle des cultures d exportation a hautes valeurs ajout es c toient des cultures traditionnelles et de subsistance Des transferts interbassins traditionnels existaient d ja pour l irrigation Ces transferts ont t intensifi s et de grands am nagements sont pr vus afin de faire face a la croissance socio con
4. cologiques afin de maintenir la biodiversit des bassins versants d altitude notamment dans la zone de Papallacta d j fortement sollicit e par des pr l vements Cette recherche propose d utiliser des macro invert br es comme bio indicateurs des milieux aquatiques Cette tude unique en son genre pour des zones de haute montagne a cette latitude passe par des campagnes de pr l vements et le suivi sur plusieurs ann es de cours d eau en amont et en aval de prises d eau et sur des sites de r f rence encore pr serv s Fossati amp Calvez 2006 Une recherche compl mentaire est men e en utilisant un dispositif de petits filets a mailles variables laiss es dans les cours d eau pour pi ger des macro invert br es et estimer la consommation de biomasse ce dispositif donnant des indications plus int gratrices dans le temps Dangles et a 2001 Cette prise en compte de la qualit et de la durabilit environnementale dans la planification est un sujet de recherche en plein essor Yurdusev 8 O Connell 2005 Dynamiques d coulements en contexte glacio pluvio nival Un enjeu important pour la planification est une meilleure valuation des dynamiques des ressources en eau d altitude et de leurs volutions probables dans un contexte de changement climatique Sans pouvoir trancher sur l origine anthropique de ce changement les glaciers sont des tr s bons indicateurs des tendances climatiques La Figure 8 montre ainsi tr s clai
5. 2007 25 p Moy W S Cohon J L Revelle C S A Programming Model for Analysis of the Reliability Resilience and Vulnerability of a Water Supply Reservoir Water Resources Research Vol 22 NO 4 1986 pp 489 498 Pouget J C Bousquet F Le Goulven P Quaranta D Rebatel J C Rolland D OdefiX java framework for developing and interfacing hydrological and water management models Generic components and application for water resources 13 allocation Proc 7th International Conference on Hydroinformatics 4 8 sep 2006 Nice Vol III 2006 p 2348 2355 Pouget J C Poussin J C Pettinotti B Quaranta D Rolland D Regional and prospective analysis of agricultural activities and water demands the ZonAgri modelling environment within the OdefiX generic Java framework Proc 7th International Conference on Hydroinformatics 4 8 sep 2006 Nice Vol IV p 2563 2570 Pouyaud B Zapata M Yerren J Gomez J Rosas G Suarez W Ribstein P Devenir des ressources en eau glaciaire de la Cordill re Blanche Hydrological Sciences Journal 50 6 2005 pp 999 1021 Rodding Kjeldsen T Rosbjerg D Choice of reliability resilience and vulnerabibilty estimators for risk assessments of water resources systems Hydrological Sciences Journal 49 5 2004 pp 755 767 Suarez W Chevallier P Pouyaud B Lopez P Hydrological and hydraulic balance of Par n lak
6. Rios Orientales Ayabaca 2006 Le graphique offre demande projet jusqu en 2055 Figure 7 Ayabaca 2006 considere un d bit de demande moyen d environ 285 l hab jour et un d bit maximum journalier d environ 370 l hab jour le rapport Qmax Qmoyen est de 1 3 Ce graphique pr sente les nouveaux projets les plus probables avec 1 de 2010 2014 augmentation du pompage depuis Papallacta de 1 38 3 m s le d bit transitant par le tunnel existant passant 4 81 m s avec les ramifications nord et sud 2 en 2015 entr e pr vue du PRO avec le nouveau tunnel transcordill re avec un d bit initial de 4 63 m s qui permet de suspendre les pompages depuis Papallacta et de nombreux puits 20 18 t t T eee j 16 t oros o ooo a 14 4 A ee pair ds T p o m os Nici w 12 To PT j E Lu 10 2 w 8 o Demande moyenne 6 4 Demande maximale A fp creuse offre avec PRO 2 offre sans PRO 0 A EEE gt 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 Figure 7 Croissance demande et offre en eau potable sur le DMQ Ayabaca 2006 Les principaux ouvrages du PRO pr sent s sur la Figure 6 sont constitu s par 1 3 r servoirs de r gulation multi annuelle d environ 60 M m de volume utile et de nombreux captages d altitude afin d assurer une desserte gravitaire
7. sont fix s des tats d am nagements et des r gles de gestion Les tats d am nagements sont repr sent s par la construction interactive des sch mas topologiques des syst mes tudi s sous forme de r seaux hydrauliques constitu s de n uds et d arcs Pouget et al 2006 G n ralement ces mod les permettent de simuler le fonctionnement d un syst me par l application de consignes de gestion sur de longues s ries temporelles d apports consid r es comme repr sentatives de la variabilit hydrologique Wurbs 2006 L valuation des performances d un tat du syst me et d un mode de gestion est r alis e par des analyses statistiques des r sultats obtenus par rapport aux objectifs On peut ainsi tudier la fr quence d apparition de d faillances fiabilit l ampleur des d ficits Vuln rabilit et la dur e des p nuries flexibilit Moy et a 1985 Rodding amp Rosbjerg 2004 Or dans de nombreux projets il convient d tudier des dynamiques d volution des syst mes impacts du changement climatique urbanisation strat gies de d veloppement agricole afin d valuer des sc narios de d veloppement et la durabilit environnementale et sociale Cette tude de sc narios pluriannuels de d veloppement est une des attentes fortes du projet AguAndes Quito Diff rents environnements de mod lisation vont tre test s dont le logiciel WEAP Water Evaluation and Planning Figure 9 Yates et al 2005 qui est
8. Challenges of water resources planning in the Andes The case of Quito in Ecuador POUGET Jean Christophe CALVEZ Roger LE GOULVEN Patrick LLORET Pablo VILLACIS Marcos IRD Ecuador Ap 17 12 857 Quito Ecuador tel 5932 250 48 56 fax 250 40 20 UMR G EAU jcpouget ird fr roger calvez ird fr patrick legoulven ird fr UR GREAT ICE villacis msem univ montp2 fr FONAG Av Mariana de Jes s y Carvajal Sector La Granja Quito Ecuador Telefax 593 2 2 433 847 plloret fonag org ec ABSTRACT AguAndes is a research project designed to promote the integrated water resources management IWRM in Andean basins Within the current political context of the water management reorganization in Ecuador IWRM on the region of Quito constitute a pilot project characterized by a strong socio economic growth transforming agricultural lands to urban areas b competition between demands for drinking water and irrigation leading to significant transfers from Amazonian high altitude watersheds these resources located in ecologically sensitive areas are conditioned by the glaciers heavily affected by climate change c major water projects planning to increase heavily interbasin transfers in order to cope with increasing demand over the next 50 years One of the objectives of the project is to co construct with different partners water planning tools that take into account environmental and socio economic sustainability These tools h
9. ISBN 9782701146416 2007 276 p Girard S Les p ramos espace strat gique pour la gestion de l eau dans les Andes septentrionales le bassin versant du r o Ambato Equateur M ppemonde 78 2005 12 p Gregersen J B Gijsbers P J A Western S J P Blind M OpenMI the essential concepts and their implications for legacy software Advances in Geosciences 4 2005 pp 37 44 Juen I Kaser G Georges C Modelling observed and future runoff from a glacierized tropical catchment Cordillera Blanca Per Global and Planetary Change 59 2007 pp 37 48 Le Bars M Allaya M Le Grusse P Attonaty J M OLYMPE Manuel d utilisation CIHEAM IAMM editions ISBN 2 85352 305 5 2005 120 pp Le Goulven P Ruf T L eau et sa gestion dans la planification de l irrigation traditionnelle des Andes quatoriennes In P Carr dir Usage agricole de l eau Journ es hydrologiques ORSTOM 1992 pp 201 224 Lloret P Un fid icommis comme instrument financier pour la conservation et la protection de l eau le cas du Fonds pour l eau de Quito Equateur Conf rence FAO Pays Bas sur L eau pour l alimentation et les cosyst mes Pour une action concr te 2005 3 p Mafla E Evaluaci n de los Requerimientos para el Sistema de Informaci n sobre Recursos H dricos Proyecto Manejo Integrado de los Recursos Hidricos en la Hoya de Quito UICN Sur Ecuador ago
10. andards ex open Modelling Interface openMI pour l interop rabilit des mod les Gregersen et al 2005 visent favoriser l ouverture des mod les logiciels d velopp s le travail collaboratif et l appropriation par nos partenaires du Sud Dans un premier temps ces mod les permettront de repr senter les modes d allocation actuels entre les diff rents usages leurs performances et leurs d faillances Ce calage avec la r alit permettra d identifier et de localiser les points de conflits et de quantifier les risques de non fourniture Ces points seront v rifi s sur le terrain avec les usagers concern s les r sultats du mod le tant des l ments illustratifs importants du dialogue L environnement de mod lisation propos sera ensuite utilis pour simuler l impact de diff rents changements infrastructures hydrauliques usages et ou pratiques r gles de priorit changement climatique volutions des pressions anthropiques L int r t des diff rents sc narios est avant tout de montrer aux diff rents acteurs des gestionnaires aux utilisateurs les cons quences de tout changement de les identifier et de les caract riser dans l espace et dans le temps en termes d indicateurs de fr quence dur e intensit L environnement de mod lisation n est pas destin fournir des modes d allocation soi disant optimis s Il doit avant tout apr s diff rentes simulations proposer des solutions acceptables aux gestionnair
11. aux canaux 2 les groupements paysans m tis et indig nes r clament des droits d eau pour leur implication dans la construction et l entretien des r seaux 3 des droits d eau sont achet s sous forme vari e pour tre revendus ou lou s aux petits exploitants L accroissement d mographique et les conflits persistants entrainent une intervention de l tat Le gouvernement militaire cr e en 1966 l Institut Equatorien des Ressources Hydriques INERHI et nationalise l ensemble des ressources en eau en 1972 D une part l INERHI tudie construit et g re des grands p rim tres irrigu s publics 500 a 10 000 ha dont les exploitants agricoles payent une redevance D autre part l INERHI contr le et attribue les concessions renouvelables tous les 10 ans Il l galise ainsi des droits d eau anciens sur les p rim tres d irrigation priv e ou traditionnelle p rim tres souvent dispers s et aux caract ristiques rustiques L inventaire des droits d eau des infrastructures d acc s de transport et de r partition de l eau ainsi que la localisation et la caract risation des p rim tres irrigu s ont t r alis par l ORSTOM IRD au cours des ann es 1986 92 dans le cadre du projet FITADE Le Goulven amp Ruf 1992 Dans le cas du haut bassin du Guayllabamba cette tude a inventori environ 140 000 ha de p rim tres irrigu s dont 7 p rim tres publics couvrant 62 600 ha soit 45 de la totalit et 77 400 p rim tres p
12. ave to promote dialogues and consultations among all actors including that for civil society to be involved in decision making or at least informed RESUME AguAndes est un projet de recherche destin a favoriser la gestion int gr e des ressources en eau GIRE dans les bassins andins Dans le contexte politique actuel de r organisation de la gestion des eaux en Equateur la GIRE sur la r gion de Quito constitue un projet pilote caract ris par a une forte croissance socio conomique qui transforme l usage agricole du sol au profit d une urbanisation galopante b une concurrence entre les demandes en eau potable et d irrigation qui a conduit des transferts importants depuis les bassins d altitude du versant amazonien ces ressources se trouvant en zones cologiques sensibles conditionn es par les glaciers fortement touch s par le changement climatique c la planification de grands travaux d am nagement pour augmenter fortement les transferts interbassins afin de faire face a la demande sur les 50 prochaines ann es Un des objectifs du projet est de co construire avec diff rents partenaires des outils d aide a la planification qui prennent en compte la durabilit environnementale et socio conomique Ces outils doivent favoriser les dialogues et les concertations entre tous les acteurs pour que notamment la soci t civile soit impliqu e dans les prises de d cision ou pour le moins inform e KEYWORDS integrated water r
13. ax sur les tests de sc narios d volutions pluriannuelles des demandes et de l offre en eau mais avec une simulation d terministe des apports en eau C est cet environnement d velopp par le Stockholm Environment Institute SEI qui va galement tre utilis dans le projet Banque Mondiale Assessing the Impacts of Climate Change on Mountain Hydrology Development of a Methodology through a Case Study in Peru vw wear Hoya Quito Area Edit View Schematic General Help V River V Diversion V a Reservoir V E Groundwater V Other Supply Y Demand Site Y Catchment D o k a a o Pa gt Transmission Link Wastewater Treatment Pl Return Flow Y Run of River Hydro Flow Requirement a Streamflow Gauge re bocatoma Area Hoya Quito Schematic View Licensed to IRD Centre de Montpellier France until 10 31 2009 lt lt lt lt lt lt lt Results Figure 9 Utilisation du mod le d aide la planification WEAP Yates et al 2005 De mani re parall le il sera test le logiciel HydPro nouvelle version en cours de d veloppement de l environnement d aide a l allocation des ressources en eau HyD2002 Pouget et al 2006 Cette nouvelle version int grera les composants sp cifiques aux Andes mod les hydrologiques glaciers et paramos La d claration sous forme de logiciel 11 libre et l adoption de st
14. climatiques actuelles se maintiennent d autres mod les montrent que apr s une augmentation des d bits due au rapide recul actuel des glaciers i dans l hypoth se du sc nario A2 pessimiste du GIEC r chauffement de 5 7 C en 100 ans l apport glaciaire diminuera et dispara tra en 60 ans alors que ii dans l hypoth se du sc nario moins pessimiste B1 1 8 C en 100 ans cette disparition aurait lieu apr s 140 ans Villacis 2008 Ces r sultats ne sont pas aussi catastrophiques que ceux voqu s dans Vergara et al 2007 et confirment qu il y a n cessit d intensifier les recherches et les mesures afin de mieux valuer le r le des dynamiques des glaciers sur les coulements Bradley et al 2006 Des tudes en ce sens ont t men es notamment par les travaux de Pouyaud et al 2005 Juen et al 2007 Suarez et al 2008 sur la Cordill re Blanche Notre quipe IRD vient d tre associ e en avril 2008 avec le Stockholm Environment Institute SEI sur le projet Banque Mondiale Assessing the Impacts of Climate Change on Mountain Hydrology Development of a Methodology through a Case Study in Peru afin de proposer une mod lisation adapt e pour les coulements glaciaires et les p ramos qui permettra de tester diff rentes hypoth ses de changements climatiques Cette mod lisation sera cal e et valid e sur 3 bassins du P rou Santa Rimac et Mantaro Figure 1 et sera test e ult rieurement sur les bassins d altitu
15. d autres bassins andins qui connaissent une forte croissance socio conomique Le projet Banque Mondiale Assessing the Impacts of Climate Change on Mountain Hydrology Development of a Methodology through a Case Study in Peru qui va associer l IRD et SEI porte ainsi sur 3 bassins p ruviens Santa bassin poss dant pr s d un tiers des surfaces englac es du P rou et de gros p rim tres irrigu s l aval sur des bassins limitrophes Mantaro bassin produisant plus de 30 de l nergie hydro lectrique du P rou Rimac bassin en amont de Lima Figure 1 En collaboration avec le futur Laboratoire Mixte International LMI Great Ice l Universit Nationale Agronomique La Molina UNALM Lima l Ecole Polytechnique Nationale de Quito EPN il est d ores et d j envisag un travail commun sur les bassins de Quito de Lima et La Paz en Bolivie avec une opportunit d obtenir de futurs financements GEF BIBLIOGRAPHIE Ayabaca E Agua Potable para el Distrito Metropolitano de Quito hasta el a o 2055 Primer congreso internacional de Regulaci n Control y Fortalecimiento Institucional en Agua Potable y Saneamiento 27 28 et 29 sep 2006 Ibarra Ecuador 2006 26 p Bradley R S Vuille M Diaz H F Vergara W Threats to water supplies in the Tropical Andes Science 312 5781 2006 pp 1755 1756 12 CNRH Consejo Nacional de Recursos Hidricos Los recursos hidricos en Ecuador Recopilacion de in
16. de de la r gion de Quito Il a t soulign pour ces bassins le r le r gulateur tres important des p ramos et le manque d informations hydrologiques de base De Bievre et al 2007 Des campagnes de mesures ont t initi es avec L EMAAP Q et vont tre intensifi es sur des bassins pilotes Il sera galement test une mod lisation hydrologique base g omorphologique qui a donn des r sultats int ressants pour des transpositions sur des bassins avec pas ou peu de donn es hydrologiques Cudennec et al 2007 Dynamiques d volutions urbaines et agricoles Il a t soulign pr c demment la forte croissance socio conomique de la r gion de Quito et le manque de connaissance des consommations r elles li es l irrigation qui constituerait pourtant 70 des demandes consommatrices du haut bassin de Guayllabamba De Bievre amp Coello 2007 L inventaire des droits d eau des infrastructures d acc s de transport et de r partition de l eau ainsi que la localisation et la caract risation des p rim tres irrigu s ont t r alis par l ORSTOM IRD pour l ann e 1992 Le Goulven amp Ruf 1992 A partir de cet tat les dynamiques d volution urbaines et agricoles vont pouvoir tre tudi es sur ces 15 derni res ann es en exploitant notamment les couvertures d usages des sols r alis es sur tout le bassin par The Nature Conservancy TNC pour les ann es 1998 et 2007 Mafla 2007 Il est int ressant d analys
17. e White cordillera Peru Hydrological Sciences Journal 53 1 2008 pp 266 277 Vergara W Deeb A M Valencia A M Bradley R S Francou B Zarzar A Gr nwaldt A Haeussling S M Economic Impacts of Rapid Glacier Retreat in the Andes Eos Trans AGU 88 25 2007 261 Villacis M Ressources en eau glaciaire dans les Andes d Equateur en relation avec les variations du climat Cas du volcan Antisana Th se Universit Montpellier 2 2008 219 p Wurbs R A Comparative Evaluation of Generalized River Reservoir System Models TR 282 Texas Water Resources Institute College Station Texas 2006 http twri tamu edu reports 2005 tr282 pdf 199 p Yates D Sieber J Purkey D Hubert Lee A WEAP21 A demand priority and preference driven water planning model Water International Vol 30 No 4 2005 p 487 500 Yurdusev M A amp O Connell P E Environmentally Sensitive Water Resources Planning I Methodology Water Resources Management vol 19 no 4 2005 pp 375 397 14
18. e de r gulation utile des 2 r servoirs Tamboyacu Maquimallanda de l ordre de 80 M m Cette alternative se caract rise par l utilisation quasi exclusive de tunnels avec un trac d amen e moins long Sans les r servoirs et en consid rant des d bits cologiques estim s a 10 des d bits moyens le d bit garanti 95 du temps ne pourrait exc der 10 m s Ayabaca 2006 Des experts de la Banque Mondiale ont estim que sans l apport des glaciers en raison du changement climatique il conviendrait de revoir a la hausse l investissement du PRO pour les 20 prochaines ann es de 100 M US Vergara et al 2007 Il est clair qu un des enjeux de la planification est conomique mais les enjeux sociaux et cologiques ne sont pas moins importants Ainsi sur ces projets il est sollicit tres fortement les ressources d altitude li es aux p ramos qui sont les habitats de communaut s paysannes indiennes historiquement marginalis es et pauvres Ces projets touchent des paramos situ s dans des parcs et des bior serves donc des cosyst mes avec une grande biodiversit jusqu ici pr serv e LES RECHERCHES EN COURS OU PREVUES Diff rentes recherches compl mentaires sont en cours ou sur le point d tre men es afin de r pondre a diff rents enjeux li s a la planification des ressources en eau D bits cologiques des bassins d altitude A la demande de l EMAAP Q en 2005 il a t initi une tude pour proposer des d bits
19. er les fronts d urbanisation pour comprendre comment les zones p riurbaines vont s int grer dans le r seau officiel AEP comment les droits d eau qui sont li s un usage agricole vont tre transform s ou non en droits urbains L implantation du nouvel a roport dans la vall e l horizon 2010 pourrait ainsi cr er de profonds changements Les tudes vont galement porter sur la repr sentation socio conomique des activit s agricoles dans le bassin partir de l tablissement de typologies d exploitations agricoles et des ateliers de production et sur des tests de sc narios d volutions pluriannuelles de ces activit s Une perspective de recherche int ressante consiste a proposer une mod lisation de la demande en eau agricole sur des bases biophysiques et socio conomiques mod lisation qui pourrait tre capitalis e dans l volution de l environnement de mod lisation ZonAgri Pouget et al 2006 et permettrait de tester diff rents outils de gestion par la demande 10 Allocation et planification des ressources en eau Les recherches sur les mod les d aide la planification vont porter sur la conception de tests de sc narios d volution pertinents en termes de variabilit hydrologique avec les effets du changement climatique et d volutions socio conomiques et cologiques En effet dans les mod les classiques d allocation des ressources les tests portent sur des alternatives des syst mes tudi s o
20. es et accept es par les usagers CONCLUSION Le projet AguAndes a d but en Equateur dans un contexte politique de r organisation de la gestion des ressources en eau les textes sont ainsi actuellement d battus au parlement pour leur int gration dans la nouvelle constitution La question de la gestion int gr e de l eau par bassins est devenue un sujet crucial avec de fortes attentes en termes de recherche et d veloppement Notre implication sur la r gion de Quito constitue un projet pilote important pour l ensemble de nos partenaires La formation aux concepts m thodes et logiciels d aide la gestion int gr e des ressources en eau de jeunes doctorants qui assureront la continuit des recherches futures est un point fort de la collaboration valid par nos partenaires Les recherches portent sur la co construction de mod les adapt s afin d valuer des solutions de d veloppement conomiquement viables socialement acceptables et supportables par l environnement Les enjeux dans la planification r sident dans la n cessit l ch ance et l ampleur d am nagements de transferts interbassins pour mobiliser des ressources de bonne qualit dans des cosyst mes pr serv s afin de faire face une croissance socio conomique pas toujours ma tris e et qui a entra n des pollutions importantes dans le bassin d origine Ces enjeux sont largement partag s par les grandes m tropoles comme Lima et La Paz mais aussi nombre
21. esources management Andes decision support system allocation models MOTS CL S gestion int gr e des ressources en eau Andes syst me d aide a la d cision mod les d allocation INTRODUCTION La cordill re des Andes situ e tout le long de la c te occidentale de l Am rique du Sud Figure 1 constitue la plus longue chaine de montagnes du globe avec plus de 7000 km et une altitude moyenne de 4000 m Cette chaine cr e des milieux tres diff renci s Ainsi en Equateur d une superficie totale de 281 000 km trois r gions naturelles sont nettement identifi es d Ouest en Est 1 la Costa comprend la frange littorale dont la longueur diminue a mesure que l on descend vers le Sud largeur moyenne de 100 km Dans ses parties occidentale et nord occidentale s l ve une petite cordill re qui ne d passe pas les 800 m tres d altitude 2 la Sierra est caract ris e par l imposante barri re montagneuse des Andes dont la largeur oscille entre 100 et 140 km Dans sa partie nord on distingue 2 massifs Cordill res Occidentale et Royale bien s par s par un couloir interandin d environ 40 a 50 km de large et couronn s de volcans voisinant les 6000 m tres d altitude Cotopaxi Chimborazo C est dans un de ces bassins inter andins 2850 m tres d altitude que se situe Quito Figure 1 3 l Oriente est constitu par de grandes vall es alluviales souvent mar cageuses partie prenante du bassin amazonien
22. eur La ville actuelle de Quito fut fond e officiellement par le conquistador espagnol Sebasti n de Benalc zar le 6 d cembre 1534 Au d but du XVIe si cle la ville adopta un style monumental suite a la construction de plusieurs missions catholiques d glises et cath drale En 1822 le g n ral Antonio Jos de Sucre proclama l ind pendance de l quateur Quito devint alors le principal centre conomique du pays jusqu au d but du XXe si cle o elle fut supplant e par Guayaquil La ville s tend du nord au sud sur 20 km de longueur a une altitude de 2 850 m sur les flancs du volcan Guagua Pichincha qui entra en ruption en 1999 Le volcan Cotopaxi culminant a 5897 m situ a 60 km au sud de Quito a connu sa derni re grande ruption en 1877 lorsqu il d truisit plusieurs villes et vall es La ville a galement connu plusieurs tremblements de terre Le bassin La cuvette de Quito forme la partie haute du bassin du Guayllabamba Le rio Guayllabamba rejoint le rio Blanco pour former le rio Esmeraldas dont l embouchure sur l oc an Pacifique est situ au nord de l Equateur Le bassin du rio Esmeraldas a une superficie de 21 700 km Le haut bassin du Guayllabamba a une superficie d environ 4 700 km avant son embouchure avec l Intag une altitude de 1000 m Figure 1 Figure 1 Cordill re des Andes et bassin de Quito sources Google Maps Mafla 2007 Le bassin de Quito est une des r gions la plus dens ment peup
23. f rences de r ponses de zones hydrologiques Figure 4 afin de quantifier l offre en eau mensuelle moyenne interannuelle en n importe quel point du r seau hydrologique Ce mod le est utilis afin de r aliser des diagnostics entre offre et demande pour divers sc narios prospectifs De Bievre et al 2008 LES GRANDS AMENAGEMENTS PREVUS Le Projet Rios Orientales PRO Figure 6 qui est dans la phase fin d tudes de pr faisabilit est pr sent par l EMAAP Q Ayabaca 2006 comme la seule alternative d s 2015 pour faire face a l augmentation de la population Le PRO vise a capter et r guler 31 cours d eau du versant amazonien o l EMAAP Q a obtenu une concession de 17 m s au dessus de 3100 m d altitude concession ratifi e en f vrier 2006 par le conseil de l eau du CNRH Le tableau 1 Ayabaca 2006 pr sente les ressources en eau d ja mobilis es par le DMQ en 2005 Systeme acer Papallacta pompage 3 00 Optim Papallacta Noroccidente Occidentales TOTAL 7 18 HEN ee din A Data seers Puits ville Antisana Total ville 6 33 Sources superfic 0 14 PAR AA Res La Mica SEE A f y j x F r 4 x Versants 0 49 oe Puits 0 22 Y fay oy l pp Total Banlieue 0 85 FR Cotop acy nn Tableau 1 Offres DMQ 2005 Figure 6 Partie du syst me d alimentation de Quito et Ayabaca 2006 alternatives du Projet
24. formacion basica CD interactivo 2007 Cudennec C Pouget J C Bousquet F Laumond C Rolland D Combined spatial topological and scaling analysis of river basin hydro geomorphometry the HydroStruct application within the OdefiX generic Java framework Proc 7th International Conference on Hydroinformatics 4 8 sep 2006 Nice Vol III p 2173 2180 Dangles O Gu rold F Uss glio Polatera Ph Role of drifted particulate organic matter in the macroinvertebrate colonization patterns of leaf bags in headwater streams Freshwater Biology 46 2001 pp 1 12 De Bievre B Coello X Caracterizaci n de la demanda h drica Proyecto Manejo Integrado de los Recursos Hidricos en la Hoya de Quito UICN Sur Ecuador ago 2007 33 p De Bievre B Coello X De Keizer O Maljaars P Modelo hidrol gico de la hoya de Quito Proyecto Manejo Integrado de los Recursos Hidricos en la Hoya de Quito UICN Sur Ecuador feb 2008 31 p De Bievre B Coello X Maljaars P Diagnostico del balance entre oferta y demanda h drica Proyecto Manejo Integrado de los Recursos Hidricos en la Hoya de Quito UICN Sur Ecuador feb 2008 16 p Fossati O Calvez R 2006 Requerimientos cientificos para caudales ecologicos en rios del sistema Papallacta Ecuador Rapport IRD Montpellier 10 juil 2006 22 p Francou B amp Vincent C Les glaciers a l preuve du climat co dition IRD Belin
25. ifs la pr servation des bassins hydrographiques qui alimentent Quito C est une structure aliment e par la contribution d adh rents fid lis s sur 80 ans le principal est l EMAAP Q qui verse 1 des ventes d eau potable et qui permet d affecter les rendements du capital au financement d activit s de conservation et d entretien des sources d eau alimentant le DMQ et ses environs Le FONAG conform ment a son mandat de cr ation et en accord avec ce qui est stipul dans le D cret M tropolitain du 23 avril 2007 propose un processus de changement dans la facon de voir et organiser le d veloppement dans le bassin de Quito Ce processus vise a consid rer comme r f rence la connaissance des limitations et des potentialit s des ressources en eau afin d apporter un crit re environnemental int gral pour valuer les alternatives d approvisionnement d eau pour les centres urbains et productifs de la zone Le FONAG veut allier une vision institutionnelle et technique Il g re ainsi depuis 2007 deux projets 1 Gouvernance pour assurer long terme la provision d eau dans le bassin de Quito qui vise d velopper une gestion participative 2 Gestion int gr e des ressources en eau dans le bassin de Quito GIRH HQ dont l objectif principal est d offrir des outils pour la n gociation l organisme de gestion de bassin Dans le cadre de ce 2 projet financ par la Banque Interam ricaine de D veloppement BID il a t d velopp
26. l e des Andes La population du District M tropolitain de Quito qui compte environ 2 5 millions d habitants en 2007 a t multipli e par 7 depuis 1950 et continue de s accro tre un rythme rapide Figure 2 De Bievre et al 2007 Ce taux de croissance induit une grande demande de services basiques comme l eau potable l lectricit et les produits d riv s de l agro industrie Cette volution rapide conduit galement a une transformation de l usage du sol d agricole a urbain Lloret 2005 Les principales demandes en eau dans le bassin sont constitu es par l eau potable les industries la g n ration hydro lectrique et l irrigation Le d s quilibre entre offre et demande et les probl mes de pollution ont conduit a des transferts interbassins sp cialement depuis le versant amazonien 3000 000 4 Quito ville 2500 000 E Quito banlieue 2 000 000 1 500 000 1 000 000 nombre d habitants 500000 0 ann e 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Figure 2 Croissance de la population du DMQ de 1950 2007 avec projection jusqu en 2025 Source Instituto Nacional de Estadistica y Censos 2001 De Bievre et al 2007 Eau potable Ainsi pour l adduction en eau potable du District M tropolitain de Quito DMQ le tableau 1 pr sent plus loin et tir de Ayabaca 2006 d taille les diff rentes offres du DMQ pour l ann e 2005 qui repr sentent un d bit d environ 7 2 m s Les puit
27. o et zones priv s Source ORSTOM 1992 hydrologiques De Bievre et al 2008 Institutions actuelles et volution Le Conseil National des Ressources en Eau CNRH a t fond en 1994 suite au d mant lement de l INERHI Le Secr tariat G n ral du CNRH est l organisme charg de r guler administrer planifier et contr ler les ressources en eau Le CNRH est notamment charg de l administration des concessions d eau via 11 agences de l eau au niveau national Mais l analyse des 7097 concessions de l agence de l eau de Quito met en vidence une base avec des donn es peu fiables non valid es sur le terrain avec plus de la moiti des concessions non localis es De Bievre 8 Coello 2007 Il est galement soulign le travail n cessaire de critique et de mise a jour des donn es de pluie et d coulement g r es au niveau national par l Institut National de M t orologie et d Hydrologie INAMHI Suite aux derni res lections pr sidentielles de 2006 il y a une volont de r organiser la gestion de l eau en Equateur Les textes sont ainsi actuellement d battus au parlement pour leur int gration dans la nouvelle constitution Il devrait y avoir cr ation d un secr tariat national de l eau et mise en place d une gestion par bassins hydrographiques Pour le District M tropolitain de Quito il a t cr en 2000 le Fond pour la protection de l Eau FONAG qui est un fid icommis mis en place pour r aliser des projets relat
28. omique Les tudes de planification prennent une importance encore plus grande avec le contexte actuel m diatis du changement climatique En effet la fonte acc l r e des glaciers andins ces derni res d cennies est av r e Francou amp Vincent 2007 Mais l impact sur les ressources en eau fait l objet d expectatives souvent alarmantes Vergara et al 2007 qui rendent n cessaires l implication des scientifiques et le renforcement des tudes et de mesures afin de disposer d arguments solides et consistants Nous allons pr senter le cas de la r gion de Quito avec son contexte physique social et institutionnel et son volution et les enjeux de la planification des ressources en eau Nous pr senterons certaines tudes r alis es et les recherches envisag es Nous conclurons avec l vocation de ces enjeux sur diff rents sites des Andes notamment au P rou et en Bolivie REGION DE QUITO UN PEU D HISTOIRE ET EVOLUTION ACTUELLE Histoire du site La zone occup e aujourd hui par la ville de Quito est peupl e depuis au moins 900 ans avant JC l poque pr incaique le site de Quito avait d j une grande importance en raison de sa situation strat gique II tait en effet situ au confluent de plusieurs routes d changes entre les diff rentes populations de la zone et fut donc le lieu d intenses changes commerciaux En 1487 ce site fut annex par les Incas et devint le lieu de r sidence habituel de l emper
29. ordonn s d activit s agricoles c l absence de structures institutionnelles pour faciliter la r solution de conflits sur les droits d eau d la n cessit d tudes Lloret 2005 En effet si la demande en eau potable est relativement bien connue et bien localis e elle ne constituerait en 2007 qu environ 17 des demandes consommatrices sur le bassin 13 correspondant de l eau industrielle De Bievre amp Coello 2007 Donc 70 de la demande correspondrait de l eau d irrigation Historique des syst mes irrigu s Or l irrigation fruit d une histoire ancienne qui a conduit la superposition de divers types d am nagements fait l objet de nombre d incertitudes et de n cessit d tudes Des archives li es l administration coloniale la fin du XVI me si cle attestent l existence de nombreuses acequias canaux d irrigation A cette poque les colons espagnols accaparent les meilleures terres et le processus de l galisation de ces terres repousse les populations indig nes vers les zones d altitude La plupart des syst mes actuels ont t construits entre le XVII et XIX me si cle lorsque les grands propri taires terriens ont pu mobiliser la main d uvre indig ne pour creuser et entretenir des canaux Au XIX et XX me si cle la r partition fonci re et de l eau g n rent de nombreux conflits 1 les grandes haciendas commencent se diviser entre h ritiers ce qui am ne la construction de nouve
30. rement la diminution des glaciers andins dont l Antisana sur les 50 derni res ann es Francou amp Vincent 2007 o pe E o k a I 200 Poe 50000 E 400 X 100000 E 5 5 3 600 A IONE ee ere ge eae 150000 E e antizana 15A E antizana15b 800 a yanamarey 200000 g a broggi 2 1000 pastoruri 250000 iI X uruashraju E 1200 Cajap 300000 s Zongo area 1400 _ 4 Charquini S area 350000 o Chacaltaya area 1600 i 400000 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Figure 8 Evolution de la longueur ou de la surface de dix glaciers en Equateur Antizana 15a and 15b au P rou Yanamarey Broggi Pastoruri Urushraju Cajap en Bolivie Zongo Charquini Chacaltaya entre 1930 et 2005 Francou amp Vincent 2007 Dans sa th se sur le cas du volcan Antisana Villacis 2008 a pu estimer l importance de l apport glaciaire sur des bassins partiellement englac s situ s au dessus de 4000 m d altitude en utilisant des mesures hydro glacio et m t orologiques encore inexploit es 1999 2007 Des mod les conceptuels ou statistiques de simulation des d bits de fonte ont permis de mettre en vidence sur la p riode 2005 2006 le r le du facteur temp rature mais aussi celui du vent dont la force et la direction sont reli es aux flux d humidit et influent aussi sur la sublimation Si les conditions
31. riv s r partis en 29 Zones d Analyse et Recommandations pour l Irrigation ZARI Les bases de donn es correspondantes ont t transf r es sur Syst me d Information G ographique La Figure 3 permet de visualiser la complexit des syst mes Il est important de noter que vu l absence d actualisation s rieuse ces surfaces sont encore consid r es pour valuer les d rivations en eau d irrigation en prenant en compte une r partition mensuelle moyenne de la dotation par hectare De Bievre amp Coello 2007 Cette estimation conduit un d bit fictif continu de 39 m s avec un pic tr s marqu en juillet correspondant 84 m s Si l implantation des infrastructures a certainement peu chang les cultures ont certainement beaucoup volu Un enjeu important r side dans la caract risation et l analyse typologique des pratiques d irrigation et l tude des valorisations conomiques et sociales de l eau pour les diff rents types repr sentatifs syst mes traditionnels floriculture pour tester diff rents outils de gestion par la demande Est pluviom tricas B Est hidrol gicas Lineas de drenaje HIDROZONAS HE Agricultura Tierra erosionada B Bosque natural Plantaci n forestal is Paramo Urbana C perim tres publics perim tres priv s Prises d eau Canaux diirigation Quito ak 04 8 16 Glaciar E Agua Figure 3 Les syst mes irrigu s publics et Figure 4 Stations hydro pluvi
32. s permettent de mobiliser moins de 0 3 m s soit moins de 4 de l offre totale La part de mobilisation de bassins du versant amazonien dont les travaux ont t r alis s durant la derni re d cennie s l ve 63 avec une offre de 4 5 m s 3 m s provenant du syst me Papallacta dont 1 4 m s de la ramification nord avec le r servoir Salve Faccha bassin Oyacachi et 1 5 m s du syst me La Mica partir de l Antisana Figure 6 L EMAAP Q est l entreprise m tropolitaine responsable de l eau potable et de l assainissement de Quito Le district m tropolitain de Quito a r cemment d l gu l EMAAP Q toutes les activit s op rationnelles qu impliquent la gestion du milieu la gestion des bassins hydrographiques la d contamination et la conservation des ressources en eau L EMAAP Q pr voit de grands am nagements d taill s plus loin pr sent s comme la seule alternative d s 2015 pour faire face la croissance de la population sur le DMQ Ce projet vise capter et r guler 31 cours d eau du versant amazonien o l EMAAP Q a obtenu une concession de prise de 17 m s Ce d veloppement est remis en cause par certains qui pointent a les probl mes d atteinte possible des cosyst mes jusqu alors pr serv s paramos de la bior serve du Condor dans le Parc National Cotopaxi et dans les R serves Ecologiques Cayambe Coca et Antisana b les d s quilibres dans l conomie locale avec des d placements d s
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