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 eu des impacts humains et matériels importants. 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.
Inundatio avait pour objectif de tester l’apport de nouvelles technologies dont l’IA dans la gestion du risque inondation, et en particulier 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 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 dans la région.
En utilisant l’IA, l’outil dispose d’une rapidité de calcul adaptée à la soudaineté des épisodes pluvieux, et propose des scénarios d’évolution de l’aléa plusieurs heures à l’avance.
Développer un système d’alerte précoce
Le projet pluridisciplinaire Inundatio est financé par le programme InterregSudoe portant sur le sud-ouest de l’Europe. Le Cerema était l’un des sept partenaires issus de trois pays (Portugal, Espagne, France) [1]
INUNDATIO a permis de créer un modèle de gestion des crues soudaines en tête de bassin. Ce modèle est fondé sur :
- la caractérisation hydromorphologique du bassin,
- la caractérisation continue du danger à travers la collecte et l’analyse de données hydrométéorologiques historiques et en temps réel (pluie + débit),
- la simulation de l’aléa, la caractérisation de scénarios de risques et l’analyse de vulnérabilité pour les vies humaines et les éléments matériels.
L’outil démontre la possibilité d’anticiper l’évolution d’un épisode pluvieux 6h en amont, et propose des indications pertinentes pour la gestion de crise 24h en amont.
Ce principe est applicable, moyennant régionalisation, à l’ensemble des bassins amonts du territoire de Sud-ouest européen où la vulnérabilité due aux inondations torrentielles est pertinente. Le démonstrateur est accessible en ligne, sous forme graphique et cartographique, et sera accompagné de plans de prévention, de gestion des risques voire, pour certains enjeux spécifiques, de plans de sauvegarde.
Ce système d’alerte est destiné aux gestionnaires de bassins hydrographiques et de cours d’eau, et à la protection civile, là où aucun autre dispositif officiel n’existe. Il combine 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
Trois sites pilotes sur des bassins versants ont servi de démonstrateurs (en France, le site pilote, qui était le plus grand des trois avec 1000 km², était 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 variations du climat peuvent être prise en compte.
Sur chaque site pilote, une quinzaine d’organisations publiques et privées, locales ou régionales, ont été 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 ont notamment évalués sur deux des sites pilotes.
Les instruments de mesure (pluviomètres, stations de mesure de hauteur…) sur les 3 bassins versants ont été collectés et retraités pour constituer la base d’apprentissage du fonctionnement hydrologique du bassin versant. Des installations supplémentaires ont été réalisées en Espagne.
Un modèle local de détection et de caractérisation des crues soudaines et de prévention de leur impact sur la vie et les biens immobiliers, sur les parties supérieures du bassin, a été entrainé et validé. Grâce à l’IA, il permet de combiner des données géomorphologiques, hydrologiques, et hydrauliques grâce à l’apprentissage de modèles IA sur la base de données et au calcul sur les données temps réel issues des capteurs.
Le projet Inundatio intègre aussi le bâti et sa vulnérabilité à la démarche de caractérisation et réduction du risque : les images réalisées lors d’une campagne de prises de vue des bâtiments ont été traitées par l’IA pour détecter et géolocaliser les ouvertures vulnérables aux inondations.
Des scénarios prédictifs de zone inondées été mis au point à partir de raisonnement à base de cas (CBR), selon un processus entièrement automatisé.
Un autre élément important du projet, pour les partenaires espagnols et portugais, est le développement de systèmes de transmission des alertes. Le système d’alerte est relié à l’instrumentation et à la surveillance hydrologique et météorologique, et est accessible via une plateforme open source.
Enfin, le projet a permis de tester des barrières innovantes périmétriques contre les inondations (lauréat Ceremalab), de proposer un guide des actions préventives à envisager, la mise en place sur les sites espagnols et portugais d’équivalents des plans communaux de sauvegarde (PCS) français et des plans de restauration post-urgence des enjeux patrimoniaux.
Les résultats
Bernard Suard TERRA
Les livrables décrivant les avancées et résultats du projet sont disponibles sur le site officiel Inundatio.
Prédire les inondations, caractériser le risque
- Modélisation du bassin de la Nive par la méthode de Lattice Boltzmann (E 1.3.1)
- Caractérisation et représentation de sites pilotes à l’aide des SIG (E 1.4.1
- Comparaison de modèles numériques et application à la production automatique de cartes d'inondation pour la prévision des crues (E 2.1.1
- Cartes interactives de simulation (E 2.4.1) : ce document décrit la conception et les spécifications des applications web utilisées pour prédire l'état du bassin versant à partir de simulations antérieures.
- Méthode d’identification automatique des ouvertures dans les bâtiments (E 2.6.1
Passer à l’action
- Expérimentation de nouvelles barrières mobiles déployables rapidement contre les inondations (E 4.1.1)
- Guide des actions préventives et de réhabilitation (E 4.3.1) : il comprend à la fois une analyse de faisabilité et un mécanisme de hiérarchisation, ainsi que des matrices résumant les actions clés et les acteurs responsable ;
- Recommandations pour l'amélioration des plans et des protocoles d'action face aux inondations, fondées sur les apprentissages du projet Inundatio (version en français).
- Dépliant sur le plant d'action avant l'inondation (version en français)
Préparation et mobilisation des acteurs :
- Guide de recommandations, notamment en matière de mécanismes et méthodes de participation sociale (E 4.5.1).
- Plan d'urgence (P4.1, lié à E 4.4.1 : Plan d'action local contre les risques d'inondation).
- Protocole d’action préventive en cas de catastrophe (P4.2, inclus dans le Plan de résilience : livrable E4.3.1).
- Protocole d’identification des dommages aux actifs surveillés et de gestion et priorisation des actions de restauration et de résilience (P4.3, inclus dans le Plan de résilience : livrable E4.3.1).
- Plan d’information et de participation citoyenne (P4.4).
- Dépliant sur la prévention des risques contre les inondations et sur le fonctionnement des cours d'eau à destination du grand public (version en français)
- Dépliant pédagogique grand public "Qu'est-ce qu'une inondation?" (version en français)
Zoom sur le rôle du Cerema dans le projet :
En tant que partenaire référent sur la modélisation des crues et la gestion du risque inondation, le Cerema est intervenu notamment lors des étapes suivantes :
- Développement de la méthodologie de collecte de données, historiques et en temps réel, sur les aléas,
- 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 ont été mis au point lors de cette phase du projet, pilotée par le Cerema.
- 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 ont été organisés à la fin du projet, en 2022, dans chacun des pays participants.