Inondations : les outils INRAE de surveillance des crues

En France, 21 000 km de cours d’eau sont surveillés 24 heures sur 24 par le Service central d’hydrométéorologie et d’appui à la prévision des inondations (Schapi)¹ grâce au service Vigicrues. S’appuyant notamment sur les débits mesurés dans les cours d’eau, ce service produit une carte de vigilance des crues, actualisée au moins deux fois par jour. Il permet de connaître les niveaux des cours d'eau, de les comparer à des niveaux de référence, et de prévoir leur évolution dans les prochaines heures. Avec ce système, l’Etat surveille un territoire qui concerne 75 % de la population exposée au risque inondation.

Mais plus de 100 000 km de cours d’eau restent « hors surveillance ». C’est pour pallier ce manque que les scientifiques d’INRAE, en collaboration avec Météo-France et le Schapi, ont développé la méthode AIGA². « Notre but était de répondre au besoin d’anticipation des crues sur les bassins versants³qui ne sont pas équipés de stations de mesure, mais qui présentent néanmoins des enjeux à protéger : population, infrastructures… Nous devions donc imaginer une méthode de surveillance spécifique à ces territoires », explique Catherine Fouchier, chercheuse en hydrologie au sein de l’unité RECOVER d’INRAE.

Une méthode conçue comme un outil d’aide à la décision en situation de crise

Ne disposant pas d’information de débits pour ces cours d’eau, les scientifiques ont conçu une méthode qui utilise les données de pluie fournies en temps réel par les radars météorologiques de Météo-France. Leur atout : fournir des données de pluie sur l’ensemble du territoire national, avec une précision du km². A l’aide d’un modèle hydrologique simple appartenant à la famille des modèles GR développés par INRAE, ces quantités de pluies observées sont transformées en débits dans les cours d'eau. Conçue comme un outil d'aide à la décision en situation de crise, destinée aux décideurs et aux gestionnaires, la méthode AIGA a la particularité de fournir non pas la valeur du phénomène (quantité de pluie ou débit) mais d’afficher son caractère inhabituel ou non. Pour cela, les données obtenues en temps réel (pluie radar observée et débits modélisés) sont comparées à des valeurs seuils, calculées au préalable pour différentes périodes de retour⁴, ce qui permet de qualifier la gravité du phénomène à venir. Il est ensuite possible de délivrer des avertissements sur le dépassement de ces valeurs seuils.

Des outils exploités en routine sur le territoire

Sur la base de la méthode AIGA, trois outils opérationnels ont été développés et sont aujourd’hui utilisés en routine, à l’échelle nationale pour les deux premiers, et spécifiquement sur la région Provence-Alpes-Côte d’Azur pour le troisième :

• le dispositif APIC⁵, déployé depuis 2011 et géré par Météo-France, fournit aux 9800 communes abonnées et aux services de l’Etat (préfectures), des alertes en temps réel, par mail, SMS ou message vocal, sur le caractère exceptionnel des pluies à l'échelle communale 

• l’outil Vigicrues Flash, disponible depuis 2017 et géré par le Schapi, fournit aux 1400 communes abonnées, des alertes en temps réel (par mail, SMS, message vocal), mises à jour toutes les 15 minutes, sur le caractère inhabituel des débits (calculés à partir des pluies radar). Le dispositif permet ainsi d’anticiper les crues rapides des cours d’eau non couverts par Vigicrues ; il est disponible sur près de 15 000 communes en métropole ;

• l’outil RHYTMME⁶, développé par INRAE et Météo-France et déployé depuis 2016 en région PACA, est une plateforme internet de services cartographiques qui permet aux 170 structures utilisatrices (collectivités, services de l’Etat) de suivre en temps réel les événements intenses grâce aux cartes élaborées par la méthode AIGA.

Améliorer encore les dispositifs d’anticipation des crues

Toujours en collaboration avec le Schapi, les scientifiques d’INRAE continuent de faire progresser le modèle hydrologique mis en œuvre dans la méthode AIGA afin d’élargir son potentiel opérationnel et de mieux répondre aux besoins des acteurs de la gestion du risque sur le territoire. « Nous travaillons sur plusieurs pistes pour repousser les limites de la méthode. Nous voudrions, par exemple, intégrer la neige dans notre modèle, car la version actuelle repose uniquement sur les précipitations sous forme de pluie. Il deviendrait alors possible d’étendre son utilisation aux bassins versants concernés par des apports neigeux, et qui ne peuvent pas bénéficier de l’outil aujourd’hui », commente la chercheuse.

Et d’autres pistes sont à l’étude, comme l’utilisation de prévisions de pluie en complément des observations de pluie, ce qui permettrait d’améliorer encore les délais d’anticipation des crues. Ou encore la prise en compte de la vulnérabilité des biens et des infrastructures, un axe investigué lors d’une thèse récente et poursuivi actuellement dans le cadre du projet ANR PICS⁷ ; introduire ce paramètre dans la méthode AIGA permettrait de qualifier une crue en cours non seulement selon son intensité, mais aussi selon les dommages qu’elle est susceptible d’engendrer sur le territoire.

¹ Le Schapi est un service de la direction générale de la prévention des risques (DGPR) du ministère chargé de l’Environnement.

² AIGA : Adaptation d'Informations Géographiques pour l'Alerte en crue

³ Un bassin versant est un territoire délimité par les lignes de relief les plus hautes et qui draine chaque goutte d’eau qu’il reçoit vers un exutoire, un cours d'eau ou la mer.

⁴ La période de retour caractérise le temps statistique entre deux occurrences d'un phénomène (crue, pluie) d'une intensité donnée. Une crue de période de retour de 100 ans désigne une crue qui a 1 chance sur 100 de se produire chaque année.

⁵ APIC : Avertissements Pluies Intenses aux Communes

⁶ RHYTMME : Risques Hydrométéorologiques en Territoires de Montagne et Méditerranéens

⁷ Le projet PICS, financé par l’Agence nationale de la recherche, vise à élaborer une chaîne intégrée de prévision immédiate des impacts des crues soudaines.