Gestion de la qualité de la ressource en eau potable dans un système socio-écologique : développement d’un modèle multi-agents à partir d’analyse institutionnelle

Governance of the drinking water quality in a social-ecological system : development of a agent-based model using institutional analysis

• Auteur / Autrice : Amélie Bourceret
• Direction : Jean-Denis Mathias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/07/2021
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR Territoires (Clermont-Ferrand)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Amblard, Patrick Taillandier, Geneviève N'Guyen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stefano Farolfi, Claudia Pahl-Wostl

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gestion

Eau potable

Mots clés libres

Agriculture

Gouvernance

Modèle multi-agents

Qualité de l’eau

Théorie du comportement planifié

Agent-based model

Agriculture

Governance

Theory of planned behaviour

Water quality

Résumé

L’approvisionnement des citoyens en eau potable de qualité est un enjeu de santé publique, auquel s’ajoutent des enjeux environnementaux et économiques. L’agriculture est l’une des principales menaces pour la qualité de la ressource en eau potable, notamment à cause des pollutions diffuses dans les aires d’alimentation de captages. Les programmes de protection des captages vis-à-vis des pollutions diffuses d’origine agricole reposent principalement sur la participation volontaire des agriculteurs. L’objectif de cette thèse est d’étudier, à l’aide d’un modèle multi-agents, quels sont les impacts de la gouvernance sur l’évolution des pratiques agricoles, en prenant en compte les interactions entre les mesures de protection mises en œuvre, les dynamiques comportementales des agriculteurs et les facteurs liés au système écologique. Pour ce faire, nous avons dans un premier temps réalisé une revue de littérature des modèles multi-agents de systèmes socio-écologiques représentant la gouvernance. Nous nous sommes intéressés aux apports et perspectives de ce champ de recherche. Nous nous sommes appuyés sur cette revue afin de construire un modèle multi-agents pour analyser la gouvernance de la qualité de l’eau dans une aire l’alimentation de captage en décrivant les comportements des agriculteurs grâce à la théorie du comportement planifié. Un premier modèle nous a permis d’analyser l’efficacité et l’efficience de programmes de protection composés de deux mesures, une compensation financière et une mesure de formation. Nous avons ainsi pu tester l’impact des caractéristiques comportementales des agriculteurs et des interactions entre les agriculteurs sur les résultats des programmes en termes d’évolution des pratiques agricoles. Dans un second modèle, nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l’effet de l’information sur le niveau de pollution de l’eau, en fonction des préférences environnementales des agriculteurs et de l’état initial du système écologique. Les simulations permettent de mettre en évidence le rôle positif des instruments d’information dans la gestion de la qualité de l’eau. Cette thèse met en évidence, sur la base d’une approche pluridisciplinaire, le rôle des caractéristiques des mesures de protection, des agriculteurs et du système écologique dans l’impact de la gouvernance de la qualité de l’eau sur les évolutions des pratiques agricoles.

Supplying citizens with quality drinking water is a public health issue, to which are added environmental and economic issues. Agriculture is one of the main threats to the quality of drinking water resources, particularly because of diffuse pollution in catchment areas. Programmes to protect water catchments from agricultural diffuse pollution rely mainly on the voluntary participation of farmers. The objective of this thesis is to study, with the help of an agent-based model, the impacts of governance on the evolution of agricultural practices, taking into account the interactions between the protection measures implemented, the behavioural dynamics of farmers and the characteristics of the ecological system. We first conducted a literature review of agent-based models of social-ecological systems representing governance to identify the contributions and perspectives of this field of research. We used this review to build an agent-based model to analyse the governance of water quality in a catchment area by describing farmers' behaviour using the theory of planned behaviour. A first model allowed us to analyse the effectiveness and efficiency of protection programmes composed of two measures, a financial compensation and a training measure. We tested the impact of behavioral characteristics of farmers and the interactions between farmers on the results of the programmes in terms of evolution of agricultural practices. In a second model, we focused on the effect of information on the water pollution level, in function of farmers' environmental preferences and the initial state of the ecological system. The simulations show the positive role of such information tools in water quality management. This thesis shows, on the basis of a multidisciplinary approach how the characteristics of protection measures, farmers and the ecological system interact in their effect on water quality governance.