Lorsque Jude Kastens développait un nouveau modèle de cartographie des plaines inondables il y a plus de dix ans dans le cadre de sa thèse de doctorat à l'Université du Kansas, il visait à combler une lacune critique en matière d'information qui gênait souvent les autorités lors d'inondations majeures :le manque de données en temps réel, prédictions à grande échelle de l'étendue et de la profondeur des eaux de crue.

Sûr, des estimations détaillées des inondations sont essentielles pour que les gestionnaires d'urgence aient une connaissance suffisante de la situation pour fournir rapidement les bonnes ressources et informations aux communautés touchées par les inondations. En 2007, de graves inondations dans le sud-est du Kansas ont mis en lumière le manque de projections fiables pour la propagation des eaux de crue.

Avec de fortes pluies ce printemps (mai 2019 a été le mois le plus humide jamais enregistré au Kansas), des responsables du Kansas Water Office et de la Kansas Division of Emergency Management ont travaillé avec Kastens, maintenant professeur agrégé de recherche à la KU avec le programme de télédétection appliquée du Kansas au Kansas Biological Survey, pour obtenir une lecture plus précise de l'endroit où les eaux de crue pourraient monter, sur la base de son approche de l'intégration des données des cartes altimétriques, les jauges de cours d'eau et les prévisions d'étapes fluviales du National Weather Service.

"J'ai travaillé avec le Kansas Water Office en mai, " dit Kastens. " Le sol était saturé, et les réservoirs se remplissaient, et avec beaucoup plus de pluie dans les prévisions, des inondations majeures dans le centre et l'est du Kansas semblaient imminentes. Il y a quelques années, nous avions développé cette bibliothèque sur les inondations en grande partie en collaboration avec le Water Office et le Kansas GIS Policy Board, mais nous n'avions jamais eu la chance de la mettre à l'épreuve en temps réel. Elle était basée sur l'approche que j'ai développée pour ma thèse, et nous avions des bibliothèques d'inondation pour la grande moitié est du Kansas, sur la base du réseau de cours d'eau jaugé. Par exemple, si vous conduisez au sud de Lawrence sur l'autoroute 59, vous verrez une boîte de jauge de ruisseau USGS près du pont sur la rivière Wakarusa. Il y a environ 200 jauges au Kansas qui collectent des informations en temps réel sur les niveaux de flux, et en période de crue, le National Weather Service fournit des prévisions d'étape plusieurs jours pour beaucoup d'entre eux. Nous pouvons prendre ces données et cartographier les inondations actuelles ou futures estimées, entre les jauges ou autour d'une.

Le modèle de Kastens (appelé FLDPLN, ou « plaine inondable ») cartographie les inondations potentielles en fonction de la hauteur de l'étage en utilisant des principes hydrologiques de base et des données d'altitude maillées. Parce que l'approche nécessite si peu d'intrants et peu de supervision, il présente des avantages significatifs pour la cartographie en temps réel par rapport aux méthodes existantes telles que les modèles hydrodynamiques plus précis mais plus complexes que la FEMA utilise pour cartographier les plaines inondables centennale.

Travailler avec les responsables du Kansas alors que les précipitations historiques de 2019 menaçaient plusieurs régions du Kansas d'inondations, les efforts de cartographie se sont concentrés sur trois emplacements critiques.

"Nous avons modélisé la rivière Neosho au sud du réservoir John Redmond dans le comté de Coffey jusqu'en Oklahoma, qui est d'environ 100 milles, " a déclaré Kastens. " Nous avons également modélisé les rivières Neosho et Cottonwood au-dessus de John Redmond, centrée autour d'Emporia à proximité du confluent de ces deux rivières dans le département de Lyon. La troisième zone était autour de Salina, où les inondations le long de la rivière Saline et du ruisseau Mulberry approchaient des niveaux historiques. »

Lorsque le réservoir John Redmond juste au-dessus de Burlington sur la rivière Neosho était presque à pleine capacité et que l'Army Corps of Engineers prévoyait la libération de grands volumes d'eau, Les efforts de Kastens ont aidé à informer les dirigeants locaux de l'étendue potentielle des inondations et ils ont partagé ses cartes d'inondation avec le public.

« En utilisant les informations sur les décharges et les étapes prévues du Corps, nous avons modélisé les inondations de la rivière Neosho à Burlington et dans le reste du comté de Coffey, " a déclaré Kastens. " John Redmond a été construit par le Corps au début des années 1960 pour assurer le contrôle des inondations le long du Neosho, mais la piscine d'inondation du réservoir avait atteint sa capacité et avait besoin d'avoir une certaine pression relâchée pour éviter de compromettre le barrage. Avec le Neosho déjà haut, les directeurs municipaux et les commissaires s'inquiétaient beaucoup de la gravité de la situation, car le corps de l'armée allait devoir commencer à libérer une très grande quantité d'eau du réservoir. J'ai fait quelques cartes en utilisant les projections du Corps fournies par le Kansas Water Office et aussi par le coordinateur SIG du comté de Coffey, Cara Mays. Le fait que Cara ait récemment terminé sa thèse de maîtrise à la KU en utilisant le modèle FLDPLN pour simuler l'inondation historique de 1951 à Burlington a beaucoup aidé. elle était donc bien consciente de ses capacités."

Aller de l'avant, Kastens, qui a effectué une grande partie de ce travail pendant son temps libre le soir et le week-end en tant que service public, espère automatiser la tâche de génération de cartes d'inondation pour réduire la charge de travail lorsque les ruisseaux et les rivières menacent de déborder leurs rives.

"Avec mes autres obligations chez KBS, il a fallu beaucoup d'efforts en dehors du temps pour y arriver, ", a-t-il déclaré. "Le temps est essentiel lors d'inondations majeures. Nous devons développer des outils logiciels pour aider à automatiser le processus de cartographie et le transmettre à ces autres agences afin qu'elles aient la liberté de cartographier les scénarios qu'elles souhaitent. Je pense que notre travail de mai a démontré la valeur de notre approche cartographique, et j'espère que nous pourrons mettre sur pied un projet pour nous aider à aller de l'avant avec l'automatisation. Donc, quand la prochaine inondation frappera, le personnel d'intervention d'urgence peut simplement exécuter les modèles comme bon lui semble. C'est ainsi que nous avons toujours envisagé cette chose :nous construisons des bibliothèques d'inondations que d'autres utiliseront lors d'urgences ou de simulations d'inondations. »

La nouvelle approche de Kastens pour la cartographie des inondations s'est avérée être une telle amélioration, récemment, il a travaillé avec une entreprise privée pour commercialiser la technologie et fournir des services en dehors du Kansas aux responsables de la gestion des urgences et aux entités possédant des propriétés dans des zones sujettes aux inondations.

« En 2015, nous avons conclu un accord avec Riverside Technology Inc. basé à Fort Collins, Colorado, travailler par le biais du KU Center for Technology Commercialization pour essayer de commercialiser ce produit, " a déclaré Kastens. " Ils ont fait leurs devoirs et leurs études de marché et ont vu une réelle opportunité de développer des solutions de cartographie des inondations construites autour de nos bibliothèques d'inondations. Notre contrat avec Riverside expire l'année prochaine, donc nous devrons juste voir ce qui se passe après cela. Nous nous sommes assurés d'exclure le Kansas de l'accord, ce qui nous donne la liberté de fournir une assistance directe lors d'inondations comme nous l'avons fait en mai. »

Kastens compare les cartes d'inondations projetées à des pistes de tempêtes prévues ou à des cartes de surveillance ou d'avertissement de tornade.

"They are never perfectly accurate, but then again neither are more sophisticated models. No two floods are the same, and a lot of resources are being expended in the public and private sectors to do what we are already capable of doing cheaply and efficiently right now here in Kansas."