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Thèse soutenue le 29 mars 2024

Hao-Ming Hsu
Directeur Thèse Polytech'Lab Philippe Gourbesville

Titre

Gestion du risque d'innondation dans les zones urbaines - Valeur ajoutée des automates cellulaires et de la modélisation à base d'agents

Résumé

Les inondations sont les catastrophes naturelles les plus courantes dans le monde, pouvant causer de graves dégâts humains et matériels, en particulier dans les zones urbaines. Par conséquent, la gestion du risque d'inondation est essentielle pour prévenir et réduire leur impact et gérer le risque d’inondation résiduel.
Cette étude a d'abord examiné plusieurs événements d'inondation historiques dans le monde, et en particulier dans les zones d'étude en France et à Taïwan. L'efficacité et les problèmes sur les cas d'applications ont également été analysés et résumés. Ensuite, puisque les modèles à base d'agents (ABMs) sont des outils idéaux pour simuler les actions, les réactions et les interactions d'individus autonomes et de l'environnement dans un système complexe, afin d'évaluer l'efficacité et les résultats des stratégies de réduction des risques d'inondation, cette étude a utilisé un ABM, Netlogo, pour analyser les interactions possibles du comportement humain et de l'environnement avec différentes stratégies. Un ABM couplé a été développé, combinant (i) un modèle d'évacuation, pour les simulations d'agents afin d'étudier un éventuel processus d'évacuation pendant une inondation, et (ii) un modèle d'écoulement de surface 2D d'automates cellulaires (CA), pour les simulations d'inondation. Plusieurs études de cas et tests de référence ont été sélectionnés pour vérifier les modèles et évaluer leurs performances. Le modèle d'évacuation pourrait générer des résultats plausibles du processus d'évacuation, et les résultats ont montré l'importance des cartes de risque/inondation et du timing des alarmes d'avertissement. Le modèle d'écoulement de surface CA 2D pourrait produire des résultats de modèle prometteurs, et les résultats ont montré un grand accord entre les prédictions du modèle et les observations en termes d'étendue de l'inondation, de niveaux d'eau et de vitesses d'écoulement calculées.
Ensuite, l'ABM couplé a été appliqué pour analyser la gestion communautaire des risques d'inondation dans la zone d'étude. Les résultats de l'ABM couplé ont révélé sa capacité à réaliser des simulations d'inondations et le potentiel de générer des résultats plausibles de l'interaction entre les crues, les stratégies d'intervention et le comportement humain pendant une innondation. Enfin, l'étude a proposé des applications possibles de l'ABM couplé et la faisabilité de l'intégration de l'ABM couplés et un Système d’Aide à la Décision (DSS). Malgré les avantages possibles dans divers domaines, il y a encore de nombreuses lacunes à combler à l'intérieur d'un point de vue structurel sur ce type d'approche et de modèles. Les questions les plus importantes concernant le fonctionnement du DSS étaient la manière de normaliser le format, la communication et l'interopérabilité entre les différents composants existants.
Les perspectives de cette étude visent à étudier et à améliorer la gestion existante des risques d'inondation, à sensibiliser le public aux crises et à améliorer la gestion communautaire des risques d'inondation.