Résoudre les problèmes de manière interdisciplinaire et humanitaire :la TU Darmstadt et le Centre aérospatial allemand développent un système durable d'approvisionnement en eau des bidonvilles basé sur des données satellitaires.

Les premiers graphiques que le professeur Peter Pelz, Lea Rausch et John Friesen projettent sur le mur parlent d'eux-mêmes :les données satellitaires de la ville indienne de Mumbai montrent la croissance rapide de la mégapole sous la forme de petits points qui se condensent davantage de diapositive en diapositive. La population de 5,9 millions en 1971 est maintenant passée à 12,5 millions, et selon les estimations actuelles, 55% de la population vit dans des bidonvilles. Dans la plupart des pays en développement d'Asie, Amérique du Sud et Afrique, ces « établissements informels » sont des éléments fixes de la ville, mais presque impossible à documenter en chiffres précis.

Les trois scientifiques de l'Institute for Fluid Systems (FST) travaillent avec des informaticiens de la TU Darmstadt et des géographes du Centre aérospatial allemand (DLR) pour étudier les bidonvilles et leur développement dans les mégalopoles. Ils souhaitent optimiser l'approvisionnement en eau de ces « urbains pauvres » et soutenir le développement ciblé d'infrastructures dans les bidonvilles.

« Ce faisant, nous voulons contribuer à la réalisation des objectifs de développement que les Nations Unies se sont fixés pour 2030, " explique le professeur Pelz, qui est le chef de la FST. La dynamique avec laquelle se développent les mégalopoles et leurs bidonvilles exerce une pression énorme sur leurs infrastructures. En particulier, le manque d'approvisionnement en eau potable cause une multitude de problèmes - maladies, mortalité infantile élevée et manque de temps pour l'éducation et le travail, parce que l'approvisionnement en eau lie beaucoup de capacités.

Système d'approvisionnement évolutif et efficace

Afin de briser ce cercle vicieux, les scientifiques travaillent sur un système d'approvisionnement évolutif et adapté aux spécificités locales. "Nous n'avons pas besoin d'un grain fin, mais un modèle large, " explique Friesen. L'accent est donc mis sur la recherche de modèles généraux qui s'appliquent à chaque mégapole.

Les données satellitaires du DLR en constituent la base. « En ce qui concerne la pauvreté mondiale dans les villes, il y a encore des lacunes importantes dans nos connaissances, " rapporte le scientifique du DLR, le Dr Hannes Taubenböck. " Une grande partie est basée sur des estimations. " En utilisant des données de télédétection, l'équipe a pu déterminer les morphologies typiques des bidonvilles. Un développement très dense et visiblement non planifié ainsi que de petits, les maisons basses permettent de distinguer clairement ces zones des zones formellement planifiées sur les images satellites.

Parce qu'ils ont découvert cette "structure binaire typique, " les scientifiques du DLR sont en mesure d'établir la proportion de personnes pauvres dans les villes beaucoup plus précisément qu'il n'est possible à partir de, par exemple, un recensement. "Nous sommes arrivés à des chiffres nettement plus élevés que les instances officielles, " dit Taubenböck. Un regard sur les structures du bidonville de Dharavi à Mumbai révèle rapidement la réalité. Sur une zone où vivent 7000 personnes à Darmstadt, il y a 42 000 unités résidentielles. La population estimée est quelque part entre 500, 000 et un million de personnes.

Sur la base des données du DLR, les partenaires de recherche ont maintenant également étudié la taille des bidonvilles. Les exemples du Cap, Rio de Janeiro, Mumbai et Manille confirment que bien que les bidonvilles puissent varier considérablement, ils ont tous à peu près la même taille. Quelle que soit la ville, pays et continent ou géographique, conditions aux limites politiques et économiques, la plupart ont une superficie équivalente à au moins la moitié et au maximum cinq terrains de football. « Si les bidonvilles sont de taille uniforme à l'échelle mondiale, nous pouvons développer un transférable, système robuste et efficace qui détermine l'infrastructure optimale pour l'approvisionnement en eau de chaque bidonville, " dit Peter Pelz.

Les algorithmes deviennent les planificateurs des infrastructures

Les fondements de ce système sont fournis par les données satellitaires classifiées du DLR et un modèle de coût dans lequel des facteurs de flux tels que les pronostics sur la croissance des bidonvilles établis à partir de l'exploration de données. Ce modèle de coût est traduit en un modèle d'optimisation mathématique. Des algorithmes calculent alors le système d'alimentation; pas en recherchant une solution globale de manière intelligente. En raison de la grande complexité, les gens ne sont plus capables de le faire. « Les algorithmes deviennent les planificateurs des infrastructures, " explique Rausch, Pelz et Friesen. "C'est une toute nouvelle approche, " confirme l'expert du DLR Michael Wurm. Les gens définissent uniquement les contraintes pour les calculs. Ce sont des modèles de coûts ou plus tard également des modèles économiques, ainsi que les infrastructures déjà existantes.

A la fin un graphique est disponible visualisant la conception du réseau calculé avec les aqueducs, divers types de réservoir d'eau, canalisations ou véhicules pour le transport de l'eau. Les scientifiques ont déjà appliqué cette méthode d'« optimisation discrète » en prenant pour exemples plusieurs bidonvilles de Dhaka. Pour le moment, il faut encore plusieurs heures pour les calculs pour des zones plus petites avec environ 20 bidonvilles. Le regroupement des données sur les bidonvilles devrait réduire le nombre de variables à l'avenir, ce qui accélérerait le processus car les régions métropolitaines comme Dhaka comptent bien plus d'un millier de bidonvilles.

Pendant ce temps, les chercheurs de la TU Darmstadt explorent également la question de savoir comment les bidonvilles surgissent réellement. En utilisant le mécanisme de Turing - un modèle du mathématicien britannique Alan Turing expliquant l'émergence de structures spontanées - ils ont trouvé certains modèles de migration. Il a révélé, entre autres choses, que les bidonvilles se développent toujours lorsque la densité de population devient si importante que les habitants d'un groupe spécifique, dans ce cas les pauvres, commencer à « diffuser » à partir d'une zone. Cela confirme la conviction des experts que même les méthodes mathématiques de base peuvent être utilisées pour expliquer les phénomènes sociaux. Leur objectif est désormais d'inclure d'autres disciplines qui abordent le sujet de « L'eau pour tous ». "Cela pourrait être le noyau de futures recherches collaboratives, " dit Peter Pelz.