BOIFIMU - BOIs Flottant et Innondations en Milieu Urbain (2016)

De_Cicco_2015-Taranto_Italie_2013

De Cicco et al. (2015) : Taranto, Italie, 2013

 

Résumé du projet

Le bois mort transporté dans les cours d’eau aggrave les conséquences des crues en milieu urbain où il s’accumule au droit des ouvrages et favorise les débordements. Deux phénomènes tendent à faire augmenter le nombre et l’ampleur des inondations urbaines causées (ou aggravées) par la présence de bois flottant : (1) tout d’abord, la végétalisation progressive des rives et des versants en amont des villes au cours des 60 dernières années a augmenté la quantité de bois mort disponible notamment pour les fortes crues susceptibles d’emporter une grande quantité de bois en direction des zones urbaines et (2) du fait du changement climatique, on s’attend à une augmentation de du nombre et de l’intensité de ces crues dans les prochaines décennies (e.g. Hirabayashi et al., 2013).
Ainsi, l’enjeu associé à la gestion du bois mort à l’amont et dans la zone urbaine est relativement nouveau dans nos cours d’eau et la prise en compte du bois comme facteur de risque n’est aujourd’hui pas systématique faute d’une estimation rigoureuse des aléas liés au bois, alors que cet aléa s’amplifie (Le Lay, 2007) et que des événements récents ont endommagés des traversées urbaines en Suisse et en Italie. Il devient donc primordial de mieux comprendre les facteurs régissant le flux de bois transporté par les cours d’eau et les conséquences de ce flux dans des sections particulièrement aménagées que sont les zones urbaines.
Ce projet vise à caractériser d’une part le risque que représente le bois dans les cours d’eau traversant les villes, et d’autre part à identifier les pratiques actuelles d’appréciation et de prise en compte de ce risque, afin d’apporter aux gestionnaires des directives communes adaptées permettant de réduire le risque d’inondation en milieu urbain.

 

DESCRIPTIF SCIENTIFIQUE

Objectifs :

Ce projet vise à apporter une meilleure compréhension du flux de bois flottant à la surface des cours d’eau notamment à proximité d’ouvrages tels des ponts, où le bois peut provoquer des embâcles et amplifier le risque de débordement du cours d’eau. Le projet se décline suivant 3 objectifs :

  • Mesurer et caractériser la dynamique temporelle du flux de bois dans différents contextes géographiques à l’amont et dans les zones urbaines, afin de mieux anticiper les situations à risques.
  • Caractériser les mécanismes de génération des obstructions et embâcles en fonction de la géométrie des ouvrages et appréhender les efforts générés sur ces ouvrages.
  • Identifier les démarches actuelles mises en place par les services techniques pour la prise en compte du bois comme facteur aggravant de risque d’inondation dans certaines zones urbaines identifiées et proposer des directives communes afin de minimiser ce risque.

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Méthodologie utilisée :

Le travail concerne 3 aspects complémentaires mêlant sciences pour l’ingénieur et SHS :

  • Le suivi du bois flottant a lieu par analyse de vidéos prises au-dessus de la rivière sur le terrain, ou du canal expérimental du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique (LMFA). Le développement d’un algorithme de traitement de ces images est en cours au Laboratoire d'Informatique en Images et Systèmes d'Informations (LIRIS) et sera amélioré, testé et validé sur les sites de mesure sur le terrain et en laboratoire.
  • Le comportement du bois flottant à la surface des cours d’eau sera étudié en laboratoire dans différentes conditions hydrauliques contrôlées afin d’identifier les paramètres physiques régissant sa distribution dans la section (proche des parois ou concentré au centre…) ainsi que sa dynamique (vitesse d’écoulement relative, accélération…). En particulier, l’impact d’ouvrages comme des piles, arches et tabliers de ponts sera étudié afin de déterminer des conditions de formation d’embâcles et donc d’augmentation du risque de débordement du cours d’eau.
  • Une enquête aura lieu auprès de gestionnaires de cours d’eau urbains en Suisse et en France, destinée à recenser les pratiques en vigueur sur les différents sites pour la prise en compte du bois comme facteur de risque en fonction des caractéristiques géographiques des lieux considérés et de l’historique des embâcles et inondations urbaines.

Résultats attendus :

  • Le test de l’algorithme de traitement d’images sur des cas contrôlés de laboratoire doit permettre d’en améliorer les performances et d’évaluer l’incertitude associée au débit de bois flottant estimé.
  • Une meilleure compréhension du transport de bois flottant pourra donner lieu à des solutions de piégeage et de protection optimisées, notamment en abord ou au sein des zones urbaines afin de limiter la génération d’embâcles.
  • L’enquête permettra d’identifier la perception du risque représenté par le bois flottants selon les sites et leur historique, de comparer les pratiques de prévention existantes et enfin de proposer des directives communes face à ce facteur de risque.

Impact pour IMU :

Le projet s'inscrit dans le thème"Risques urbains et environnement". Il aborde un risque encore peu connu mais pourtant critique lors des crues exceptionnelles et sa prise en compte devient un enjeu de sécurité public. Le savoir-faire scientifique existe sur l’agglomération de Lyon pour y répondre et le LabEx IMU est le cadre idéal pour lancer une telle action en lien avec des partenaires opérationnels soucieux de ce risque et un partenariat international établi. Le partenaire scientifique suisse est lui-même financé et le contexte est donc très opportun.
L'utilisation de caméras et le développement d'algorithmes d'identification et de suivi des flottants s'inscrit dans les "dispositifs matériels […] permettant l'acquisition de données pour l'identification, la surveillance et la prévention des risques". Les expériences puis la modélisation concernant la formation d'embâcles en milieu urbain donnant lieu aux débordements de cours d’eau s'inscrivent dans la démarche de "modélisation des risques". Les travaux de questionnaire sur les pratiques des gestionnaires interviennent parfaitement dans la "perception des risques" et surtout sur les "rapports entre mondes urbains et changements climatiques [...] la prise en compte de la résilience des services urbains".
Le projet met en jeu un consortium nouveau : LMFA, EVS, LIRIS en interne, associant des gestionnaires et des partenaires académiques externes. Les gestionnaires bénéficieront directement des résultats obtenus et leur implication dans le projet garantit également le souci permanent de l’équipe de réussir ce transfert. Le projet permettra le développement de collaborations internationales pour le labEx IMU avec l'Italie, la Suisse et le Canada.

 

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