Modélisation et optimisation des inondations urbaines avec une approche multicritères

par Mehdi Rezoug

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Zhi-Qiang Feng.

Le président du jury était Jean-Louis Batoz.

Le jury était composé de Philippe Dal Santo, Rani El Meouche.

Les rapporteurs étaient Ahmed Mébarki, José Vazquez.


  • Résumé

    Le risque d’inondations dans les zones urbaines a considérablement augmenté au cours des dernières décennies avec la croissance rapide de la population et le processus d’urbanisation à proximité des cours d’eau et des zones inondables. Afin de faire face à ce risque, différents acteurs se réunissent dans le but de proposer une solution d’aménagement du territoire, capable de le maîtriser au mieux. La solution proposée doit répondre à plusieurs objectifs de natures différentes (économiques, sociaux, politiques,…) qui sont le plus souvent contradictoires. Des outils numériques d’aide à la décision sont actuellement disponibles et fréquemment utilisés par les aménageurs pour les aider dans leurs choix d’une solution adéquate. Cependant ces outils se basent généralement sur des approches empiriques et l’efficacité des solutions proposées reste incertaine. Dans ce contexte, l’objectif des travaux réalisés au cours de cette thèse, consiste à développer une approche complémentaire aux outils d’aide à la décision en se basant principalement sur des méthodes numériques directes, telles que la modélisation 3D, la simulation numérique et l’optimisation multicritères. L’approche consiste dans un premier temps à coupler la modélisation géométrique 3D issue de Système d’Information Géographique « SIG » avec la modélisation en mécanique des fluides « CFD », afin de représenter le phénomène d’inondation urbaine avec une précision proche du réel. Cette étape permet de fournir une cartographie tridimensionnelle de différentes caractéristiques de l’inondation (Vitesses, Hauteur d’eau, étendue de l’inondation, …), et par conséquent localiser les différentes parties de la ville à aménager en priorité. Dans un second temps, en se basant sur les résultats obtenus dans la première partie, des stratégies d'optimisation multicritères sont mises en œuvre afin de trouver parmi une multitude de solutions proposées, représentant des projets d’aménagement, celle la plus convenable pour la situation étudiée, et qui satisfasse simultanément les différentes contraintes techniques, économiques et environnementales. Une telle approche permet aux décideurs à la fois d’accélérer leur procédure d’analyse du risque dans la zone urbaine et de les rassurer sur l’efficacité de la solution choisie face à ce risque.

  • Titre traduit

    Modeling and optimization of urban flooding with a multicriteria approach


  • Résumé

    The risk and impact of floods in urban areas has been increased in the last few decades as population and urbanization processes rapidly increase and subsequently more and more people and properties are being concentrated in flood-prone coastal zones and river flood-plains. To cope with this risk, different stakeholders meet in order to provide a land planning solution able of better managing the risk. The proposed solution must meet different kinds of objectives simultaneously (geographical, economic, social, political,...). These ones are often contradictory. Digital tools for decision support are currently available and commonly used by developers to help them in their choice of an appropriate solution. However, these tools are usually based on empirical approaches and the effectiveness of the proposed solutions is uncertain. In this context, the principal objective of this research working is to develop a complementary numerical approach to the tools of decision support based primarily on direct numerical methods, such as 3D modeling, numerical simulation and multi-criteria optimization. As a first step, the proposed approach consists to couple the geometric modeling, based on 3D data of GIS (Geographic Information System) , with the CFD modeling (Computational fluid dynamics) in order to represent the urban flooding scenario with an accuracy close to the actual . This step will provide a three-dimensional mapping of the different characteristics of the flood (velocity and height of water, the flood extent ...). Thus we can easily and quickly locate different parts of the city that will be developed in priority. As a second step, based on the results obtained in the first step, some advanced strategies of the multi-criteria optimization are implemented to find among a multitude of proposed solutions, representing the most suitable development projects for the situation studied, and meets the various technical, economic and environmental constraints. Such approach allows decision makers to both accelerate their process of risk analysis, in the urban area, and reassure the effectiveness of the chosen solution against this risk.

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  • Détails : 1 vol. (215 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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