26 mars 2020
Le Gave de Pau, un affluent de la Nivelle : rivière très large et peu profonde
Florent Pécassou
Le projet de recherche européen Inundatio vient d’être lancé. L’objectif : utiliser l’intelligence artificielle et le big data pour modéliser les risques d’inondation et de crues-éclair dans les sous-bassins des zones montagneuses, en vue d’améliorer la prévention et la gestion des aléas. Un outil d’aide à la décision sera développé, à partir de la modélisation de sites pilotes et des phénomènes de crue.

logo du projet SudoeLe Cerema est l’un des sept partenaires issus de trois pays (Portugal, Espagne, France[1]) de ce projet Interreg concernant le sud ouest de l’Europe.

Les inondations en Europe sont responsables des deux tiers des dommages et des coûts liés aux catastrophes naturelles, qui augmentent depuis 1980 en raison des activités humaines et de l'accroissement de la fréquence et de la gravité des inondations. Avec le changement climatique, ces phénomènes devraient s’accentuer.

Depuis 2018, l’espace Sud Ouest de l’Europe a subi de graves inondations, qui ont causé 19 morts et plus de 300 millions d’euros de dommages. Dans une perspective d’adaptation au changement climatique, les crues soudaines qui surviennent fréquemment dans cette partie de l’Europe doivent être mieux anticipées et gérées.

 

Développer un système d’alerte précoce

Destruction du village de Barèges dans les Pyrénées suite à une crue
Destruction d'une partie du village de Barèges dans les Pyrénées suite à une crue -
Bernard Suard TERRA

Le projet pluridisciplinaire Inundatio s’inscrit dans le cadre d’un programme Interreg portant sur le sud ouest de l’Europe, Sudoe, et se déroulera sur 30 mois.

Dans un contexte d’adaptation au changement climatique, les recherches permettront d’améliorer la coordination et l’efficacité des instruments de prévention, grâce à l’intelligence artificielle et au big data, et mettre au point un système d’alerte précoce qui intègrera les dommages.

Les risques visés par le projet sont les risques d’inondation et les phénomènes naturels aléatoires, comme les inondations provoquées par des tempêtes ou les crues éclair qui surviennent dans la région.

Le système qui sera mis au point permettra de surveiller les rivières et les torrents en temps réel afin de favoriser une réaction rapide en cas d’aléa.

Inundatio réunit plusieurs disciplines et avancées technologiques appliquées à la prévention des catastrophes naturelles : recueil de données en temps réel, intelligence artificielle, systèmes d’information géographique, modélisation du territoire, stratégies de télécommunication et de prévention, gestion des risques, urgences et résilience.

L’objectif du projet Inundatio est de mettre au point un système peu coûteux d’alerte précoce en cas d’inondations soudaines dans les têtes de bassin des cours d’eau, de le mettre à jour en parallèle et de l’intégrer aux protocoles de prévention, aux réactions aléatoires et à la réparation des dommages afin d’atténuer les risques de pertes en vies humaines et de dommages économiques sur le territoire Sudoe.

centre de prévision des crues à la DREAL midi Pyrénées
centre de prévision des crues à la DREAL Midi Pyrénées - Bernard Suard TERRA

Le projet Inundatio propose un outil d’aide à la décision pour les pouvoirs publics, basé un modèle de système de gestion des crues éclair (flash floods) dans les sous-bassins amont, basé sur :

  • la caractérisation hydrologique des sous-bassins
  • la caractérisation en continuité du danger par la collecte et l’analyse des données hydrométéorologiques (pluie + débit) historiques et en temps réel,
  • la simulation de scénarios de risque
  • l'analyse de la vulnérabilité des vies humaines et des éléments matériels.

Ce modèle sera représenté graphiquement, soutenu par des techniques SIG, accessible au public et sera accompagné de plans de prévention, de gestion des risques et de plans de récupération des éléments endommagés.

Il permettra son application à toutes les sources du bassin de Sudoe où la vulnérabilité aux inondations torrentielles est pertinente. Les organismes de réglementation des bassins hydrographiques ont des réservoirs et des cours d'eau bien surveillés, mais n'ont pas déployé de systèmes d'alerte précoce dans les bassins supérieurs.

Le système d’alerte qui sera développé est destiné aux gestionnaires de bassins hydrographiques et de cours d’eau, et à la protection civile. Il combinera la détection et l’alerte, la représentation de la vulnérabilité et l’élaboration de plans d’action, et permettra une meilleure coordination des acteurs.

 

Des scénarios prédictifs basés sur des algorithmes

schéma du bassin versant de la nivelle
Schéma du bassin versant de la Nivelle - Source: INRA

Plusieurs sites pilotes sur des bassins versants seront retenus (en France, les sites pilotes sont le bassin versant de la Nivelle et le bassin du Gave de Pau amont) afin de modéliser les différentes zones climatiques de l’espace Sud Ouest : climat océanique, méditerranéen et de haute montagne. Les modifications climatiques seront ainsi prises en compte au fur-et-à-mesure.

Sur chaque site pilote, une quinzaine d’organisations publiques et privées, locales ou régionales, seront mobilisées afin de récolter des éléments sur les aléas passés, leur gestion, la prise en compte des risques, les besoins identifiés pour mieux prévenir et gérer les inondations de bassin versant. Des dispositifs de barrières temporaires anti inondations seront notamment évalués sur deux des sites pilotes.

Inundatio vise à tester un modèle local de détection et de systématisation des crues soudaines et de prévention de leur impact sur la vie et les biens immobiliers, sur les parties supérieures du bassin. Il sera fondé sur une analyse géomorphologique, hydrologique, hydraulique et sédimentologique, grâce à une instrumentation hydrologique sur les sites pilotes : pluviomètres, dispositifs pour l'humidité du sol, mesure du niveau d'eau, débits des rivières, rayonnement, niveau de neige,  systèmes d'enregistrement d'informations et de communication.

Des scénarios prédictifs seront mis au point à partir d’algorithmes alimentés par les données collectées, et des modèles généraux et spécifiques seront élaborés pour définir un système d’alarme puis des plans d’urgence. Le processus de saisie en temps réel et d’analyse des données sera le plus automatisé possible afin de réduire les coûts de surveillance.

Un autre élément important du projet est le développement de systèmes de transmission des alertes.

Enfin, le projet portera sur la mise au point de plans de restauration post-urgence via une application numérique, qui capitalisera notamment les pratiques pertinentes déployées en France et en Espagne.

Le système d’alerte sera relié à l’instrumentation et à la surveillance hydrologique et météorologique, et sera accessible via une plateforme open source.

 

Définir un plan d’action contre le risque inondation

Vue du lit du Bastan à Barèges après la crue
Vue de Barèges après la crue - Serge Ottaviani CC-BY-SA

Le Cerema est présent en tant que spécialiste des modèles hydrologiques ou hydrauliques pour l’aménagement ou la prévision des risques en temps réel, ainsi que du risque inondation. Il interviendra notamment lors des étapes suivantes :

  • Développement de la méthodologie de collecte de données, historiques et en temps réel, sur les aléas et les dommages pour les bassins amont qui seront modélisés.
  • Développement de la méthode d’analyse des données des bassins versants amont pour décrire la vulnérabilité du territoire à différentes échelles et définir des seuils d’alerte. Un système de surveillance des dommages puis un outil géographique interactif d’aide à la décision seront mis au point lors de cette phase du projet, pilotée par le Cerema.
  • Surveillance des bassins des sites pilotes, en appliquant les procédures de caractérisation, d'instrumentation, de simulation et de cartographie des dommages.
  • Définition des mécanismes de réponse aux catastrophes pour développer un plan d’actions contre le risque inondations. L’objectif est d’agir avant le sinistre (actions préventives sur la base d’une analyse coûts - bénéfices), aussi bien pendant (plan d’urgence) qu’après (mesures de restauration du territoire), avec une approche de résilience, c’est-à-dire qui tient compte des aléas et dommages passés, et en impliquant les habitants.
  • Diffusion des résultats et outils auprès des différents acteurs de la gestion du risque et de la communauté scientifique. Trois séminaires seront organisés à la fin du projet, en 2022, dans chacun des pays participants.

Le projet Inundatio sera mené en lien avec d’autres programmes de recherché portant sur la prévention et la gestion des risques.

 


[1] Le projet Inundatio est piloté par la fondation Santa María la Real du patrimoine historique et associe 6 partenaires dont 4 espagnols (ITCL Technology Center, University of Castilla-La Mancha, Innovative Business Group for Efficient Construction), un portugais (LNEC) et 1 français (Cerema). Trois partenaires français observateurs sont associés : la Dreal Nouvelle Aquitaine, le Pays de Lourdes et des vallées des Gaves et la Communauté d’Agglomération Pays Basque.