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Documents I) ContexteModélisations utilisées |
La méthode utilisée pour évaluer les incidences du projet sur la mobilité, l’air, la consommation d’énergie, le bruit et la santé se base sur une chaîne de modèles qui fournissent des indicateurs d’impact pertinents dans chaque domaine d’incidence. Le modèle fournit des informations localisées dans l’espace soit le long des axes d’un réseau soit selon un découpage géographique fin. Les deux points suivants décrivent le schéma de modélisation qui explicite la manière dont les modèles interagissent et précise les types de données d’entrée et de sortie.
En accord avec le maître d'ouvrage, les modèles de transport utilisés par la DREIF et la Mission de Préfiguration du Grand Paris (MPGP), placée auprès du Secrétariat d’Etat chargé du Développement de la région capitale, seront retenus pour effectuer les simulations de trafic, tant pour le transport en commun (TC) que pour la circulation automobile (VP).
Schéma de modélisation
Le processus de modélisation qui permet d’estimer les émissions de polluants est décrit et schématisé ci-dessous. Le calcul des concentrations n’entre pas dans le cadre de cette étude vu les délais nécessaires à ce type de modélisation (plusieurs mois).
La première étape consiste à mettre au point le modèle qui permettra d'estimer la demande de déplacements sur base d'indicateurs de l’occupation du sol :
• Pour l’état initial, les données d’entrée permettant d’estimer les déplacements proviennent des modèles existants (données de population totale, de population active, du nombre d’emplois totaux et du nombre de places des étudiants).
• Pour la situation 2035 de référence, les données de référence seront construites par projection des tendances actuelles et la prise en compte des impacts des projets d'aménagement prévus dans l'Ile-de-France, notamment dans le cadre du Grand Paris.
Le niveau de précision du découpage est de l’ordre de la commune. Dans le modèle de transport public, les zones font référence au découpage DREIF du territoire en 1289 unités internes à la région, auxquelles s’ajoutent 4 zones spécifiques (correspondant aux deux aéroports). Ce zonage est construit par regroupement du zonage IRIS propre à l’INSEE pour le recensement de la population, et est compatible avec le découpage administratif (communes, département). Le zonage du modèle routier est légèrement plus détaillé pour s’adapter à la précision du réseau. C’est le découpage en zone de trafic du réseau de transport public qui sera pris comme référence par la suite.
Ensuite, il s’agit de modéliser les réseaux routiers et de transport public :
• Pour l’état initial, les réseaux sont ceux modélisés par la DREIF (2007 pour la route, octobre 2009 pour les transports publics lourds et 2002 pour les bus RATP).
• Pour la situation 2035, le réseau routier de référence sera déterminé lors de la phase II sur base des programmations validées par la DREIF et le réseau de transport public sera élaboré en collaboration entre la DREIF et la Mission de Préfiguration du Grand Paris.
Le modèle de choix modal permet, au départ de la demande totale de déplacements et des matrices des temps de parcours par mode, de calculer des matrices de déplacements par mode. Le calcul des matrices des temps de parcours et du choix modal pour l’état initial et les scénarios sera effectué en collaboration entre la DREIF et la Mission de préfiguration du Grand Paris. Le modèle produira les matrices de déplacements routiers et en transport public à l’heure de pointe du matin pour un Jour Ouvrable de Base (JOB).
Les matrices de demande sont ensuite affectées sur les réseaux. Le modèle fournit des statistiques indicatrices de la fréquentation : SIG des réseaux chargés avec des données de charge par mode, de flux par arc des réseaux, de vitesse, de distance.
L’étape suivante consiste à calculer les émissions de polluants du trafic routier. Les émissions sont calculées selon la norme et procédure COPERT4 par le groupement d’étude. Le modèle produit des résultats d’émission en tonnes/an/km² pour les gaz suivants : NOx, PM10 et CO2.
A partir des émissions de polluants de la route, il aurait été souhaitable d’estimer leur impact sur la concentration de polluants et l’exposition des populations. Le modèle d’Airparif permet le calcul des concentrations mais cela nécessite plusieurs mois de travail, ce qui ne rentre pas dans le cadre du planning de cette étude. Il a dès lors été décidé par le maître d’ouvrage que le calcul des concentrations dépassait le niveau de détail requis pour cette étude et que seules les émissions seraient calculées.
En conséquence, l’exposition de la population aux polluants sera évaluée à l’aide d’un indicateur alternatif de type « émissions par habitant » en croisant les données d’émission et de population par commune.
Concernant le bruit, la méthodologie proposée se base sur les données de flux à l’heure de pointe issues du modèle routier précité complétée par des hypothèses simplifiées relatives aux voiries (revêtement, front bâti, etc.). Cette méthode analytique s’appuie sur des formules simplifiées de prévision du bruit routier issues du CERTU. Elle permet d’avoir un indice précis sinon significatif de la gêne perçue par les riverains du réseau routier à l’échelle régionale.
L’unité de mesure utilisée comme indice de gêne est le Lden (indicateur pondéré de gêne sonore) pour un trafic journalier. Ces estimations permettent ensuite l'établissement d'un cadastre du bruit le long de la voirie.
La formule de calcul du Lden est présentée ci-dessous :
avec
Lday : niveau acoustique équivalent sur la période de 6h à 18h (LAeq (6h-18h)) ;
Levening : niveau acoustique équivalent sur la période de 18h à 22h (LAeq (18h-22h)) ;
Lnight : niveau acoustique équivalent sur la période de 22h à 6h (LAeq (22h-6h)).
La formule générale de calcul des émissions sonores durant une période dt en tissu ouvert est la suivante :
Leq = 20 + 10log(QVL + EQPL) + 20log(v) -12log(d+Lc/3)
avec
QVL : débit représentatif des véhicules légers, en véhicules par heure
QPL : débit représentatif des véhicules lourds, en véhicules par heure
E : facteur d’équivalence acoustique entre véhicules légers et véhicules lourds
v : vitesse en kilomètre/heure
d : distance récepteur au bord de plateforme en mètre
Lc : largeur de la chaussée en mètre
Concernant la santé, un indicateur d’exposition de la population à certains gaz sera calculé. Il s’agira pour la qualité de l’air de la population exposée par niveau d’émission par commune et pour le bruit de la population exposée par niveau de bruit. Il est clair que ces indicateurs ne sont pas des indicateurs d’exposition stricto sensu mais leur analyse permettra néanmoins de donner de précieuses informations sur les impacts du projet sur la santé (tout du moins en termes de tendance).
Données d’entrée et de sortie des modèles
- Construction des matrices de déplacement (DREIF, MPT, Groupement)
Données d’entrée :
• Population par zone de trafic DREIF.
• Population active par zone de trafic DREIF.
• Population scolaire par zone de trafic DREIF.
• Emploi total par zone de trafic DREIF.
• Places étudiantes par zone de trafic DREIF.
• Localisation des activités de commerce, de loisirs et générateurs particuliers (aéroports, gares, centres de congrès, stades…).
• Taux d’émission.
• Facteurs de correction pour estimer les déplacements par motif domicile-achat, domicile-loisir, et non liés au domicile.
• Facteurs de corrections autres permettant de reconstituer les données observées lors de l’affectation sur le réseau (chaînes de déplacement, poids lourds, taxis, deux roues…).
Données de sortie :
• Matrice de déplacements tous modes par paire origine/destination (découpage en zone de trafic DREIF).
- Modèle de choix modal (DREIF, MPT, Groupement)
Données d’entrée :
• Matrice de déplacements tous modes par paire origine/destination (découpage en zone de trafic DREIF).
• Matrice des temps de parcours (matin et soir) en transport public et en voiture (données de sortie des modèles d’affectations routières et en transport public).
Données de sortie :
• Matrices de déplacements à l’heure de pointe par mode de transport : transport public, route, modes doux.
- Modèle de trafic (DREIF)
Données d’entrée
o la demande :
• une matrice de demande (1 heure de pointe) calée sur des données d’observation de 2003 exprimée en unité voiture particulière (UVP) et qui tient compte d’une hypothèse supposée homogène de 5% de poids lourds dans le trafic routier (1PL=2UVP) ;
• une matrice de demande en transport public (1 heure de pointe) calée sur des observations de 2005 ;
• les matrices des modes doux pour le calcul de parts modales.
o l’offre :
• un réseau de transport privé défini par des arcs (voiries) et nœuds (carrefours), des hypothèses de relation vitesses/débits pour chaque arc. L’année de référence du réseau est 2007 ;
• un réseau de transport public qui contient toutes les lignes (itinéraires, fréquences entre 8h et 9h) de l’année 2009 (2002 pour les bus RATP) ;
• les paramètres des algorithmes de calcul des itinéraires (il n’est pas prévu de les modifier).
Données de sortie :
• le réseau routier chargé. Pour la situation initiale, il s’agit du réseau 2007 chargé avec la demande 2003 (1h de pointe) en UVP (unité voiture particulière). A ce stade, il n’y pas de détail de répartition du parc selon le type de carburant utilisé, ni de normes d’émission, ni de typologie de véhicule (les camions représentent 5% de la demande et sont répartis de manière homogène sur le réseau) ;
• le réseau de transport public chargé. Pour la situation initiale, il s’agit du réseau de 2009 chargé avec la demande 2005 (1h de pointe).
Pour le modèle d’émission, il est essentiel que les informations de fréquentation par arc soient détaillées par catégorie de véhicule (carburant, typologie d’émission EU). Cette étape de désagrégation par catégorie de véhicule est réalisée à la suite des modèles d’affectation sur les réseaux.
- Modèle d’émission (Groupement)
Données d’entrée :
• les données de trafic routier par tronçon de voirie ;
• les facteurs d'émissions unitaires (COPERT IV) ;
• la structure du parc automobile roulant (catégorie, cylindrée, poids, classe technologique, etc.).
Données de sortie :
• les consommations par tronçon de voirie, type de véhicule ;
• les données d’émission par tronçon de voirie (et par type de véhicule, plage horaire) : NOx, PM10 et CO2.
- Modèle de Bruit (Groupement)
La méthode employée permet de calculer un indicateur de la gêne provoquée par le bruit (Lden).
Données d’entrée :
• les données de trafic routier par tronçon de voirie (par période de la journée : jour, soirée, nuit) ;
• largeur de la voirie.
Données de sortie :
• indice de gêne : Lden (niveau acoustique équivalent) par tronçon de voirie.
- Population exposée (Groupement)
Les modèles fournissent des informations soit par arc de réseau routier soit par zone (communes, zone de trafic…). Ces informations sont transférées dans un système d’informations géographiques et combinées avec des données de population pour produire des chiffres de population exposée.
Données d’entrée :
• population par commune, par zone de trafic ;
• émissions par arc de trafic (t/an) rapportées à la superficie de la commune (t/an/km²) ;
• bruit par commune (Lden, Lnight).
Données de sortie (dans un SIG) :
• population exposée par niveau d’émission par commune ;
• population exposée par niveau de bruit par commune.
STRATEC - BURGEAP - BIOTOPE - ATELIER SERAJI
