Alors que le changement climatique continue de provoquer des événements météorologiques imprévisibles et extrêmes dans le monde, Les chercheurs de l'Université Xi'an Jiaotong-Liverpool appellent les ingénieurs à repenser leur conception de la prévention des inondations.

Dans un article récemment publié dans le Journal d'hydrologie , doctorat l'étudiant Mengzhu Chen et le doyen de l'école de design de l'université Xi'an Jiaotong-Liverpool, Dr Konstantinos Papadikis, analysé les séries historiques d'inondations et les données météorologiques de 158 bassins versants à travers le Royaume-Uni.

Ils ont constaté que les séries d'inondations dans la plupart des régions ne suivent pas les modèles historiques. Ce résultat remet directement en cause l'utilisation d'un type d'analyse qui se concentre sur la fréquence à laquelle des inondations se sont produites dans une zone dans le passé. L'analyse de la fréquence des inondations a été la pierre angulaire du contrôle des risques d'inondation, conception de structure hydraulique, et la gestion des ressources en eau.

"Les méthodes conventionnelles d'analyse de la fréquence des crues ne prennent pas en compte la nature volatile des crues causées par le changement climatique, intervention humaine, et les changements d'affectation des terres, " dit Chen.

« Ceci est dû au fait que la méthode utilise « l'hypothèse stationnaire », une hypothèse qui s'appuie sur des données historiques pour prédire la fréquence des inondations et suppose que les inondations se produiront dans une plage immuable.

"Dans les années récentes, nous avons constaté une augmentation de la fréquence des conditions météorologiques extrêmes, ce qui a rendu l'hypothèse stationnaire discutable. Notre étude montre que dans de nombreuses régions du Royaume-Uni, les séries d'inondations ne suivent plus les schémas historiques, le rendant plus imprévisible."

Éviter la catastrophe

Chen dit que si les ingénieurs ou les hydrologues continuent à suivre les méthodes traditionnelles, elle pourrait conduire à une sous-estimation des pics de crue avec des conséquences potentiellement catastrophiques.

"Continuer à baser la conception et l'ingénierie sur l'hypothèse stationnaire pourrait augmenter le risque d'échec des structures hydrauliques et des mesures de prévention des inondations, car l'infrastructure n'est pas conçue pour résister à des inondations supplémentaires ou plus graves que prévu, " elle dit.

« Si nous concevons des structures pour résister à des inondations « une fois sur 100 ans », mais que ces événements extrêmes se produisent maintenant trois ou quatre fois en une décennie, ce serait désastreux.

« La planification liée à l'eau devrait toujours dépendre de l'analyse des données passées pour éclairer les projections des conditions futures. Mais les conditions non stationnaires actuelles que nous voyons maintenant signifient que les données passées ne peuvent plus fournir toutes les informations nécessaires dont nous avons besoin pour comprendre le comportement statistique futur des précipitations extrêmes et des inondations."

Pilotes multiples

L'étude a évalué diverses causes pouvant contribuer à la non-stationnarité de la fréquence des crues. Les résultats indiquent que le comportement non stationnaire est plus susceptible d'être causé par une combinaison de plusieurs facteurs qu'un seul élément.

"Alors que le changement climatique joue un rôle dans la non-stationnarité de la fréquence des crues, nos recherches montrent que la variabilité du régime des précipitations reste le moteur dominant des modifications des crues, " dit Chen.

"Au Royaume-Uni, la non-stationnarité est également étroitement liée à deux modèles de circulation atmosphérique :l'oscillation nord-atlantique et le modèle est-atlantique.

L'étude ajoute de la compréhension

Malgré un nombre croissant de recherches, la conception et les projets d'ingénierie hydraulique sont toujours basés sur l'hypothèse stationnaire traditionnelle car il n'y a pas de consensus sur les méthodes d'analyse de la fréquence des crues dans une hypothèse non stationnaire.

Chen, qui est basé au département de génie civil de XJTLU, affirme que leur étude contribue à la compréhension du comportement des inondations dans ces environnements non stationnaires de plus en plus courants.

« La modélisation non stationnaire actuelle des inondations n'en est qu'à ses débuts, " elle dit.

« Bien que de nombreux nouveaux concepts et techniques pour l'analyse de la fréquence des crues non stationnaires soient en train d'émerger, la plupart des études existantes se limitent à la détection et au diagnostic de tendances apparentes sans enquêter sur les facteurs de causalité sous-jacents en raison de la grande complexité des mécanismes générateurs d'inondations. Notre étude apporte de nouvelles informations sur ces mécanismes générateurs de crues, ce qui est important pour le risque d'inondation et la gestion des ressources en eau. Nous devons adapter notre approche de l'ingénierie pour atténuer l'impact d'inondations de plus en plus imprévisibles et extrêmes. »

Le document de recherche "An investigation on the non-stationnarity of flood frequency across the UK" est publié dans le Journal d'hydrologie .