Les modèles hydrauliques sont généralement considérés comme étant une représentation able des lits mineur et majeur dans la mesure où ils constituent une représentation physique cherchant à résoudre des équations de la mécanique des uides. Ce sont, eectivement, de bons modèles, comme le montrent les exemples présentés. Ils nécessitent néanmoins le plus souvent un calage du ou des coecient de Manning n qui s'eectue à l'aide d'images d'évènements passés sur la zone considérée ou de données locales d'occupation du sols et d'une table de correspondance. Les données morphologiques requises ne sont, de plus, pas toujours aisément disponibles, comme un MNT précis ou une série de sections transversales le long d'un tronçon. Ces dernières nécessitent des campagnes de terrain ou à défaut d'un MNT susamment précis, bien que celui-ci ne repré-sente pas toujours le prol avec précision, du fait de la diculté des LiDAR à pénétrer la surface de l'eau. En fonction du modèle utilisé, de la taille de la zone d'étude et de la résolution désirée, le temps de calcul peut être plus ou moins acceptable. Par exemple, le modèle LISFLOOD-FP avec onde diusante demandait un peu plus d'une heure et demie de calcul pour modéliser une zone de 5 km2, tandis que la version inertielle ne prenait qu'une minute et demie Bates et al.
(2010).
La taille de la zone d'étude, la résolution et la quantité des données ainsi que la complexité du modèle sont autant de facteurs qu'il faut prendre en compte si l'on souhaite développer un modèle fondé sur l'hydraulique, fonctionnant rapidement et avec peu de données. Si l'on souhaite développer des modèles compétents à grande échelle, il est donc nécessaire de diminuer la complexité des équations et potentiellement d'utiliser des MNT à mailles plus grossières.
De l'autre côté, les modèles conceptuels simpliés prennent une place croissante au sein de la modélisation des inondations. Leur simplicité structurelle ainsi que leur faible besoin en données (généralement, la topographie sut) permettent leur application sur un grand nombre de territoires, certains peu instrumentés et de moins en moins limités par la taille. Cependant, ces modèles sont très dépendants de la qualité du MNT utilisé et sourent visiblement d'une surestimation globale, notamment en amont des bassins. S'ils peuvent approcher les résultats de modèles hydrauliques pour certains tronçons, ils ont encore des dicultés à atteindre ces mêmes performances pour des tronçons complexes, urbanisés, plats ou avec présence d'ouvrages hydrauliques (digues, ponts...). L'ambition des modèles conceptuels simpliés n'est donc pas de remplacer les modèles hydrauliques, mais de cartographier l'aléa inondation sur des zones ou à des échelles où ces derniers ne peuvent pas être, ou n'ont pas encore été, utilisés, faute de données ou de temps.
Chapitre 2 - Méthodes usuelles pour la cartographie des zones inondables
Chapitre 3
Bases de données - Topographie, hydrométéorologie et cartographie
L'ambition de cette thèse étant de développer des modèles d'inondation simpliés, capable de cartographier les emprises en peu de temps et avec des données facilement accessibles, il est primordial de commencer par faire un état des lieux des données disponibles à partir desquelles nous chercherons à construire et valider nos modèles d'inondation. Ce chapitre traite ainsi de trois types de données utiles à la réalisation de ces modèles : les données topographiques, qui sont à la base des méthodologies développées et permettent d'obtenir une estimation plus ou moins ne de la géométrie des territoires modélisés, les données hydrométéorologiques, de pluies ou de débits, qui caractérisent les évènements que nous chercherons à reproduire, et les données cartographiques, qui sont des images d'évènements passés permettant de valider nos modèles par un exercice de comparaison.
3.1 Données topographiques - Modèles Numériques de Terrain
3.1.1 Présentation générale
Les données topographiques que nous utiliserons regroupent un ensemble de Modèles Nu-mériques de Terrain (MNT), qui sont des représentations spatialisées des altitudes d'un terrain donné. Ils peuvent être obtenus de diérentes manières : par technologie radar, LiDAR, à par-tir de courbes de niveaux, d'imageries aériennes ou satellites ou bien par relevés GPS etc. Ils prennent généralement la forme d'un raster : une matrice dont la position de chaque case cor-respond à un couple de coordonnées, dans une projection donnée, et dont la valeur est l'altitude de la zone ou du point concernés. Deux caractéristiques sont particulièrement importantes lors de l'utilisation des MNT : leur résolution horizontale et leur précision verticale. Il s'agit pour le premier des dimensions d'une case, qui peut être carrée ou rectangulaire, et pour la seconde de la précision des mesures d'altitude.
Tableau 3.1 Caractéristiques principales des MNT utilisés dans la suite de l'étude.
MNT Origine Résolution Alt. minimale Alt. maximale
SRTM NASA 100m 0 4664
EU-DEM EEA 25m 0 4495
RGE (BD TOPO) IGN 5m 44 386
BD ALTI IGN 25m 0 4798
Pour notre étude, nous avons principalement utilisé trois MNT, d'origines et de caractéris-tiques diérentes (Tableau 3.1). Les résolutions et précisions des MNT sont ainsi adaptées à la complexité des modèles, puisqu'il n'est pas forcément judicieux d'appliquer des modèles très
Chapitre 3 - Bases de données - Topographie, hydrométéorologie et cartographie
simpliés sur des données très précises. Le premier MNT sur lequel nous travaillerons est donc le MNT SRTM (Farr et al., 2007) de la NASA (National Aeronautics and Space Administration, Figure 3.1.a) et du METI (Ministry of economy, trade and industry, Government of Japan), avec une résolution horizontale de 100m nous permettant de développer notre première méthode en la testant sur n'importe quel territoire (voir Chapitre 4). Le second est le MNT EU-DEM1 de l'EEA (European Environment Agency, Figure 3.1.b), disponible sur une partie de l'Europe de l'ouest, de résolution 25 m et qui nous permettra d'aner notre premier modèle (voir Chapitre 5). Ensuite, le MNT RGE BD TOPO (IGN, 2013) de l'IGN (Institut national de l'information géographique et forestière, Figure 3.2), de résolution 5 m sera utile pour le développement de notre modèle hydraulique simplié, qui requiert une représentation plus anée de la géométrie de la zone étudiée (voir Chapitre 6). Bien que ce dernier MNT existe sur l'ensemble du territoire français métropolitain, nous n'y avons eu accès lors de cette thèse que sur le bassin versant du Loing, qui fera l'objet d'une étude privilégiée dans plusieurs chapitres de ce manuscrit. Enn, nous utiliserons le MNT de résolution 25m de la BD ALTI de l'IGN lors du dernier chapitre.
2e+05 4e+05 6e+05 8e+05 1e+06
1800000 2000000 2200000 2400000 2600000
(a)
0 250 500 750 1000 2500 4900
3200000 3600000 4000000 4400000
2000000 2200000 2400000 2600000 2800000 3000000 3200000 3400000
(b)
0 250 500 750 1000 2500 4900
Figure 3.1 MNT à grande échelle utilisés comme données topographiques d'entrée pour la modélisation des inondations : (a) SRTM disponible sur la France, (b) EU-DEM, disponible sur une partie de l'Europe occidentale. Les altitudes des MNT sont en mètres.
660000 680000 700000 720000
67200006740000676000067800006800000
50 100 150 200 250 300 350
1. Produced using Copernicus data and information funded by the European Union - EU-DEM layers.
3.2 Données hydrométéorologiques - Pluies, débits