Modélisation numérique et gestion du risque inondation en milieu urbain sur base de modèles topographiques à haute résolution

Dans le cadre général des grands événements récurrents d'inondation enregistrés à travers le monde et en Europe en particulier, des cartes d'inondation représenteraient un outil de grand intérêt pour les décideurs en matière d’aménagement du territoire mais aussi pour les compagnies d'assurance afin d’évaluer les risques liés à l'inondation ou encore pour permettre une gestion de crise efficace sur le terrain. Dans ce but, des cartes complètes et précises sont nécessaires pour différents événements de probabilités données.
En Belgique, début 2003, suivant une décision du gouvernement wallon, le modèle d’écoulements à surface libre WOLF2D a été officiellement choisi pour calculer des cartes d'inondation sur 800 kilomètres de cours d’eau en région wallonne en utilisant un modèle numérique de terrain à très haute résolution. Les résultats de ces calculs ont, par la suite, été utilisés par l'administration wallonne afin de concevoir la carte d’aléa inondation sur l’ensemble du territoire.
Le modèle hydraulique employé est intégré dans la suite logicielle WOLF, qui est développée depuis plus de dix ans à l'Université de Liège. Basée sur la formulation classique des équations en eaux peu profondes, sa discrétisation en volumes finis permet de traiter tout écoulement composé de mailles sèches et mouillées tout en assurant exactement la conservation du volume. Le caractère multiblocs du logiciel permet de modéliser des raffinements locaux du maillage au niveau des centres urbains tout en conservant, si nécessaire, des maillages plus lâches dans les grandes plaines inondables. Par ailleurs, des procédés de raffinement automatique du maillage permettent d’accélérer fortement les temps de calcul. Un modèle moyenné de turbulence type k-ε peut également être employé et renforce ainsi les potentialités du modèle face aux écoulements complexes.
Une interface permet en outre de gérer l’ensemble des procédures de pré et post processing nécessaires à la conception des modélisations et à l’interprétation des résultats. Les opérations d'importation et d'exportation sont facilement réalisables vers la plupart des outils SIG classiques. Différentes couches de cartes peuvent être manipulées pour analyser les informations relatives à la topographie, à l’occupation du sol, à la densité de la végétation ou encore aux champs hydrodynamiques. Grâce à l'utilisation de modèles topographiques de haute résolution (1 point par mètre carré) disponible sur le lit principal comme sur les plaines d'inondation des cours d’eau étudiés, des modélisations basées sur des maillages composés de cellules carrées de 2m x 2m ont été réalisées notamment au droit des centres urbains traversés par les rivières.
Le modèle hydraulique a été intensivement validé par des comparaisons avec des observations lors d’événements récents. L'incertitude globale du modèle s'est avérée inférieure à 10 centimètres en termes de surface libre et permet de décrire l’inondation rue par rue et maison par maison.