Integrated assessment of the efficiency of protection systems against natural hazards in mountains

Texte intégral

(1)19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014. Evaluation intégrée de l’efficience des ouvrages de protection contre les risques naturels en montagne  Integrated assessment of the efficiency of protection systems against natural hazards in mountains Simon Carladous1,2,4. Jean-Marc Tacnet2. Corinne Curt3. Mireille Batton-Hubert4. 1. AgroParisTech 19, avenue du Maine 75 015 Paris. 2. Irstea – UR ETGR 3. Irstea – UR OHAX 4. ENSMSE 2, rue de la papeterie 3275, route Cézanne 158, cours Fauriel 38402 Saint-Martin d’Hères 13182 Aix-en-Provence F- 42023 Saint-Etienne. Résumé Les mesures de protection limitent les dommages directs et indirects dus aux phénomènes naturels en montagne. Pour décider des actions à mener, l’expert évalue leur niveau de performance technique mais doit aussi considérer la composante économique en évaluant leur efficience. Plusieurs méthodes d’aide à la décision permettent d’évaluer ces deux niveaux d’efficacité. Pour l’évaluation de l’efficience, l’application se limite à la mise en œuvre sur un cas d’étude théorique simplifié et la critique de la plus utilisée d’entre elles, l’Analyse Coûts-Bénéfices. Pour l’évaluation de la performance technique, un cas d’application réel de la méthode d’Analyse MultiCritères Hiérarchique, la plus simple des méthodes d’Aide MultiCritères à la décision, met en évidence ses limites. La prise en compte des échelles de décision et de l’imperfection de l’information reste un problème important. L’évaluation de l’efficacité des ouvrages de protection contre les risques naturels doit intégrer les différents niveaux d’efficacité, les différentes méthodes d’aide à la décision et les différentes méthodes de formalisation et de propagation de l’imperfection de l’information.. Summary Protection measures limit direct and indirect damages caused by natural hazards in mountains. To choose between possible actions, experts have to assess their technical performance but also economic aspects of the problem assessing their efficiency. Several decision-aid methods exist to assess these two effectiveness levels. To assess efficiency, the application is limited to implement to as theoretical study case and to criticize the most common method (Cost Benefit Analysis). To assess the technical performance, a real study case of Analytic Hierarchy Process, the simplest of MultiCriteria Decision Analysis methods, shows its limits. Considering decision scales and information quality remain two important issues. In the context of natural hazard in the mountains, protection measures effectiveness assessment has to integrate the different levels of this concept, the different aid-decision methods and the different methods of information quality formalization and propagation.. 1. Introduction Les phénomènes naturels en montagne (crues torrentielles, avalanches, chutes de blocs et glissements de terrain) constituent un réel danger pour les enjeux humains et matériels en raison de leur intensité et de leur soudaineté. Parmi ceux-ci, les écoulements torrentiels se différencient des inondations de plaine par la présence, dans l’écoulement, de matériaux solides, sous forme de particules, de blocs, etc. Par submersion, dépôts de matériaux, affouillements, impacts, ces phénomènes entraînent soit des dommages directs humains et matériels, soit des dommages indirects avec des conséquences distantes, principalement d’ordre économique. Les mesures de protection ont pour objectif de réduire le niveau de risque correspondant et peuvent être classées en deux catégories. Les mesures actives limitent le déclenchement du phénomène en zone de départ : par exemple, un dispositif de correction torrentielle a une capacité de rétention des matériaux. Les mesures passives limitent l’atteinte des enjeux en zone d’écoulement ou d’arrêt : une plage de dépôt stocke les matériaux jusqu’à sa capacité maximale tandis que les digues torrentielles limitent les débordements jusqu’à leur capacité de transit maximale. Les échelles de systèmes de protection sont variables avec un ensemble de dispositifs qui protège des éléments exposés, chaque dispositif étant composé de plusieurs ouvrages (cf Figure 1). Cette classification s’applique aux ouvrages de protection contre les autres phénomènes naturels de montagne. L’efficacité de ces différents systèmes est directement liée au niveau de protection des enjeux qu’ils assurent.. Communication 1B-1 Page 1 sur 10.

(2) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014. Figure 1. Plusieurs échelles et systèmes de protection dans un bassin versant torrentiel. L’Etat français, représenté par le MAAF1, est propriétaire de plus de 19000 ouvrages en forêts domaniales RTM2. Dans un contexte de vieillissement des ouvrages dont la construction peut dater du XIXème siècle et de limitation des budgets publics, des décisions doivent être prises pour choisir et définir les priorités d’intervention. Elles sont établies à l’échelle de chaque système pris individuellement mais aussi de plusieurs présents sur un territoire (vallée, région, national) (Carladous, 2013). Par le MEDDE3, l’Etat est également pilote de la mise en œuvre des mesures de gestion de l'occupation du sol, interrogeant sur la possibilité de construire à l'aval des ouvrages en garantissant la sécurité des biens et des personnes. Pour prendre ces décisions, l’évaluation du niveau d’efficacité des mesures de protection est essentielle. Cette évaluation repose sur trois composantes. Chaque système a une capacité fonctionnelle : volume de matériaux retenus, stockés, transités. Pour l’assurer, leur structure doit résister aux contraintes de sollicitation. Ces deux aspects conditionnent la performance technique des mesures. L’adaptation des méthodes de sûreté de fonctionnement a permis de proposer une première formalisation pour étudier la performance des barrages hydrauliques (Curt et al., 2011) et des dispositifs de protection contre les risques naturels en montagne (Tacnet et al., 2011). Cependant l’économie est aussi une dimension de l’efficacité : les enjeux sont économiques (valeur d’une habitation, d’une activité, etc.) et le niveau de performance est lié au coût d’intervention sur les ouvrages (construction, entretien, etc.) (Figure 2) (Carladous et al., 2014).. Figure 2. L’efficacité des systèmes de protection torrentiel dépend de 3 aspects : structurel, fonctionnel, économique.. Ministère de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt Restauration des Terrains en Montagne 3 Ministère de l’Ecologie, du Développement durable et de l’Energie 1 2. Communication 1B-1 Page 2 sur 10.

(3) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014 Si la notion de performance des ouvrages comprend l’efficacité (niveau d’atteinte des objectifs), l’efficience est le rapport entre l’efficacité atteinte et les ressources utilisées, ce qui intègre l’aspect économique (AFNOR, 2005). Différentes méthodes d’aide à la décision, de l’Analyse Coûts-Bénéfices (ACB) aux Aides Multi Critères à la décision (AMC), en passant par l’optimisation (ou Optimal Design), permettent d’évaluer cette efficience (Carladous et al., 2014). Cependant elles nécessitent de nombreuses informations et les phénomènes naturels en montagne sont caractérisés par un univers risqué et incertain (Tacnet, 2009). Dans ce contexte, l’imperfection de l’information peut être source de résultats contradictoires en appliquant par exemple une ACB : la pertinence économique d’une action peut être favorisée provoquant la décision de sa mise en œuvre et inversement (Carladous et al., 2014). Devant les limites de l’application de l’ACB au contexte des risques naturels en montagne, une approche conceptuelle de l’évaluation de l’efficience des systèmes de protection contre les risques naturels en montagne est proposée comme aide à la décision. Elle tient compte, selon les différentes échelles de systèmes de protection et de décision, de l’évaluation de la performance technique et des imperfections de l’information (Carladous et al., 2014). Cet article s’inscrit dans le cadre du développement de cet outil intégré d’aide à la décision. La section 2 rappelle le formalisme du risque naturel tenant compte de l’efficacité des ouvrages de protection puis l’état de l’art des méthodes d’aide à la décision permettant d’évaluer leur efficacité et leur efficience. Dans la section 3, nous présentons des applications à des contextes de décision différents de la méthode ACB et d’une méthode AMC et leurs limites respectives. Enfin, nous discutons des verrous, dont l’imperfection des informations, et aussi des perspectives associées à la combinaison avancée des méthodes et à leur mise en œuvre dans un contexte multi-échelles.. 2. Etat de l’art : Risque et évaluation de l’efficacité, de l’efficience des ouvrages Si l’efficacité des ouvrages de protection est avant tout structurelle et fonctionnelle, la notion de risque intègre aussi par nature, une dimension économique qui nécessite d’étendre l’évaluation de la performance technique (Carladous et al., 2014). Evaluation du risque naturel et de réduction par les mesures de protection Le risque naturel est communément défini comme la combinaison entre l'aléa, probabilité de dépassement d’un niveau d’intensité caractéristique du phénomène, et les dommages potentiels dépendant de la vulnérabilité (taux d'endommagement potentiel) (Figure 3). Découlant de la théorie de l'utilité espérée en environnement risqué (Von Neumann et al., 1953), le risque est évalué comme la valeur espérée des dommages (Erdlenbruch et al., 2008 ; Bründl et al., 2009 ; Eckert et al., 2012). Le mode de calcul appliqué du risque varie. Par exemple, le formalisme développé en France pour l'évaluation du risque dans le domaine des avalanches prend en compte l'ensemble de la distribution des probabilités p(y) du phénomène caractérisé par un critère d'intensité y. Chaque élément potentiellement exposé z est décrit par sa valeur zi le plus souvent établie sur l'échelle monétaire, son taux d'endommagement potentiel (ou vulnérabilité) V(zi,y) qui dépend de l'intensité du phénomène auquel il est soumis, son degré d'exposition q(zi). Le risque total Rw est la somme des risques individuels Rzi sur w qui rassemble l'ensemble des éléments exposés z (Figure 3) (Eckert et al., 2012).. Figure 3. Le formalisme du risque : des risques individuels au risque collectif et réduction du risque par un ouvrage. Dans la pratique, le calcul de cette intégrale est approché par discrétisation sur un nombre limité de scénarios de probabilité donnée. La méthode numérique utilisée en Suisse est celle des rectangles inférieurs tandis qu'elle est libre en France (Bründl et al., 2009 ; Erdlenbruch et al., 2008). Celle des trapèzes peut être proposée (Figure 3). Les mesures de protection (Figure 1), associées à des coûts de construction et d'entretien, diminuent le risque initial Rw(0) jusqu'à un risque résiduel Rw(d) (Figure 3) (Eckert et al., 2012 ; Bründl et al., 2009}. L'efficience de ces mesures est alors déterminée par comparaison du coût des mesures avec la réduction effective du risque (Rw(0)-Rw(d)). Cette dernière est directement liée à l’effet de la mesure, induite directement par son niveau de performance technique. Evaluation de l’efficience des mesures de protection L'Analyse Coûts-Bénéfices (ACB) est une méthode d'aide à la décision qui établit la solution de protection optimale parmi plusieurs envisagées (Figure 4). Pour chaque élément exposé z, le bénéfice dû à une action de protection correspond à la réduction du risque individuel Rzi. A ce niveau, la comparaison des coûts et des bénéfices pour plusieurs actions peut être envisagée selon le principe de l'optimum de Pareto aboutissant à une solution optimale unique. Comparer les ressources utilisées (coût) et la réduction du risque (bénéfices) nécessite de les évaluer selon la même échelle monétaire, excluant alors les éléments intangibles, non monétarisables. L'ACB est appliquée en France dans le domaine des inondations (Erdlenbruch et. Communication 1B-1 Page 3 sur 10.

(4) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014. al., 2008), en Suisse (Bründl et al., 2009) et en Autriche (BLFUW, 2009) pour tous les types de risques naturels. Selon les outils utilisés, les résultats peuvent varier (Carladous et al., 2014). Le contexte des risques naturels souffre de limites générales connues à son application et en révèle d’autres, plus spécifiques aux risques naturels en montagne (Carladous, 2013).. Figure 4. Principes généraux de l’ACB, limites générales et spécifiques aux risques naturels en montagne. Deux paramètres économiques sont à intégrer pour prendre en compte l’évolution monétaire dans le temps: l’horizon temporel n du projet et le taux d’actualisation qi. En France, les données nécessaires à la réalisation d’une ACB sont (Erdlenbruch et al., 2008 ; Carladous et al., 2014) : - pour évaluer le coût global C : le coût d’investissement initial CO et les coûts d’entretien et d’exploitation annuels Ci ; - pour évaluer le bénéfice global B, c’est-à-dire la réduction du risque : o les cartes d’aléas, en situation initiale, pour 4 scénarios de périodes de retour différentes (10, 30, 100 et 300 ans) ; o les cartes d’aléas tenant compte de l’effet de la mesure proposée, pour chaque solution et pour les mêmes scénarios ; une hypothèse forte est la stabilité du niveau de performance des solutions dans le temps ; o par type d’élément exposé, les courbes de vulnérabilité (taux d’endommagement potentiel) ou directement de dommages potentiel selon le niveau d’intensité du phénomène ; o la valeur monétaire de chaque élément exposé, à associer aux courbes de vulnérabilité. Le résultat de l’ACB est alors donné par deux indicateurs : la Valeur Actuelle Nette (VAN) de l’équation {1} est la différence entre le bénéfice et le coût ; le ratio B/C de l’équation {2} est le rapport du bénéfice sur le coût. 1. 𝑉𝐴𝑁 = −𝐶0 + ∑𝑛𝑖=1 (1+𝑞 )𝑖 [(𝑅𝜔 (0) − 𝑅𝜔 (𝑑)) − 𝐶𝑖 ]. {1}. 𝑖. 𝐵 𝐶. 1 (𝑅 (0)−𝑅𝜔 (𝑑)) 𝑖 𝜔 (1+𝑞𝑖 ) 1 𝐶0 +∑𝑛 𝑖=1 𝑖 𝐶𝑖 (1+𝑞𝑖 ). ∑𝑛 𝑖=1. =. {2}. L'optimisation ou Optimal Design propose une approche continue et améliore ainsi l'ACB en traitant un nombre infini de solutions potentielles et de scénarios d'aléas. Pour définir la solution optimale dans cet ensemble, le coût est minimisé pour une réduction du risque maximisée. L'application de cette méthode (analytique et numérique) a été réalisée sur un cas théorique, pour optimiser la hauteur d'une digue d'arrêt paravalanche protégeant un bâtiment (Eckert et al., 2012). Elle nécessite de disposer de modèles évaluant l'efficacité fonctionnelle et/ou structurelle de l'ouvrage. De plus, elle reste limitée au contexte de décision liée à l’optimisation du dimensionnement d‘un ouvrage selon un critère, sa hauteur pour ce cas d’application. Elle n’a pas été appliquée au contexte des ouvrages de protection contre les risques torrentiels ni au contexte de décision du choix d’une stratégie d’action à des échelles de bassin versant. Pour considérer des critères de natures différentes, les méthodes d'Aide Multi-Critères à la décision (AMC) comparent un nombre fini de solutions pour lesquelles ils sont évalués par l’intermédiaire d’indicateurs établis sur des échelles qualitatives ou quantitatives. Ces indicateurs identifiés, leurs évaluations sont agrégées soit totalement soit partiellement par surclassement de type ELECTRE. Ces méthodes visent à répondre à trois objets de décisions : choix, tri, rangement (Roy, 1985). Elles permettent une approche séquentielle qui peut s'adapter aux différentes échelles et contextes de décision. Par contre, l'application aux risques naturels et à l’efficience des mesures de protection en France reste partielle : pour les inondations, après définition et évaluation de critères indépendants, l'agrégation n'est pas réalisée (CGDD, 2012). Evaluation de la performance technique des mesures de protection La méthode AMC de type ELECTRE TRI (Roy, 1985) a été appliquée à l’évaluation de la performance technique des digues fluviales. Alors que cette méthode nécessite l’indépendance des critères d’évaluation, des liens fonctionnels sont inhérents à la démarche méthodologique qui permet leur définition. L’application de cette méthode n’a alors pas été poursuivie (Vuillet, 2012).. Communication 1B-1 Page 4 sur 10.

(5) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014 Les méthodes AMC d’agrégation totale n’ont pas été appliquées au contexte de risques naturels. Basées sur la théorie de l’utilité multiattribut (M.A.U.T) (Dyer, 2005), elles attribuent à chaque alternative ou solution l’évaluation d’un critère unique de synthèse. Contrairement aux méthodes de type ELECTRE, elles reposent sur une hypothèse critiquable de la transitivité de l’indifférence mais sont plus simples à mettre en œuvre. La fonction d’utilité est essentielle pour les méthodes d’agrégation totale : elle transforme des grandeurs réelles hétérogènes dans une mesure d’utilité commune sur laquelle va porter l’agrégation. L’analyse multicritères hiérarchique (AHP) (Saaty, 1980), la plus simple de ces méthodes, est basée d’une part sur la décomposition d’un problème de décision en critères hiérarchisés et d’autre part sur la synthèse et l’agrégation de poids affectés aux critères des différents niveaux de la hiérarchie. Les préférences entre critères s’expriment par les poids ω j issus de matrices de comparaison par paires entre critères d’un même niveau hiérarchique selon une échelle de ratio sémantique. L’agrégation des poids et de l’évaluation se fait de la racine vers les feuilles selon un principe qui s’apparente à une somme. pondérée. Figure 5. Principes de la méthode l’AHP selon le modèle critère-estimateur-solution (Tacnet, 2009). Les méthodes basées sur l’expertise permettent également d’établir un critère unique de synthèse en agrégeant des données et des informations de natures différentes (Akerka et al., 2009). Les modèles sont construits sur la base d’un recueil et une formalisation de l’expertise d’un ou plusieurs experts. Ils sont donc spécifiques de chaque domaine. Ces méthodes ont été appliquées à de nombreux domaines dont celui de la définition du niveau de performance technique des digues de protection contre les inondations fluviales (Figure 6) (Curt, 2008 ; Vuillet, 2012). Les phases principales de la démarche pour établir le modèle sont : préparation du recueil, structuration du modèle qui peut se baser sur une Analyse fonctionnelle suivie d’une Analyse des Modes de Défaillances et de leurs Effets (AMDE) pour définir les indicateurs à prendre en compte et leur mode d’évaluation, définition des différentes relations mathématiques entre variables sous forme de fonctions (maximum, minimum, somme pondérée, règles d’agrégation de type SI-ALORS), validation de la structure et des relations établies (Curt, 2008). Ainsi, un modèle hiérarchique peur être établi pour obtenir le critère de synthèse final (Figure 6). Si cette méthode offre les avantages de pouvoir reproduire l’analyse et le diagnostic menés lors de l’expertise et d’être aisément compris par les experts du domaine, les limites majeures se trouvent dans le temps de développement important et la nécessité de disposer de sources de connaissances.. Figure 6. Exemple de structure de modèle pour l’évaluation de la performance vis-à-vis d’un mode de rupture (Curt, 2008).. Communication 1B-1 Page 5 sur 10.

(6) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014. 3. Application des méthodes d’aide à la décision à différents contextes de décision L’évaluation de l’efficience des mesures de protection intègre l’évaluation économique mais nécessite de connaître le niveau de performance technique. Les contextes de décision varient selon les objets et les échelles. La méthode ACB a été appliquée à l’évaluation de l’efficience de différentes stratégies à l’échelle d’un bassin versant. Une AMC, l’AHP, a été appliquée à l’évaluation du potentiel de dérogation à la règle d’inconstructibilité à l’aval des ouvrages, lié à l’évaluation de leur performance technique. Application de l’ACB à un projet de protection contre les risques torrentiels (Carladous et al., 2014) Le cas d’exemple théorique se limite aux crues torrentielles qui menacent deux types d’enjeux : une route et des habitations. Trois solutions sont envisagées pour les protéger : un dispositif de correction torrentielle, une plage de dépôt ou des digues (Figure 7). En première étape, les coûts de la situation sans ouvrages et de chaque solution sont évalués. Chaque solution agit sur l'aléa et modifie les dommages induits. Pour la deuxième étape, quatre scénarios de période de retour (T = 10, 30, 100 et 300 ans) sont d'abord établis. Pour cela, trois classes d'intensité du phénomène sont définies : faible, moyenne ou forte. Pour la situation initiale, chaque solution et chaque scénario, les cartes d'aléas, imaginées pour ce cas d'étude, sont établies en figurant ces trois classes. L'influence de chaque solution sur le phénomène est analysée par comparaison avec la situation initiale. Un cas particulier concerne la rupture d'un ouvrage pouvant survenir pour divers scénarios et provoquer la modification de l'aléa (Figure 7). Les outils ACB n'intègrent pas spécifiquement ce scénario. En troisième étape, les dommages potentiels sont évalués pour chaque carte d'aléas (Figure 7). Plusieurs hypothèses sont faites pour évaluer ces dommages (Carladous et al., 2014). En quatrième étape, le risque est évalué en situation initiale Rw(O) et, pour chaque solution, en situation qui en tient compte Rw(d) (Figure 3). En dernière étape, pour chaque solution, les indicateurs de résultats de l'ACB (VAN, ratio B/C) sont calculés.. Figure 7. Cas d’application théorique simplifié – un bassin torrentiel, 3 solutions et évaluation des aléas selon les scénarios (Carladous et al., 2014). Sur la base des hypothèses formulées, la solution 2 obtient les meilleurs résultats (la VAN et le ratio B/C les plus élevés) mais la justification de sa pertinence économique dépend d’hypothèses fortes. Elle est par exemple plus élevée si l’horizon temporel n est considéré ou si les dommages potentiels initiaux sont pris élevés, en tenant compte notamment pour ces derniers de la valeur monétaire de la vie humaine. Or, considérer les solutions pertinentes économiquement revient à favoriser une décision dans le sens de leur mise en œuvre. Sur la base de cet exemple simple, on peut montrer l'influence de la variation des hypothèses. Augmenter le taux d'actualisation favorise la pertinence économique de chaque solution. Si les dommages potentiels sont sous-évalués (diminution du dommage maximal, de la valeur immobilière, etc.), cela peut conduire à la non pertinence économique de la solution étudiée. Une augmentation de 20% du coût de la solution 2, réaliste pour un chantier en montagne, rend les résultats comparables avec ceux de la solution 1. L'hypothèse de réduction de l'aléa par la solution technique demeure essentielle : une réduction de l'impact de la solution 2 (Figure 7) rapproche ses résultats de ceux des autres solutions.. Communication 1B-1 Page 6 sur 10.

(7) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014 Application de l’AHP pour définir les classes de dérogation à l’inconstructibilité à l’aval des ouvrages (Tacnet et al., 2014) L’objectif est de proposer un modèle d’aide à la décision de tri des ouvrages de protection contre les risques naturels, pour tous les phénomènes de montagne, en fonction de leur potentiel d’ouverture à dérogation aux principes généraux d’interdiction de construction à leur aval. Pour cela, pour chaque type d‘ouvrage, ce potentiel est défini selon quatre catégories : souvent, parfois, rarement, jamais. Sur la base de la méthode AHP décrite en Figure 6, un modèle général à deux niveaux de critères est proposé, les critères de niveaux 2 étant les critères dits terminaux faisant l’objet d’une évaluation. Deux types d’évaluation sont possibles à l’aide de notes brutes ou normalisées (Tacnet, 2009). Les démarches d’établissement du modèle sont semblables à celles décrites pour l’établissement des méthodes basées sur l’expertise. En première étape, le recueil des connaissances du groupe d’expert permet d’établir les indicateurs sur la base desquels les critères terminaux sont évalués. L’échelle d’évaluation doit être générique et le principe d’explicitation des notes établi. Une échelle de normalisation commune à l’ensemble des évaluations est proposée. Sur ces bases, les indicateurs proposés sont notés pour chaque ouvrage. En deuxième étape, l’établissement du modèle mathématique s’appuie sur la définition des préférences entre chaque critère, deux à deux. Cela permet d’établir le poids à affecter à chaque critère dans le modèle. En troisième étape, la validation du modèle doit être établie. Elle se base sur les résultats obtenus par le modèle comparés aux résultats attendus par le groupe d’expert. Pour ce faire, en fonction des résultats obtenus, des seuils minimum et maximum permettant d’établir chaque classe de dérogation. Dans le cadre du travail en groupe d’experts, trois modèles différents (JL, MB et Irstea) ont été proposés. Tous sont basés sur la même structure hiérarchique de critères et d’indicateurs, comme celui Irstea par exemple (Figure 8). Les échelles de normalisation et les structures de préférences proposées, c’est-à-dire les poids de chaque critère, varient. De même, les notes directes d’évaluation sont différentes pour chacun de ces modèles, car dépendant de chaque expert. Pour chaque modèle et échelle d’évaluation normalisée, les seuils de classes de validation varient.. Figure 8. Proposition de modèle hiérarchique Irstea. La validation de chaque modèle, avec les notes correspondantes, a été établie selon le tableau de la Figure 9. Un certain nombre de difficultés ou d’incohérences sont mises en évidence. Les nombres notés en bleu traduisent, pour un modèle donné, des incohérences entre les évaluations de deux ouvrages. Les nombres en rouge et en vert correspondent à un résultat respectivement surévalué et sous-évalué par rapport à l’objectif. La mise en œuvre pratique de cette méthode d’aide à la décision dans ce contexte se heurte à plusieurs difficultés : définition des critères terminaux évaluables, définition des indicateurs et des échelles d’évaluation basées sur l‘explicitation des connaissances, évaluations selon des notes, définition de l’échelle de normalisation, définition de la structure de préférence. Les choix établis pour chacun de ces points impliquent des résultats différents.. Communication 1B-1 Page 7 sur 10.

(8) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014. Figure 9. Tableau de synthèse pour validation des résultats normalisés. Synthèse : vers une intégration de méthodes qui s’appuient sur des indicateurs à évaluation imparfaite A ce jour, pour aider à la décision, l'efficacité d'un ouvrage est évaluée soit du seul point de vue de la performance technique sans tenir compte des aspects économiques (Vuillet, 2012) soit du point de vue de son efficience qui tient compte de l’effet des ouvrages sur l’aléa mais qui ne tient pas compte des aspects liés à sa performance technique globale. Une approche intégrée pouvant associer les différentes méthodes d’évaluation pourrait permette d’améliorer l’évaluation de l'efficacité des mesures de protection selon l’ensemble de ces aspects. Pour évaluer l’efficience des mesures protection, l'ACB est une méthode d'évaluation économique qui présente des limites (Figure 4) et dont les résultats varient selon les données d'entrée. Pour son application, l'évaluation préalable de l'efficacité fonctionnelle d'un ouvrage ou d'un dispositif reste indispensable mais ne s'avère encore que partiellement prise en compte : la défaillance de l'ouvrage n'est en effet pas considérée alors qu'elle influence les résultats, par modification de l'aléa à son aval (Figure 7). Pour évaluer la performance technique des ouvrages, la définition des modèles et leur calage par la méthode AHP reste un exercice pratique délicat malgré la simplicité du calcul mathématique. Par les cas d’application présentés, nous montrons que les méthodes d’aide à la décision s’appuient sur des indicateurs qu’il faut définir et évaluer. Or les formats et caractéristiques de ces indicateurs peuvent varier : observations visuelles, mesures instrumentales, mesures d’auscultation, données calculées numériques, etc. (Curt, 2008). L’application au contexte de la protection contre les risques naturels en montagne, univers incertain, nécessite donc la prise en compte de ces imperfections de l’information. Différentes méthodes permettent de propager cette imperfection : la théorie des probabilités comme pour les digues de protection (Vuillet, 2012), l’élicitation d’avis d’experts pour établir des probabilités subjectives potentiellement combinables aux observations via un modèle bayésien (Eckert et al., 2012), la théorie des possibilités et des nombres flous sont adaptées au contexte d’incertitude épistémique des phénomènes en montagne. Comme montré par l’application de l’AHP, les évaluations peuvent varier selon les experts. La fusion d’information permet de les combiner (Tacnet, 2009 ; Curt et al., 2011).. 4. Conclusion Pour proposer une aide adaptée aux décideurs chargés de la gestion des ouvrages, les experts et ingénieurs doivent disposer d'outils pour évaluer leur efficacité et leur efficience dans différents contextes. Les méthodes d'évaluation de la performance technique (analyse fonctionnelle, sûreté de fonctionnement) doivent alors être complétées par les mé thodes d'aide à la décision intégrant l'évaluation économique. Les exemples d’applications formalisent la méthode ACB, la plus utilisée en pratique pour évaluer l’efficience des mesures, et la méthode AHP, la méthode AMC la plus simple en terme de calcul mathématique. Ils identifient les verrous relatifs à une prise en compte intégrée de l'efficacité sur les plans structurels, fonctionnels et économiques. Le développement de cette approche, combinant à la fois les différentes méthodes d'aide à la décision et prenant en compte l'imperfection des informations, doit être mis en œuvre. Dans cet objectif, le choix différencié d'une méthode adaptée à l'échelle du système étudié pour évaluer l’efficience reste un verrou essentiel. A l'échelle d'un bassin d'enjeux, l'objet de décision est de définir quelle est la meilleure solution. L'AC B est utilisée classiquement sans prendre en compte les coûts et les dommages intangibles, ce que peut faire l'AMC. A un e échelle territoriale supérieure, le but, pour programmer les travaux, est de trier puis classer les actions pour définir des priorités d'intervention. Des méthodes d'AMC de type surclassement sont alors adaptées. Enfin, à l'échelle d'un dispositif ou. Communication 1B-1 Page 8 sur 10.

(9) 19e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de Fonctionnement - Dijon 21-23 octobre 2014. d'un ouvrage, en variante aux méthodes AMC ou ACB, l'Optimal Design permet, sous réserve de disposer des modèles fonctionnels, d'optimiser le dimensionnement du dispositif ou d'un ouvrage selon un nombre de variables limité. Pour l’évaluation de la performance technique des dispositifs, les limites de l’AHP ont été mises en évidence par un cas d’application. Les autres méthodes d’AMC de type surclassement pourraient également être appliquées. De même, les méthodes basées sur l’expertise pourraient permettre de développer des modèles qui explicitent mieux l’expertise dans la structure des modèles. Le développement de cette méthode intégrée est engagé dans le domaine de la protection contre les risques naturel en montagne mais reste à poursuivre. L’enjeu est, dans un premier temps, de définir, à travers des travaux en groupes d’experts, les critères pris en compte pour évaluer la performance technique des ouvrages, les indicateurs et échelles d’évaluation puis la structure mathématique du modèle. Dans un second temps, l’évaluation de cette performance devra être intégrée aux méthodes d’évaluation de l’efficience qui nécessitera également de caler les modèles sur la base travaux par groupes d’experts. Pour l’ensemble de ces méthodes d’aide à la décision, l’imperfection de l’information inhérente au contexte de la protection contre les risques naturels en montagne devra être qualifiée puis propagée. La combinaison des différentes méthodes de formalisation et de propagation de l’information sera proposée.. R e m e r c i e m e n ts Les auteurs souhaitent remercier le Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Energie (MEDDE), le Ministère de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt (MAAF) ainsi que le Projet Start-It Up (http://startit-up.eu) du programme InterReg Espace Alpin qui ont en partie financé ces développements..  Références Akerka K., Sajja, P., 2009, Knowledge-based systems, chapter Introduction to Knowledge-based Systems, Jones & Bartlett Publishers, pp.1-28 AFNOR, 2005, Norme française NF EN ISO 9000 – management de la qualité, Rapport technique, Association Française de Normalisation. BLFUW, 2009, Kosten-nutzen-untersuchungen im schutzwasserbau richtlnie. KNU gemäβ par. 3 abs. 2 ziffer 3 wbfg fassung, Rapport technique, Bunderministerium fur Land – und Forstwirschaft Imwelt und Wasserwirtschaft, Sektion Wasser. 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