Optimisation de l’attribution des droits d’eau pour la section du Hebei du projet de transfert d’eau Sud-Nord (itinéraire central) en utilisant la théorie des jeux asymétriques

Partager un cordon vital d’eau

Dans le nord de la Chine, des millions de personnes et une économie en forte croissance dépendent d’une ressource qui fait défaut. Pour maintenir les robinets ouverts et faire fonctionner fermes et usines, la Chine a construit un vaste réseau de canaux qui détourne l’eau du sud, plus humide, vers le nord, plus sec. Cette étude pose une question apparemment simple mais aux enjeux considérables : lorsqu’il n’y a pas assez d’eau pour satisfaire tout le monde, comment ce cordon vital doit-il être partagé de manière équitable et efficace entre les villes du Hebei situées le long de l’itinéraire central du Transfert d’eau Sud‑Nord ?

Pourquoi l’ancien plan ne convient plus

Les règles actuelles de répartition de l’eau détournée dans le Hebei datent de 2008. Depuis, la région a été profondément transformée. De nouveaux plans nationaux, une urbanisation rapide et l’émergence de la nouvelle zone de Xiong’an comme projet phare ont redessiné la répartition de la population et des activités économiques. Pourtant, les droits officiels à l’eau — en pratique la part garantie de chaque ville dans l’eau détournée — n’ont pas suivi ces évolutions. Certaines villes, comme la nouvelle zone de Xiong’an et Xinji, consomment déjà plus que leur part officielle, tandis que d’autres n’utilisent pas complètement leur quota et restituent l’excédent aux rivières et aux lacs. Ce décalage gaspille une ressource rare et prive les zones à croissance rapide de ressources suffisantes.

Transformer l’allocation de l’eau en négociation

La plupart des approches antérieures pour répartir l’eau dans de grands projets de transfert traitent les villes comme des pièces d’un casse‑tête mathématique. Un planificateur central exécute un modèle d’optimisation et annonce une solution qui paraît idéale sur le papier. En pratique, les administrations locales ont leurs propres intérêts et leur pouvoir de négociation, et elles peuvent s’opposer à des plans perçus comme injustes. Pour tenir compte de cela, les auteurs reprennent l’allocation de l’eau comme une négociation entre villes plutôt que comme une décision descendante. Ils construisent d’abord un système d’indicateurs qui note chaque ville selon trois aspects : ses besoins en eau (domestiques, industriels, agricoles, écosystémiques et usage antérieur de l’eau détournée), son endowment en ressources hydriques locales et son efficacité d’usage de l’eau. Des pondérations combinées, issues à la fois de l’expertise et des données, évitent de biaiser l’évaluation en faveur d’un seul point de vue.

Donner une voix aux villes et fixer un plancher

Dans la première étape, chaque ville « argue » effectivement pour sa part idéale de l’eau détournée. Le modèle permet aux villes de mettre en avant les critères qui les avantagent, dans des limites empêchant toute manipulation. Cela produit une revendication proposée par chaque ville, et ces revendications dépassent collectivement la quantité totale disponible. La seconde étape introduit un cadre de négociation emprunté à la théorie des jeux. Ici, à chaque ville est assigné un poids de négociation qui combine l’équité (sa part dans la demande totale) et l’efficacité (la valeur économique créée par unité d’eau). Parallèlement, les chercheurs définissent pour chaque ville un point de rupture : le volume minimum nécessaire pour couvrir les besoins de base domestiques et industriels, établi à partir des normes officielles de consommation et des niveaux d’efficacité récents. Toute allocation finale doit respecter ces minima, afin qu’aucune ville ne descende en dessous d’un seuil de survie raisonnable.

Trouver un compromis acceptable pour les villes

En combinant ces éléments, les auteurs appliquent un modèle de négociation asymétrique qui favorise les villes à forte demande et à forts bénéfices d’usage de l’eau, tout en les ancrant sur leurs besoins essentiels. Le résultat est une allocation optimisée pour 2030 de la part du Hebei dans l’itinéraire central : un total de 4,207 milliards de mètres cubes est initialement demandé, mais dans le quota national fixe de 3,04 milliards de mètres cubes, le modèle reconfigure la part effectivement reçue par chaque ville. Les droits d’eau de la nouvelle zone de Xiong’an augmentent fortement, d’environ 600 %, et Langfang reçoit également un important renfort, reflétant leurs rôles stratégiques dans les plans nationaux de développement. Plusieurs villes industrielles et agricoles traditionnelles, dont Shijiazhuang et Hengshui, voient leurs parts réduites, les incitant à adopter des mesures d’économie d’eau plus strictes, un recours accru aux eaux recyclées et des ajustements de structure industrielle. Une mesure d’inégalité de l’allocation par rapport à la demande, le coefficient de Gini, passe de 0,17 à 0,04, indiquant une meilleure adéquation entre l’offre d’eau et les besoins réels.

Ce que cela signifie pour les personnes et les politiques publiques

Pour un non‑spécialiste, l’idée principale est que cette étude propose une façon de répartir une eau limitée qui est à la fois plus réaliste et plus acceptable que des formules purement descendantes. En traitant les villes comme des partenaires de négociation aux besoins et atouts différents, et en garantissant les usages domestiques et industriels de base, la méthode fournit un plan de partage qui soutient mieux les zones de croissance émergentes comme la nouvelle zone de Xiong’an tout en protégeant les autres villes contre des pénuries graves. L’approche peut être adaptée à d’autres grands projets de canaux et de transferts fluviaux dans le monde, aidant les décideurs à passer de règles rigides et obsolètes à des arrangements négociés et flexibles qui équilibrent équité, bénéfices économiques et sécurité hydrique quotidienne de millions de personnes.

Citation: Zhang, S., Guo, D., Wang, T. et al. Optimizing water rights allocation for the Hebei section of China’s South-to-North Water Diversion Middle Route Project using asymmetric game theory. Sci Rep 16, 13940 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44363-1

Mots-clés: allocation de l’eau, transfert inter-bassin, théorie des jeux, province du Hebei, Transfert d’eau Sud-Nord