SWAT-based evaluation of multi-decadal land use dynamics and hydrological response in the data-scarce Nambul River Watershed, Manipur
Cette étude utilise le modèle SWAT pour évaluer les impacts hydrologiques des changements d'occupation du sol sur plusieurs décennies dans le bassin versant de la rivière Nambul, une zone caractérisée par la rareté des données, révélant qu'en dépit d'une urbanisation significative et d'inondations fréquentes, la relation entre l'altération de la couverture terrestre et le ruissellement est complexe et non linéaire plutôt que directement proportionnelle.
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L'eau ne tombe pas simplement du ciel pour s'évanouir ; elle voyage. Lorsque la pluie frappe le sol, son voyage dépend entièrement de ce qui se trouve en dessous d'elle. Si elle tombe sur un sol forestier, le sol agit comme une éponge, absorbant l'eau et la libérant lentement dans les cours d'eau au fil du temps. Si elle tombe sur une route de béton ou un champ de terre compactée, l'eau ne peut pas s'infiltrer. Au lieu de cela, elle dévale la surface, gagnant en vitesse et en volume jusqu'à devenir une vague soudaine et puissante. Ce principe de base de la façon dont le relief façonne le flux de l'eau est le fondement de la science des bassins versants. Pour les villes construites le long des rivières, comprendre cette relation est une question de sécurité. Si une ville s'étend en bétonnant ses plaines inondables naturelles, la rivière peut gonfler plus rapidement et plus haut qu'auparavant, transformant une averse de routine en catastrophe. La question pour les urbanistes n'est pas seulement de savoir si le niveau de l'eau va monter, mais de savoir à quel point le changement de paysage accélère cette montée.
Au cœur d'Imphal, une ville de l'État du Manipur, dans le nord-est de l'Inde, la rivière Nambul traverse un paysage densément peuplé. Cette rivière est la sève de la région, alimentant finalement le vaste lac Loktak, une zone humide protégée d'importance internationale. Pourtant, pour les populations vivant sur ses rives, la rivière est aussi une source d'anxiété récurrente. Entre 2008 et 2021, les responsables ont enregistré chaque jour le niveau d'eau de la rivière. Les registres montrent un schéma inquiétant : lors de 361 jours, l'eau a franchi la ligne d'alerte, et lors de 75 jours, elle a dépassé le niveau de crue. La ville s'est développée rapidement, transformant les champs agricoles et les zones basses en quartiers de briques et de béton. Il semble logique de supposer que cet endurcissement du paysage est le principal moteur des inondations, forçant davantage d'eau dans le chenal de la rivière à chaque tempête. Pour tester cette hypothèse, un chercheur de l'Université de Dhanamanjuri s'est tourné vers un outil de simulation informatique puissant appelé SWAT, qui signifie Soil and Water Assessment Tool (Outil d'évaluation des sols et des eaux). Ce logiciel agit comme un laboratoire numérique, permettant aux scientifiques de recréer le comportement de la rivière sous différentes conditions sans attendre la prochaine mousson.
Le chercheur a mis en place une carte numérique détaillée du bassin versant de la rivière Nambul, une zone couvrant environ 1 ou 183 kilomètres carrés. Le modèle a été alimenté par des données réelles : la forme du terrain, le type de sol et des relevés de précipitations quotidiennes remontant à plusieurs décennies. Crucialement, l'étude s'est concentrée sur trois moments spécifiques dans le temps : 2001, 2011 et 2021. Pour chacune de ces années, le chercheur a cartographié précisément l'utilisation des terres, distinguant les forêts, les fermes, les plans d'eau et les zones urbaines bâties. Le modèle informatique a d'abord été calibré par rapport aux mesures réelles du débit de la rivière de la fin des années 1990 et du début des années 2000 pour garantir son exactitude. Une fois que le modèle a prouvé qu'il pouvait reproduire de manière fiable le comportement passé de la rivière, le chercheur a mené une série d'expériences. Ils ont gardé la météo exactement la même pour les trois scénarios, mais ont permuté les cartes d'utilisation des terres. Cela leur a permis d'isoler l'effet du changement de paysage, en demandant à l'ordinateur : « Si la pluie est la même, mais que le sol est passé d'une ferme à une ville, comment la rivière réagit-elle ? »
Les résultats de cette expérience numérique furent surprenants. L'étude a révélé que, bien que le paysage du bassin versant de la Nambul ait changé de manière spectaculaire au cours de deux décennies, la quantité totale d'eau sortant du bassin versant est restée presque exactement la même. Entre 2001 et 2021, la zone couverte par les bâtiments a augmenté d'environ 15 %, tandis que la couverture forestière dense a diminué de plus de 30 %. Malgré ces changements massifs de l'environnement physique, les simulations informatiques ont montré que le débit annuel moyen de la rivière a changé de moins de 1 %. En fait, le volume total d'eau circulant dans la rivière était si constant à travers les trois décennies que les infimes différences tombaient dans la marge d'erreur du modèle lui-même. Cela suggère que la force pure des pluies de mousson et les pentes raides des collines environnantes sont les forces dominantes qui dictent le volume total de la rivière, supplantant les effets subtils de la conversion des terres.
Cependant, l'histoire ne s'arrête pas à la quantité totale d'eau. L'étude a révélé que la nature du mouvement de l'eau est probablement devenue plus dangereuse, même si le volume total n'a pas changé. Les simulations informatiques ont indiqué que, tandis que la forêt et les broussailles retenaient l'eau et la relâchaient lentement, le nouvel environnement urbain permet à l'eau de dévaler la surface beaucoup plus rapidement. Cette accélération signifie que lors de fortes tempêtes, l'eau arrive dans la ville d'un seul coup plutôt que de s'y infiltrer progressivement. Cela explique pourquoi Imphal subit des crues éclair aussi fréquentes et sévères, la rivière dépassant les niveaux de crue des dizaines de fois par an, même si l'apport annuel total en eau n'a pas augmenté. L'inondation n'est pas causée par une augmentation massive de l'eau globale de la rivière, mais par la vitesse à laquelle cette eau est livrée aux rues de la ville.
Les conclusions remettent en question l'idée simple selon laquelle plus de béton égale toujours plus d'eau. Dans cet environnement spécifique, marqué par la mousson et les collines, la relation entre l'utilisation des terres et le débit des rivières est bien plus complexe. L'étude conclut que la gestion de la rivière Nambul nécessite une approche holistique qui va au-delà du simple comptage de la quantité d'eau. Elle exige de se concentrer sur le ralentissement du flux de l'eau à travers la ville, la restauration des plaines inondables et la protection des forêts restantes qui agissent comme des tampons naturels. La recherche souligne que, dans les régions où les données sont rares et les mesures détaillées difficiles à obtenir, les modèles informatiques peuvent fournir des informations vitales, mais que leurs résultats doivent être interprétés avec prudence. Le comportement de la rivière est une danse complexe entre le climat, la géologie et l'activité humaine, et résoudre le problème des inondations à Imphal nécessitera de comprendre ces trois éléments, et non seulement l'évolution de l'horizon urbain.
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