# PICS : mieux anticiper les phénomènes de crues soudaines et leurs impacts sur les territoires.

Olivier Payrastre

► To cite this version:

Olivier Payrastre. PICS : mieux anticiper les phénomènes de crues soudaines et leurs impacts sur les territoires.. Risques Infos, 2020, 41, pp.35-38. hal-04500494

HAL Id: hal-04500494

https://univ-eiffel.hal.science/hal-04500494v1

Submitted on 12 Mar 2024

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons CC BY 4.0 - Attribution - International License
<figure><img src="image_2.png" /></figure>

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

# PICS : MIEUX ANTICIPER LES PHÉNOMÈNES DE CRUES SOUDAINES ET LEURS IMPACTS SUR LES TERRITOIRES

Olivier Payrastre, université Gustave Eiffel, chercheur et coordinateur du projet PICS.

L'anticipation des phénomènes de crues soudaines est d'une importance cruciale pour limiter leurs effets dommageables. Pour répondre à ce besoin, le projet de recherche PICS (Prévision immédiate intégrée des impacts des crues soudaines, 2018-2022) vise à concevoir et expérimenter des systèmes de prévision offrant jusqu'à 6 h d'anticipation et capables de représenter les impacts de ces crues.

En France, les coûts des dégâts associés aux crues soudaines de petits cours d'eau (ou crues-éclair) atteignent régulièrement plusieurs centaines de millions d'euros (événements du Var en 2010, de l'Hérault et du Gard en 2014, des Alpes-Maritimes en 2015, de l'Aude en 2018). Ces crues s'avèrent également particulièrement meurtrières. Pour faire face à ces phénomènes, dont la fréquence

pourrait encore augmenter à l'avenir avec le réchauffement climatique, la mise en place de systèmes d'anticipation adaptés s'avère d'une importance cruciale. Mais le développement de ces systèmes constitue un véritable défi en raison de la faible prévisibilité et de l'évolution rapide des événements météorologiques générateurs, de la multitude de petits cours d'eau potentiellement touchés, de leurs temps de réponse très courts aux pluies intenses (souvent limités à quelques dizaines de minutes), et de la connaissance souvent limitée des enjeux exposés. Des premiers systèmes d'avertissement dédiés respectivement aux pluies intenses et aux crues soudaines ont été récemment mis en service en France par Météo-France et le Schapi (Service central d'hydrométéorologie et d'appui à la prévision des inondations, ministère

de la Transition écologique) : APIC (Avertissement pluies intenses à l'échelle des communes) en 2011, et Vigicrues Flash en 2017. Ces systèmes produisent des avertissements automatiques basés sur les observations de pluie en temps réel (radars météorologiques), et sur l'évaluation du risque de crues sur certains cours d'eau. Aujourd'hui, ils n'offrent pas encore une couverture géographique généralisée sur le territoire français, et ne fournissent pas d'information concernant les enjeux exposés. De plus, leurs capacités d'anticipation restent limitées, puisqu'ils n'intègrent pas de prévision des pluies pour les heures à venir.

Le projet de recherche PICS (pics.ifsttar.fr) a pour objectif d'explorer des pistes d'évolution de ces outils opérationnels. Il vise à concevoir et évaluer des chaînes de prévision innovantes,
<figure><img src="image_4.png" /></figure>

SCIENCE

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 1. : Schéma synthétique illustrant le contenu du projet PICS</figcaption></figure>

permettant d'identifier les phénomènes pluvieux et les risques de crues associés, avec jusqu'à trois à six heures d'anticipation, et de fournir directement une estimation des zones inondées et des impacts possibles sur le territoire. Cet objectif nécessite de mobiliser et faire progresser les connaissances et les savoir-faire actuels sur plusieurs aspects :

* la prévision des précipitations intenses dans l'intervalle d'anticipation 0-6 h (prévision immédiate) et la représentation des incertitudes de cette prévision ;

* la prévision des débits de crue sur les petits cours d'eau (jusqu'à environ 500 km² de surface drainée) à partir de modèles hydrologiques pluie-débit ;

* la modélisation hydraulique « automatisée » pour fournir des scénarios d'inondation suffisamment précis pour un grand nombre de petits cours d'eau ;

* enfin, l'évaluation des impacts dans les zones inondées à partir de la connaissance a priori de l'exposition des biens et des infrastructures.

Sur chacune de ces problématiques, des avancées significatives ont été réalisées au cours des dernières années par les différentes équipes impliquées dans le projet : CCR (Caisse centrale de réassurance), Cerema (Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement), CNRM (Centre national de recherches météorologiques), Géosciences Rennes, IGE (Institut des géosciences de l'environnement), INRAE (Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'Environnement), Schapi, et l'université Gustave Eiffel (équipe coordinatrice du projet).

Ces savoir-faire sont utilisés dans le projet pour concevoir, appliquer et tester des chaînes de prévision répondant aux objectifs visés (figure 1). Les travaux conduits consistent notamment à (1) préparer et établir un couplage approprié des différentes méthodes, (2) évaluer la complémentarité des différentes étapes de modélisation et identifier les principaux facteurs limitants (données d'entrée, modèles mobilisés, etc.), et (3) adapter les chaînes proposées pour répondre au mieux aux besoins opérationnels. Ceci est rendu possible grâce à la collaboration de partenaires issus de différents domaines scientifiques (métorologues, hydrologues, hydrauliciens, géographes, sociologues), et de différents acteurs

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 2. : Exemple de prévision d'ensemble des débits permettant de représenter l'incertitude en fonction de l'échéance temporelle - © Maryse Charpentier-Noyer, Université Gustave Eiffel</figcaption></figure>
opérationnels formant un groupe
utilisateurs (services de prévision
des crues, gestionnaires de crise,
services de secours, assureurs,
gestionnaires d'infrastructures).
Plusieurs tâches se positionnent
en amont de l'expérimentation
de façon à améliorer, adapter
et évaluer les incertitudes des
différents modèles à intégrer
dans ces chaînes de prévision.

MIEUX ANTICIPER LES PLUIES
INTENSES ET LES DÉBITS DE CRUE

Le projet vise en premier lieu à
mieux anticiper la formation des
crues. Cet objectif est poursuivi
en travaillant en parallèle sur la
capacité à prévoir les pluies et la
capacité à représenter la réponse
en débit des bassins versants.

Le projet étudie notamment
l'utilisation de prévisions de pluie
à très courte échéance (0-6h). Ces
prévisions sont issues des derniers
modèles opérationnels de Météo
France (Arome Pl, pour « prévision
immédiate »), ou bien de méthodes
plus exploratoires, permettant
d'une part de mieux combiner les
prévisions météorologiques avec
les dernières observations radar, et
d'autre part de mieux représenter les
incertitudes en fournissant plusieurs
scénarios de pluie plausibles
(prévision dite d'ensemble). La figure

2 présente un exemple de prévision
des débits de crue obtenue à partir
d'une prévision d'ensemble des
pluies : les différentes évolutions
possibles du débit représentent
l'incertitude sur la prévision.

Les modèles hydrologiques pluie-
débit, permettant de simuler les
débits de crue en fonction de la
pluie prévue et de l'état d'humidité

des sols, font également l'objet
d'un effort particulier. La mise en
œuvre de ces modèles est en effet
particulièrement délicate sur les
petits cours d'eau, qui ne sont pas
equipés de stations d'observation
des débits permettant d'ajuster au
mieux la réponse des modèles à la
réalité observée. Des méthodes sont
développées dans le projet pour

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 3. : Comparaison des zones inondées et des hauteurs d'eau simulées et observées, pour la crue de l'Aude du 15 octobre 2018 © Nabil Hocini, Université Gustave Eiffel</figcaption></figure>

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 4. : Exemple de simulation des dommages aux biens assurés pour les crues de l'Aude du 15 octobre 2018 - © Jean-Philippe Naulin, CCR</figcaption></figure>
<figure><img src="image_9.png" /></figure>

permettre aux modèles d'exploiter
au mieux les rares mesures de débits
disponibles dans une même région,
de façon à mieux appréhender le
comportement des petits cours
d'eau non instrumentés, et à mieux
s'adapter aux différentes situations
génératrices des crues soudaines.

MIEUX CONNAÎTRE ET
REPRÉSENTER LES ZONES
INONDABLES

Le projet PICS inclut également
le développement de méthodes
innovantes pour l'estimation des
zones inondables, sur les petits
cours d'eau pour lesquels aucune
cartographie n'est disponible. Des
méthodes de calcul automatisées,
fonctionnant à partir d'une
description de la topographie limitée
à un modèle numérique de terrain
(comme le RGE Alti de l'IGN), sont
expérimentées. L'objectif est de
pouvoir appliquer ces méthodes
sur un grand nombre de cours
d'eau moyennant des coûts de mise
en œuvre raisonnables. Le projet
permet de comparer plusieurs
méthodes de cartographie répondant
à cet objectif, du point de vue de la
précision de l'information obtenue
concernant les zones inondées, et
les hauteurs d'eau/vitesses associées
(cf. figure 3). Une fois mises au
point, ces méthodes permettront,
par exemple, de disposer de
scénarios d'inondation variés
correspondant à différentes périodes
de retour des crues, et ce pour
l'ensemble des petits cours d'eau
d'une région. En parallèle, le projet
vise également à développer des
méthodes de cartographie destinées
à représenter les phénomènes de
ruissellement localisés sur les très
petits bassins versants urbains, qui
ne comportent pas de cours d'eau
permanents identifiés, mais des
fonds de talwegs pouvant néanmoins
constituer des zones inondables
potentiellement dangereuses.

INTÉGRER LES ENJEUX ET
ÉVALUER LES RISQUES

Le projet s'attache enfin à qualifier
les risques associés aux inondations
prévues. Beaucoup de petits
cours d'eau se situent, en effet,
dans des zones peu occupées ou
peu urbanisées, ce qui limite de
fait l'exposition à l'inondation. À
l'inverse, certains de ces cours d'eau
traversent des tissus urbains denses
ou des bassins fortement peuplés.
L'intégration d'une évaluation
des risques dans une chaîne de

prévision hydrométéorologique
peut donc présenter une grande
utilité lors de la gestion de crise, tout
particulièrement pour des acteurs
ne possédant pas une connaissance
locale détaillée des enjeux présents
sur les bassins versants en crue.
Plusieurs méthodes sont mises en
œuvre pour évaluer directement
ces enjeux : analyse de l'exposition
et du comportement prévisible de
la population face au phénomène,
modélisation de la sinistralité sur
les biens assurés (cf. figure 4),
évaluation des risques de coupures
d'infrastructures de transport.
Des indicateurs synthétiques sont
généralement étudiés de façon à
représenter l'intensité de la crise
en fonction du type d'enjeux et
d'infrastructures exposés.

ÉVALUER LES PERFORMANCES
DE CHAÎNES DE PRÉVISION DE
« NOUVELLE GÉNÉRATION »

En fin de projet, les différentes
méthodes précitées seront
combinées de façon à former de
véritables « chaînes de prévision »,
dont la pertinence sera évaluée
au regard des besoins exprimés
par les membres du groupe
utilisateurs. L'évaluation sera basée
sur le rejeu de quinze événements
sélectionnés dans quatre secteurs
géographiques (figure 1), ce qui
permettra également d'apprécier
l'applicabilité ultérieure à une échelle
régionale ou nationale en temps réel.
Un aspect critique du projet est la
capacité à valider les résultats des
chaînes de prévision proposées en
termes d'impacts prévus, mais aussi
de débits et zones inondées estimés.
Un effort particulier est donc réalisé
pour collecter et mettre en forme des
données de validation appropriées
et variées, relatives à toutes les
étapes des chaînes de modélisation
(débits, inondation et impacts) sur les
evénements d'évaluation retenus.

QUELLES RETOMBÉES
SUITE AU PROJET ?

Du point de vue scientifique,
le projet va permettre de faire
progresser les méthodes de prévision
des crues soudaines et de leurs
impacts, et de mieux évaluer les
performances de ces méthodes.
D'un point de vue opérationnel,
le projet aidera les différents
acteurs impliqués dans la gestion
des crues soudaines (notamment
ceux mobilisés dans le groupe
utilisateurs du projet) à se doter
d'outils d'anticipation plus efficaces.

Les résultats obtenus pourront par
exemple : faciliter des évolutions
futures du service Vigicrues Flash
dédié aux crues soudaines ; aider
à promouvoir l'utilisation de
prévisions hydrométéorologiques
par les gestionnaires de crise ;
aider les gestionnaires d'ouvrages
et d'infrastructures à produire
des prévisions adaptées à leurs
problématiques ; améliorer la
capacité des sociétés d'assurance et
de réassurance à agir efficacement
après chaque événement, en
anticipant le niveau de sinistralité.

REMERCIEMENTS

La réalisation du projet PICS est
rendue possible grâce à une
subvention de l'Agence nationale
de la recherche (convention
attributive d'aide n°ANR-17-
CE03-0011). Le projet est
intégré au programme HyMeX
(www.hymex.org) sur le cycle
de l'eau et les phénomènes
climatiques extrêmes en
Méditerranée. Il s'insère dans
la thématique de prévision
hydrologique d'ensemble
de l'initiative internationale
HEPEX (www.hepex.org).

Nous adressons également nos
remerciements aux membres
du groupe utilisateurs qui ont
accepté de s'impliquer dans ce
projet : Axa Global P&C, CNR,
EDF-DTG, Predict services, SNCF
Réseau, Tenevia, Willis Re, Ville
de Cannes, Ville de Nîmes,
Nîmes métropole, Syndicat
d'aménagement du bassin de
l'Arc (SABA), Syndicat mixte de
l'Argens, Syndicat mixte des
milieux aquatiques et des rivières
- EPTB de l'Aude (SMMAR),
DDTM de l'Aude (mission RDI),
Mission Arc Méditerranéen,
Ministère de l'Intérieur -
DGSCGC, SDIS du Gard, SPC
Grand Delta, SPC Méditerranée
Ouest, SPC Méditerranée Est.

<figure><img src="image_10.png" /></figure>