Gouvernance des risques d’inondation

Gouvernance des risques d’inondation

Diﬀérents types de prévision des crues:

Classiquement, la prévision de crues rassemble diﬀérentes formes de prévision, à savoir la prévision méthodologique, hydrologique (pluie-débit) et hydraulique (débit-débit).

La prévision météorologique:

La prévision météorologique quotidienne est un domaine de la météorologie. Elle concerne notamment des prévisions pluviométriques. La prédiction de pluies est une étape importante dans la prévision des crues et la gestion des dommages dus aux inondations. Les prévisions pluviométriques sont émises au moment où les pluies engendrant les crues approchent au bassin versant considéré.
Il s’agit, de prévoir de pluie et quelle aura son intensité. Ces prévisions sont donc extrêmement importantes en fournissant une information raisonnablement avancée pour augmenter l’horizon de prévision de crues à ﬁn d’activer les mesures de lutte contre les inondations à tous les niveaux (GPC, 1986).
Les prévisions de pluies sont actuellement fournies par des techniques de télédétection comme les images de nuages par satellite et les données quantitatives de radar météorologique (Radio Detection And Ranging).
Ces techniques peuvent devenir un outil exploitable pour améliorer la précision de la prévision météorologique par donner des mesures plus ﬁnes, des champs de pluie, en temps et en espace (Borga, 2002; Pellarin et al., 2002). Elles fournissent des prévisions de précipitations spéciﬁques(à la fois les quantités et les temps) en utilisant des modèles numériques de prévision météorologique.
En Algérie, les prévisions météorologiques sont fournies par l’ONM (Oﬃce National de Météorologique). Cet organisme possède à l’heure actuelle seulement les imageries satellites sans technique de radar.

La prévision pluie-débit:

La prévision des crues est fondamentalement un problème hydrologique (Tangara, 2005). Les études hydrologiques visent souvent à établir une relation entre les eaux de pluie et le ruissellement sur le bassin versant (Shah et al., 1996).
L’approche hydrologique de transformation de pluie en débit nous permet d’intégrer la connaissance de la pluie observée ou prévue, les processus hydrologiques les plus importants (ex : inﬁltration) et de prendre en compte les conditions initiales (ex : humidité du sol) aﬁn de déterminer la quantité d’eau qui participe à l’écoulement et le délai dans lequel celle-ci va rejoindre le cours d’eau et l’exutoire du bassin versant (Coustau, 2011). Alors que, le modèle pluie-débit est une composante fondamentale d’un système de prévision des crues à court terme, car le résultat de ce modèle,sera généralement sous forme de débit prévisible dans le cours d’eau.
La prévision pluie-débit permet d’anticiper la crue par conversion immédiate des précipitations observées en débits prévus (Fouchier, 2010). En fonction des valeurs de débit prévues seront engagées soit des procédures d’urgence, soit des opérations préventives des ouvrages hydrauliques, ou encore des évacuations de population (Jordan, 2007). Cet outil permet aussi de comprendre e tsimuler le comportement d’un bassin versant en réponse à des pluies (Garambois, 2012).
Les prévisions pluie-débit sont alors à privilégier car elles permettent en théorie d’augmenter l’horizon de prévision (Moulin, 2007). La modélisation pluie-débit sont des outils très utilisés, parce que les données débimétriques sont moins accessibles que les données pluviométriques (Bouvier et al., 1996).

La prévision débit-débit /débit-hauteur:

Pour convertir les débits prévus en niveaux d’eau, le modèle hydraulique de propagation d’eau (modèle de routage) devrait être utilisé. Ce type de modélisation est porté sur la relation débit-débit /débit-hauteur où les ﬂux prévisionnels sont utilisés comme entrée d’un modèle de simulation de dynamique des eaux pour prévoir un débit ou niveau d’eau à un exutoire donné (Moulin, 2007; Coustau, 2011).

La prévision débit-débit /débit-hauteur permet au prévisionniste de prévoir le débit et le niveau d’eau à un point d’intérêt sur le site inondable et aussi de connaître le temps de probagation de l’onde de crue de l’amont jusqu’à l’aval

Les ouvrages hydrauliques:

Le cheminement de l’Oued Mekerra a soumis de nombreux aménagements entrant dans le cadre des dispositions de lutte contre les inondations dans la wilaya de SBA. Certain nombre d’ouvrages ont été réalisés à pour objet de diminuer les dégâts prévus pendant la crue de cet Oued. Ces aménagements sont concentrés en particulier dans la partie aval de l’Oued Mekerra entre Tabia et SBA (ville) (cf. annexe (A.6)). Cette zone représente aussi la zone d’épandage lors de la crue de l’Oued Mekerra (Maref, 2010). Les ouvrages les plus importants sont décrits ci-après :
• Canal Sud : un canal trapézoïdal aménagé pour dériver un débit de 130 m3/s au sud de la ville de Sidi Bel Abbés. Cet aménagement a été réalisé pour éviter le débordement de l’Oued Mekerra dans la ville de SBA;

• Digues de Tilmouni : trois retenues sur une zone d’épandage à l’Est de la ville de Sidi Bel Abbés. Leur rôle est la rétention environ 4 millions de m3 lors de débordement de l’Oued Mekerra et ses aﬄuents;

• Digues de Sidi Khaled : sont deux retenues collinaires situées à Sidi Khaled (13 km au Sud-Ouest de la ville SBA) sur l’Oued Tissaf aﬄuent sur la rive gauche de l’Oued Mekerra). Elles sont conçues pour la rétention de 2 millions de m3;

• Barrage Sarno : barrage de stockage d’eaux implanté sur l’Oued Sarno. Il reçoit aussi une partie (2 m3/s) des eaux de crues de l’Oued Mekerra par un ouvrage de transfert d’eau;

• Barrage d’écrêtement à Tabia : Il est situé sur l’Oued Mekerra, environ 20 km au sud de la ville de SBA. Ce barrage est destiné à écrêter la crue de l’Oued Mekerra pour un débit atteint à 1200 m3/s et stoker environ 25 millions de m3 d’eaux. Cet ouvrage est équipé par un pertuis du fond qui permet à évacuer un débit de 100 m3/s et sa première année de mis en service en 2010.

Climat:
Le bassin de l’Oued Mekerra s’inscrit dans un type de climat méditerranéen à tendance semi-aride vis-à-vis des pluies peu fréquentes, irrégulières et violentes (Maref, 2010). Ce climat couvre la partie Nord de l’Afrique y compris l’Algérie. Il se caractérise par un Eté chaud et sec où les précipitations sont quasiment absentes et un Hiver doux et pluvieux (Seltzer, 1976; Djellouli, 1990).
Le climat méditerranéen s’inscrit dans un contexte particulièrement cyclogénétique, connu pour ses épisodes pluvieux de forte intensité et de courte durée (Menad, 2012). Le climat méditerranéen est un climat de transition entre la zone tempérée et la zone tropicale. Il semble être tempéré seulement en bordure de la mer. Le climat méditerranéen est caractérisé par une concentration hivernale des précipitations, l’Eté étant sec (Daget, 1980).
Les climats semi-arides sont souvent appelés climats steppiques. Les régions qui reçoivent entre 380 et 760 mm de précipitation, sont considérées comme zones semi-arides (Köppen, 1884). Généralement, dans la région aride et semi-aride la pluie ne dure qu’un jour ou deux au maximum (Wheater et al., 2008).
L’Afrique du Nord est également une région semi-aride qui a souﬀert longtemps de la rareté des pluies et des longues périodes de sécheresse notamment des années 1970 et 1980 (Hulme et al., 2001; Dai, 2013).

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Table des matières

Table des ﬁgures
Liste des tableaux
Introduction générale
1 Cadre de l’étude
2 Contexte
3 Objectifs de l’étude .
4 Structure de la thèse
I Introduction à la prévision des crues
1 Introduction
2 Déﬁnition des notions abordées
2.1 Crue
2.2 Inondation
2.2.1 Eﬀets des inondations
2.2.2 Impacts des inondations
2.2.3 Type d’inondation
2.3 Aléa
2.4 Vulnérabilité
2.5 Risque
3 Les inondations dans le monde et en Algérie
4 Gestion des inondations
5 Prévision des crues
5.1 Déﬁnitions de la prévision des crues
5.2 Diﬀérents types de prévision des crues
5.2.1 La prévision météorologique
5.2.2 La prévision pluie-débit
5.2.3 La prévision débit-débit /débit-hauteur
5.3 Le système de prévision de crues
5.3.1 La collecte de données
5.3.2 Les modèles de prévision
5.3.3 Les prévisionnistes
5.4 Les objectifs de la prévision des crues
6 Prévision des crues et d’alerte en Algérie
6.1 Présentation de l’UPI (Unité de Prévision et d’alerte contre les Inondations)
6.2 Principe du choix de la Wilaya de SBA (zone pilote)
6.3 Principales missions de l’UPI
6.4 Fonctionnement de l’UPI
6.4.1 Réseaux de collecte des données en temps réel
6.4.2 Les modèles utilisés
6.4.3 Cartographie informative
7 Conclusion
II La zone d’étude
1 Introduction
2 Bassin de l’Oued Mekerra
2.1 Localisation et topographie
2.2 Description physique
2.3 Description géologique
2.4 Occupation du sol
3 Hydrographie
3.1 Présentation
3.2 Les ouvrages hydrauliques
4 Caractéristiques hydrométéorologiques
4.1 Climat
4.2 Pluviométrie.
4.2.1 Pluies annuelles
4.2.2 Pluies mensuelles
4.3 Température
4.4 Hydrométrie
4.4.1 Débits moyens annuels et interannuels
4.4.2 Débits moyens mensuels et saisonniers
4.4.3 Saisonnalité des crues sur l’Oued Mekerra
4.4.4 Caractéristiques des crues de l’Oued Mekerra
5 Conclusion
III Modélisation hydrologique
1 Introduction
2 Processus de la genèse de crue
2.1 Processus de ruissellement
2.2 Facteurs d’inﬂuence de la réponse hydrologique
2.3 Transformation de la pluie en hydrogramme de crue
2.3.1 Fonction de production
2.3.2 Fonction de transfert
2.4 Décomposition de l’hydrogramme de crue
3 Modélisation hydrologique
3.1 Déﬁnitions
3.2 Modélisation pluie-débit
3.3 Typologie des modèles pluie-débit
3.4 Modèles de prévision de crues
3.5 Procédures de la modélisation pluie-débit
3.5.1 Sélection de la structure du modèle
3.5.2 Analyse de sensibilité
3.5.3 Calibration
3.5.4 Validation
3.5.5 Prévision (Vériﬁcation)
4 Application de la modélisation pluie-débit sur le bassin de l’Oued Mekerra
4.1 Choix du modèle de prévision de crues sur le bassin d’étude
4.2 Présentation de la plate-forme de modélisation ATHYS
4.3 Structure du modèle MERCEDES
4.3.1 Processus de génération de ruissellement
4.3.2 Remplissage du réservoir sol
4.3.3 Vidange du réservoir sol
4.3.4 Routage de ruissellement
4.4 Données utilisées
4.4.1 Cartes numérisées
4.4.2 Données hydro-pluviométriques
4.5 Etapes de simulation
4.5.1 Etape 1 : Discrétisation du bassin en mailles carrés
4.5.2 Etape 2 : Estimation de pluie brute
4.5.3 Etape 3 : Calcul de la pluie eﬃcace par la fonction de production
4.5.4 Etape 4 : Calcul de la contribution de chaque maille par la fonction de transfert
4.5.5 Etape 5 : Calcul de l’hydrogramme de crue à l’exutoire du bassin
4.6 Etalonnage et optimisation du modèle
4.7 Résultats de simulation de la génération de crue dans l’Oued Mekerra .
4.7.1 Analyse de performance
4.7.2 Analyse de sensibilité
4.8 Résultats de reproduction de crues dans l’Oued Mekerra
5 Conclusion
IV Modélisation hydraulique
1 Introduction
2 Modélisation hydraulique
2.1 Généralité
2.2 Modélisation hydraulique avec HEC-RAS et HEC-GeoRAS
2.2.1 Modèle HEC-RAS
2.2.2 Modèle HEC-GeoRAS
2.3 Principe de simulation par HEC-RAS
2.3.1 Régime stationnaire et instationnaire
2.3.2 Ecoulement uniforme et non uniforme
2.3.3 Ecoulement ﬂuviale et torrentiel
2.3.4 Les paramètres géométriques
2.3.5 L’équation de continuité (ou de conservation de la masse)
2.3.6 Loi de conservation de l’énergie
2.3.7 Coeﬃcient de rugosité (Manning)
3 Méthodologie de simulation par HEC-RAS et HEC-GeoRAS
3.1 Préparation des données spatiales pour l’analyse hydraulique
3.2 Application du modèle HEC-RAS
3.2.1 Données géométrique sur HEC-RAS
3.2.2 Choix du régime d’écoulement
3.2.3 Coeﬃcient de Manning (n)
3.2.4 Choix des débits de crues
3.3 Cartes de crues
4 Conclusion
V Communication des prévisions et d’alerte
1 Introduction
2 Gouvernance des risques d’inondation
3 Communication sur les risques d’inondation
4 Droit de public à la communication sur les risques d’inondation
4.1 Stratégie de communication sur le risque d’inondation
5 Caractéristiques du message de risque d’inondation
5.1 Echec de communication sur le risque
6 Conﬁance en message de risque
7 Evolution de la communication sur les risques
7.1 Le rôle des médias
7.2 Le rôle des images
7.3 Le rôle de SIG.
8 Cartographie Web
8.1 Cartographie des inondations
8.2 Types de cartes d’inondation
9 Présentation du service de la cartographie Web de l’UPI
9.1 Cartes informatives
9.1.1 Carte d’expansion d’inondation
9.1.2 Cartes de vulnérabilité
10 Conclusion
Conclusion générale et recommandations
Bibliographie