Dans deux nouveaux articles, les ingénieurs civils explorent comment prendre des décisions en utilisant des données sociales quantifiables, directives économiques et environnementales.

C'est ce qu'on appelle un algorithme optimisé basé sur la durabilité. Il est conçu pour aider les gestionnaires des terres, urbanistes, les ingénieurs et les décideurs prennent des décisions sur les projets de génie civil. Nouveau pont? Vieux pont qui a besoin de nouvelles réparations ? Qu'en est-il du toit de l'école ou de l'aménagement du secteur riverain? Chaque projet a économique, facteurs environnementaux et sociaux à considérer.

« C'est une prise de décision basée sur les données - cela nous aide à chiffrer différents aspects d'un projet afin que nous puissions prendre collectivement des décisions plus éclairées, " a déclaré Brian Barkdoll, professeur de génie civil et environnemental à l'Université technologique du Michigan. « Nous pouvons discuter de la façon d'attribuer un chiffre, mais il existe des moyens, et une fois qu'il y a un numéro, ça peut être comparé. C'est une question de transparence dans les décisions."

Barkdoll a travaillé avec Hossein Tavakoli, doctorat candidat en génie civil et environnemental à Michigan Tech, pour mettre en place un algorithme d'optimisation basé sur la durabilité. L'algorithme et une étude de cas sur les biocarburants à base d'algues sont au centre de leur article publié dans le Revue internationale des sciences et technologies de l'environnement .

« Cela revient à dire que nous devons nous en soucier, " Barkdoll a dit, ajoutant que dans un deuxième article, publié dans River Research and Applications, son équipe s'est plongé dans un exemple particulier où la prise de décision est difficile :l'élévation du niveau de la mer. "Nous savons que les villes côtières sont en danger d'inondation, et il est également surprenant de voir comment cela affecte les rivières et les ponts en amont."

De l'énergie à l'eau en passant par la nourriture, les projets de génie civil ont un impact considérable sur les ressources naturelles. Barkdoll espère que les ingénieurs pourront relever le défi pour aider à prendre des décisions plus claires, sinon plus facile :« Les ingénieurs et les chercheurs obtiennent des informations et font des suggestions. Nous ne prenons pas les décisions mais si nous pouvons présenter des idées qui aident les décideurs à prendre de meilleures décisions, alors nous devrions le faire."

Durabilité algorithmique

À Barkdoll, le plus dur n'est pas les chiffres, bien qu'il dise qu'il y a beaucoup de nuances et de possibilités d'amélioration. Au lieu, le défi est un changement fondamental dans la façon dont les ingénieurs considèrent les projets.

Typiquement, la sécurité et le coût sont les priorités les plus élevées pour les projets de génie civil. Ce que Barkdoll tisse dans l'algorithme d'optimisation basé sur la durabilité prend en compte les coûts d'un projet sur une durée de vie.

« En tant qu'ingénieurs, nous proposons un certain nombre d'options et nous pouvons toujours fournir ce que les gens pensent qu'ils veulent - l'option la moins chère et la plus sûre - et présenter des alternatives qui tiennent compte non seulement du coût initial, mais également du coût d'un projet sur sa durée de vie et des coûts externalisés, " a déclaré Barkdoll.

Un exemple courant qu'il cite est celui des parkings :il semble facile de couvrir un espace et de le laisser tel quel, mais après comptabilisation des frais d'entretien, risque de ruissellement et d'inondation, émission de dioxyde de carbone, alors les gouttières standard et l'asphalte semblent moins attrayants par rapport à la mise en place d'un jardin pluvial, tranchées d'infiltration et bassins de biorétention.

L'idée est convaincante et en tant qu'ingénieur, Barkdoll voulait s'assurer que l'algorithme fonctionnait réellement. Alors lui et Tavakoli ont examiné de près les biocarburants fabriqués à partir d'algues.

Étude de cas :biocarburants à base d'algues

En utilisant un algorithme d'optimisation basé sur la durabilité, la clé est de regarder l'ensemble du cycle de vie d'un projet ou d'un processus en termes de technique, facteurs environnementaux et sociaux.

"Les résultats de cet algorithme montrent comment considérer tous les aspects de la durabilité ensemble n'est pas nécessairement la même chose qu'une décision prise sur la base de l'un de ces trois critères individuellement, " a déclaré Tavakoli. "Par exemple, si l'étude se situe dans une région en pénurie d'eau, le taux de consommation d'eau peut être considéré comme le facteur le plus important. Ou, si l'étude se situe dans une région à forte pollution atmosphérique, les émissions de polluants atmosphériques pourraient être considérées comme plus importantes.

Dans le cas des biocarburants à base d'algues, la meilleure réponse varie en fonction de l'emplacement, source des algues, l'économie et de nombreux autres facteurs pondérés. Prendre une décision à l'aide de l'algorithme est l'équivalent en génie civil de la médecine personnalisée, tout comme la génétique d'une personne, les habitudes et les médicaments font la différence, les nuances d'un projet énergétique aussi.

Étude de cas :Ponts et élévation du niveau de la mer

Mise à l'échelle à partir d'un seul projet, Les algorithmes d'optimisation basés sur la durabilité peuvent aider les décideurs à décomposer la complexité de problèmes épineux comme le changement climatique.

Dans leur article River Research and Applications, L'équipe de Barkdoll se concentre sur l'aspect technique de l'élévation du niveau de la mer. Outre les impacts côtiers, les rivières et les ruisseaux fluctuent également avec la montée des mers. Notamment, comme l'équipe l'a découvert, cela affecte la quantité de sédiments transportés par les rivières, qui affecte la pêche, contrôle des flux, érosion des berges et affouillement des ponts. Les océans montent, les rivières se remplissent, et la ruée vers la descente diminue, donc moins de sédiments peuvent se déplacer en aval.

Bien que cela puisse être utile dans certains cas, comme traiter moins de sédiments s'accumulant contre les barrages, les changements pourraient également rendre certains processus imprévisibles. L'affouillement des ponts est important et des rivières plus pleines dues à la montée des eaux pourraient érafler les bases d'infrastructures déjà affaiblies.

"C'est là que la prise de décision compte, " a déclaré Barkdoll. " Ces deux documents peuvent aider à utiliser un processus décisionnel plus large pour prendre des décisions concernant les bassins versants, rivières, ce que nous construisons sur eux et ce que nous ne construisons pas, si nous avons besoin ou non de digues plus élevées."

C'est un processus qui peut être appliqué encore plus largement. Les futures études de Barkdoll se penchent sur l'analyse d'autres défis du génie civil et de l'environnement comme le traitement de l'eau, distribution d'eau et stockage d'eau à l'aide d'algorithmes d'optimisation basés sur la durabilité. À la fin de la journée, les données sont grandes, l'impact est grand, les décisions sont monumentales et Barkdoll souhaite que les ingénieurs l'aident.