CE01 - Milieux et biodiversité : Terre fluide et solide

Détails de l'impact des inondations urbaines – DEUFI

Projet DEUFI: plus d’information sur l’impact des inondations urbaines

Bien que les inondations urbaines soient largement étudiées, les débits d’échange entre les rues et les bâtiments ne sont que peu documentés en laboratoire et sur le terrain. Le projet DEUFI va combler cette lacune en se focalisant sur l’inondation à l’échelle individuelle intégrant la compréhension des processus hydrauliques à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment et en estimant comment cette connaissance peut être utile pour estimer les dommages et le nombre de victimes.

Objectifs du projet

Le projet DEUFI doit proposer des méthodes de simulation des inondations urbaines améliorées capables (i) d’estimer l’intrusion d’eau dans les zones bâties, (ii) d’évaluer la répartition spatiale de l’exposition humaine et des dommages matériels et (iii) de proposer des recommandations sur les meilleures méthodes de gestion des inondations urbaines à mettre en œuvre en lien avec la perception des citoyens et leur attitude pendant les fortes inondations (de relativement courte durée).<br /><br />Afin d’examiner l’influence des ouvertures sur les écoulements dans les blocs de bâti et le long des rues, trois échelles sont étudiées: la façade (comprenant une ou plusieurs ouvertures), le bloc (zone bâtie entourée de rues et incluant un ou plusieurs bâtiments) et le quartier (incluant plusieurs rues et de nombreux blocs). L’information fournie à une de ces échelles permet d’estimer le niveau de risque et de prendre des décisions pour la gestion du risque d’inondation aux échelles individuelle ou collective.<br />A l’échelle de la façade, le calcul du débit à travers les ouvertures est central car c’est la première étape pour estimer l’influence de ces échanges. A l’échelle du bloc, la différence entre l’aléa à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment est mise en avant particulièrement pour l’estimation des dommages mais l’ouverture crée aussi une perturbation de l’aléa d’inondation dans la rue, ce qui peut être important pour l’estimation de la sécurité. A l’échelle du quartier, on étudie la propagation des écoulements et son incertitude à cause des échanges entre rues et bâtiments mais aussi à cause d’autres facteurs ; la stratégie pour la gestion des inondations doit être construite à partir de résultats à cette échelle.

Le projet DEUFI est structuré en trois tâches combinant hydraulique, estimation des dommages et approches citoyennes : expériences en laboratoire (WP1), cas de terrain (WP2) et modèles hydrodynamiques (WP3). WP1 regroupe trois ensembles d’expériences de laboratoires qui traitent des structures d’écoulements urbains aux échelles de la façade, du bloc et du quartier respectivement. WP2 se concentre sur deux cas d’étude dans le but d’appliquer les méthodes développées à des configurations réelles qui différent par l’environnement géographique (origine de l’inondation, pentes des rues …). WP2 regroupe les développements d’outils (logiciels, base de données …) à l’échelle du terrain et à l’application de ces outils aux deux cas de terrain en vue d’évaluer la pertinence pour des porteurs d’enjeux locaux. WP3 développe des modèles hydrodynamiques qui permettent de passer de l’échelle du laboratoire à l’échelle du terrain, valide ces modèles par rapport aux résultats du WP1 et compare leur efficacité à produire des résultats sur les cas de terrain utiles pour les porteurs d’enjeux locaux.
Afin d’atteindre ces objectifs, le projet DEUFI associe sept partenaires français compétents en hydraulique, économie, géographie, sociologie, hydrologie, mathématiques appliquées et informatique ainsi que deux équipes étrangères engagées dans des recherches sur des sujets proches dans leurs propres pays.

Les expériences menées à l’INSA de Lyon ont montré la potentielle forte influence des obstacles présents devant les ouvertures sur le débit d’échange entre la rue et le bâtiment.
Les expériences menées à INRAE ont montré que le débit d’échange entre un bâtiment et les rues avoisinantes ne dépendait pas que de la porosité mais était aussi liée à la localisation des ouvertures et à la circulation à l’intérieur du bâtiment.
Les expériences réalisées en régime permanent à ICUBE montrent que la répartition du débit entre les rues aval est quasi-identique quelles que soit les conditions limites amont.
Les tests de la chaîne d’identification automatique des ouvrants de façade sont concluants : l’utilisation du deep learning est prometteuse et pourrait aussi à terme identifier le mobilier urbain.
Les enquêtes auprès de la population et des gestionnaires du risque montrent qu’à Oullins la population a été rassurée par les travaux de recalibrage récent du cours d’eau Yzeron et que le niveau de conscience du risque est faible pour les crues rares et majeures. Les travaux vont donc s’orienter vers la construction de scénario d’impact à échelle fine pour les crues Q100 à Q500 qui seront utiles aux gestionnaires du risques locaux.
Pour le cas de Nîmes, les préoccupations se concentrent sur la sécurité humaine. Les bâtiments du quartier Richelieu ne sont pas adaptés à la sécurité des personnes. Les données de mortalité préalables au diagnostic sur la sécurité humaine dans le quartier Richelieu ont été consolidées et serviront à la modélisation de la vulnérabilité humaine.
Un algorithme d’échange rue-bâti a été développé dans Flood1D2D.

Une vidéo réaliste de maquette d’inondation de rue et bâtiment a été réalisée au laboratoire de l’INSA Lyon et est disponible : youtu.be/-tvz3C3j7qM

La diffusion des résultats de DEUFI bénéficiera de la coordination étroite avec la population et les autorités des terrains d’étude (villes régulièrement inondées) ainsi que la participation d’une société d’ingénierie habituée à diffuser les résultats de recherche.

Mignot, E., Camusson, L., & Riviere, N. 2020. Measuring the flow intrusion towards building areas during urban floods: Impact of the obstacles located in the streets and on the facade. Journal of Hydrology, 583, 124607. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.124607
Finaud-Guyot, P., Garambois, P.A., Dellinger, G., Lawniczak, F., François, P. 2020. Experimental characterization of various scale hydraulic signatures in a flooded branched street network. Urban Water Journal, 16 (9), pp.609-624. DOI: 10.1080/1573062X.2020.1713173
Mignot E., Camusson L. & Riviere N. 2020. Experimental analysis of urban flood intrusion into buildings. River Flow 2020 conference proceedings .
Mejia-Morales M.A., Proust S., Paquier, A. & Mignot E. 2020. Influence of a porous urban block on the urban flood flow pattern. River Flow 2020 conference proceedings.

Bien que les inondations urbaines soient largement étudiées, les débits d’échange entre les rues et les bâtiments ne sont que peu documentés en laboratoire et sur le terrain. Le projet DEUFI va combler cette lacune en se focalisant sur l’inondation à l’échelle individuelle intégrant la compréhension des processus hydrauliques à l’intérieur et à l’extérieur d’un bâtiment et en estimant comment cette connaissance peut être utile pour réduire les dommages et les victimes. L’influence des ouvertures le long des rues est locale mais peut diffuser à la configuration générale de la propagation des écoulements. Trois échelles sont étudiées pour les objectifs hydrodynamiques : la façade (comprenant une ou plusieurs ouvertures), le bloc (zone bâtie entourée de rues et incluant un ou plusieurs bâtiments) et le quartier (incluant plusieurs rues et de nombreux blocs). L’information fournie à une de ces échelles permet d’estimer le niveau de risque et de prendre des décisions pour la gestion du risque d’inondation aux échelles individuelle ou collective.
A l’échelle de la façade, le calcul du débit à travers les ouvertures est central car c’est la première étape pour estimer l’influence de ces échanges. A l’échelle du bloc, la différence entre l’aléa à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment est mise en avant particulièrement pour l’estimation des dommages mais l’ouverture crée aussi une perturbation de l’aléa d’inondation à l’extérieur, ce qui peut être important pour l’estimation de la sécurité. A l’échelle du quartier, on étudie la propagation des écoulements et son incertitude à cause des échanges entre rues et bâtiments mais aussi à cause d’autres facteurs ; la stratégie pour la gestion des inondations doit être construite à partir de résultats à cette échelle.
Le projet DEUFI est structuré en trois tâches combinant hydraulique, estimation des dommages et approches citoyennes : expériences en laboratoire (WP1), cas de terrain (WP2) et modèles hydrodynamiques (WP3). WP1 regroupe trois ensembles d’expériences de laboratoires qui utilisent des installations existantes et traitent des structures d’écoulements urbains aux échelles de la façade, du bloc et du quartier respectivement. WP2 se concentre sur deux cas d’étude dans le but d’appliquer les méthodes développées à des configurations réelles qui différent par l’environnement géographique (origine de l’inondation, pentes …). WP2 regroupe les développements d’outils (logiciels, base de données …) à l’échelle du terrain et à l’application de ces outils aux deux cas de terrain en vue d’évaluer la pertinence pour des porteurs d’enjeux locaux. WP3 développe des modèles hydrodynamiques qui permettent de passer de l’échelle du laboratoire à l’échelle du terrain, valide ces modèles par rapport aux résultats du WP1 et compare leur efficacité à produire des résultats sur les cas de terrain utiles pour les porteurs d’enjeux locaux.
Le projet DEUFI aboutira à des méthodes de simulation des inondations urbaines améliorées capable (i) d’estimer l’intrusion d’eau dans les zones bâties, (ii) d’évaluer la répartition spatiale de l’exposition humaine et des dommages matériels et (iii) de proposer des recommandations sur les meilleures méthodes à mettre en œuvre en lien avec la perception des citoyens et leur attitude pendant les fortes inondations de courte durée.
Afin d’atteindre ces objectifs, le projet DEUFI associe sept partenaires français compétents en hydraulique, économie, géographie, sociologie, hydrologie, mathématiques appliquées et informatique ainsi que deux équipes étrangères engagées dans des recherches sur des sujets proches dans leurs propres pays. La diffusion des résultats de DEUFI bénéficiera de la coordination étroite avec la population et les autorités locales ainsi que la participation d’une société d’ingénierie habituée à construire et diffuser les résultats de recherches.

Coordination du projet

Sébastien PROUST (RiverLy)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

G-EAU Gestion de l'eau, acteurs et usages
ARTELIA ARTELIA EAU & ENVIRONNEMENT
KICT Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology / Hydro Science and Engineering Research Institute
Cerema-EMF Cerema Direction Technique Eau Mer Fleuve
GRED GOUVERNANCE, RISQUE, ENVIRONNEMENT, DÉVELOPPEMENT. DYNAMIQUES SOCIÉTALES ET GESTION DES TERRITOIRES
ULiege Université de Liège / Hydraulics in Environmental and Civil Engineering (HECE)
LMFA LABORATOIRE DE MÉCANIQUE DES FLUIDES ET D'ACOUSTIQUE
RIVERLY RiverLy
ICube Laboratoire des sciences de l'Ingénieur, de l'Informatique et de l'Imagerie

Aide de l'ANR 628 993 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2018 - 48 Mois

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