Simuler des inondations avec ArcGIS Pro

Les inondations constituent une menace croissante pour les zones urbaines et rurales, En partenariat avec rendant indispensable l’utilisation de modèles de simulation pour évaluer les risques et anticiper les impacts. Depuis ArcGIS Pro 3.3, Esri propose des outils avancés permettant de simuler des scénarios d’inondation, un processus essentiel pour les urbanistes, hydrologues et gestionnaires de territoires. Dans ce pas-à-pas, nous vous proposons de configurer et réaliser une simulation d’inondation avec ArcGIS Pro, de la préparation des données à l’analyse des résultats, en passant par la visualisation cartographique.

Pas-à-Pas réalisé par Valentine Jacob (Esri France), en partenariat avec le blog arcOrama.fr

1- La première étape consiste à réunir toutes les données essentielles pour simuler une inondation de manière réaliste. Ces données incluent le Modèle Numérique de Terrain (MNT) pour la topographie, les informations météorologiques comme les précipitations prévues, ainsi que les données sur l’occupation des sols, comme la couverture végétale ou les zones imperméables. Les données de bâtiments sont également importantes, car elles permettent d’évaluer l’impact de l’inondation sur les infrastructures et de simuler des obstacles potentiels au ruissellement. Une attention particulière doit être portée à la qualité et à la précision de ces données pour obtenir des résultats de simulation fiables et exploitables. Assurez-vous de vérifier la source et l’actualité de chaque jeu de données avant de poursuivre.

2- Vous pouvez maintenant configurer votre projet dans ArcGIS Pro. Commencez par créer un nouveau projet dédié à la simulation d’inondation afin de regrouper toutes les données, analyses et sorties dans un seul espace de travail. Cela facilitera la gestion et l’organisation des différents éléments du projet. Définissez ensuite l’emplacement du dossier de projet pour sauvegarder automatiquement les fichiers générés et les résultats. Il est recommandé de structurer les sous-dossiers pour séparer les données brutes, les traitements intermédiaires et les résultats finaux.

3- Préparez votre Modèle Numérique de Terrain (MNT) en représentant la topographie de la zone d’étude. C’est une étape essentielle pour capturer les comportements de ruissellement. Assurez-vous que le MNT est prêt pour la simulation en le nettoyant de toute anomalie qui pourrait générer des erreurs. Intégrez les données de bâtiments et infrastructures à votre disposition. Les outils de simulation les prennent en compte lors de leurs calculs. Ainsi la simulation prendra en compte ces objets qui tiennent lieu d’obstacles, mais aussi de zones où la surveillance doit être accrue, puisque les bâtiments font souvent partie des zones prioritaires à protéger.

4- Passons maintenant à la configuration du modèle hydraulique de base en définissant les flux d’eau initiaux et les conditions générales du terrain. Le paramètre minimum requis est la quantité d’eau en entrée, qui peut être ajustée pour simuler différents niveaux d’inondation. L’apport d’eau peut aussi être simulé depuis une source générant un débit horaire. Dans le panneau de configuration de la simulation, vous pouvez affiner les précipitations en ajoutant des pauses ou en ajustant le volume d’eau de pluie pour simuler des variations d’intensité. D’autres paramètres peuvent être intégrés selon la connaissance de la zone étudiée. Par exemple, vous pouvez définir le taux d’évaporation des sols en fonction de vos données ou ajouter un raster d’infiltration, souvent basé sur une analyse des sols.

5- Lancez maintenant une première simulation en utilisant le modèle de base, les données de terrain et le scénario de précipitation défini. Cette simulation préliminaire, qui nécessite une licence ArcGIS Pro Advanced ainsi que des ressources GPU importantes pour gérer les calculs complexes, permet d’obtenir une première vue d’ensemble des comportements d’écoulement et des zones potentiellement inondées.

6- Après cette première simulation, vous pouvez analyser les résultats pour identifier les zones critiques où l’eau s’accumule ou déborde, comme les vallées et les zones basses. Utilisez les outils d’analyse d’ArcGIS Pro pour visualiser les hauteurs d’eau et les vitesses d’écoulement dans ces zones afin de repérer les emplacements où des infrastructures comme des barrages ou des canaux pourraient réduire les risques. En identifiant rapidement les points faibles du modèle, comme les zones de stagnation ou les concentrations d’eau inattendues, vous pourrez mieux planifier les étapes suivantes et ajuster les paramètres hydrauliques ou intégrer des infrastructures pour améliorer la précision des simulations.

7- Introduisez des éléments de contrôle de l’eau tels que des barrages, canaux de drainage, ou autres infrastructures dans les zones critiques identifiées. Configurez chacun de ces éléments dans le modèle pour influencer les flux d’eau en redirigeant ou en réduisant l’accumulation dans certaines zones, en tenant compte des caractéristiques des infrastructures.

8- Réitérez la simulation avec les infrastructures ajoutées pour observer leur impact sur les flux d’eau et les hauteurs d’inondation dans les zones critiques. Comparez les résultats avec ceux de la première simulation pour vérifier si les points problématiques ont été atténués et si les infrastructures apportent les améliorations attendues.

9- En fonction des résultats, ajustez les scénarios de précipitation en augmentant, diminuant ou modifiant les intensités pour simuler divers cas, comme des événements climatiques extrêmes. Relancez la simulation pour voir comment les infrastructures et le modèle répondent à ces nouvelles conditions, en notant les changements observés dans les zones à risque. Sur la base des itérations précédentes, ajustez les paramètres du modèle hydraulique ou modifiez les caractéristiques des infrastructures, comme les dimensions des canaux ou la hauteur des barrages, pour mieux gérer les écoulements. Continuez à itérer jusqu’à obtenir un modèle stable, où les zones à risque sont réduites ou gérées de manière satisfaisante selon les différents scénarios testés.

10- Lorsque la simulation atteint un équilibre satisfaisant, compilez les résultats finaux sous forme de cartes illustrant les zones inondées, les hauteurs d’eau et l’impact des infrastructures. Exportez les cartes et les analyses pour les partager avec les parties prenantes, et présentez les solutions possibles grâce aux infrastructures modélisées. Ces différentes étapes permettent d’obtenir un modèle d’inondation adapté, en itérant sur les points critiques et en intégrant des infrastructures pour voir leur impact sur la réduction des risques. Cela assure un modèle évolutif et plus robuste pour la gestion des risques d’inondation.