Contribution à la modélisation hydrologique : vers une évaluation plus intégrée du développement urbain durable
Résumé
Since obtaining my PhD in atmospheric physics, my research has focused on hydrology. Studying the predictability of flash floods based on mesoscale rainfall forecasts enabled me to acquire knowledge of the associated physical processes and dedicated models (TOPMODELS family), in event mode. I then added lateral water flows to a model of water and energy transfers between soil, vegetation and atmosphere, developed at Météo-France (ISBA). The aim of this model was to improve forecasting of flash floods, by taking better account of pre-event soil moisture. When I joined the Water and Environment Laboratory, I began training in urban hydrology, in order to develop a hydrological model dedicated to peri-urban catchment areas, based on the same model. These peri-urban basins combine the characteristics of urban and natural basins. This time, the model was aimed at the continuous mode. In collaboration with VILLE team (GAME), my work has since contributed to enriching an urban surface energy model into an urban hydro-climatic model (TEB), where energy and water balances are coupled with the same level of complexity. This model operates in continuous mode over multi-year periods. It was applied and evaluated on small, instrumented urban basins in Nantes (Rezé and Pin Sec). In the Pin Sec basin, the presence of flowmeter and flow data enabled us to characterize the impact of the new water balance on the energy balance. The model was then applied to larger territories : Greater Paris and the Nantes metropolitan area. For this, additional developments were required. A functional but simplified sewer network reconstruction tool (THOR) was developed. Various methods for constructing the land-use dataset to be provided as input to the model were tested and even constructed. Finally, in recent years, my research work has focused more on forecasting. The climate projection data available to us for the Nantes area have been analyzed. Temporal disaggregation approaches have been developed to study the hydro-climatic impact of future climate. New developments in TEB are underway, to represent management structures at source, in order to assess future development scenarios (coll. LEESU/ENPC). At the same time, as part of a collaboration with UTC and Cerema, an analysis of regulatory documents, from the point of view of stormwater management, is being carried out. This analysis contributes to the development of a methodology for building realistic future development scenarios, in line with local hydrological and microclimatic issues. These various projects naturally lead me towards the hydro-climatic adaptation of cities to global change (urbanization and climate change). This research project includes aspects of understanding phenomena : how urbanization, on the one hand, and climate change, on the other, impact stormwater management. The hydrological risk associated with urban flooding will also be addressed. The project also includes the development of tools and methods : how can we build future development scenarios on the basis of the adaptation solutions available to us ? Finally, working on new territories to share and enrich our knowledge is one of the objectives of this project, with my participation in the construction of a consortium in Côte d’Ivoire.
Depuis l’obtention de mon doctorat en physique de l’atmosphère, mes travaux de recherche se sont tournés vers l’hydrologie. L’étude de la prévisibilité des crues-éclairs à partir de prévisions de pluies à meso-échelles m’a permis d’acquérir les connaissances sur les processus physiques associés et sur les modèles dédiés (famille des TOPMODELS), en mode événementiel. J’ai alors enrichi avec les écoulements latéraux de l’eau, un modèle de transferts d’eau et d’énergie entre le sol, la végétation et l’atmosphère, développé à Météo-France (ISBA). L’objectif de ce modèle était d’améliorer la prévision des crues-éclairs, grâce à une meilleure prise en compte de l’humidité des sols avant évènement. À mon arrivée au Laboratoire Eau et Environnement, j’ai ensuite commencé à me former à l’hydrologie urbaine, afin de développer un modèle hydrologique dédié aux bassins versants périurbains, sur la base du même modèle. Ces bassins périurbains croisent les caractéristiques des bassins urbains et naturels. Cette fois, le modèle visait le mode continu. Dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe VILLE du GAME, mes travaux ont depuis contribué à enrichir un modèle d’énergie des surfaces urbaines pour en faire un modèle hydroclimatique urbain (TEB), où les bilans énergétique et hydrique sont couplés avec un même niveau de complexité. Ce modèle fonctionne en mode continu sur des périodes pluriannuelles. Il a ainsi été appliqué et évalué à l’échelle de petits bassins urbains nantais, instrumentés (Rezé et Pin Sec). Sur le bassin du Pin Sec, la présence de données débitmétriques et de flux a permis de caractériser l’impact du nouveau bilan en eau sur le bilan énergétique. Le modèle a ensuite été appliqué sur de plus grands territoires : le Grand Paris et la métropole nantaise. Pour cela, des développements supplémentaires ont été nécessaires. Un outil de reconstruction du réseau d’assainissement (THOR) fonctionnel mais simplifié, a ainsi vu le jour. Diverses méthodes pour la construction du jeu de données d’occupation du sol à fournir en entrée du modèle ont été testées voire construites. Enfin ces dernières années, mes travaux de recherche se tournent plus vers la prospective. Les données de projections climatiques à notre disposition, sur le territoire nantais, ont été analysées. Des approches de désagrégation temporelle ont été enrichies, pour permettre d’étudier l’impact hydroclimatique du climat futur. De nouveaux développements dans TEB sont en cours, pour représenter les ouvrages de gestion à la source, afin de pouvoir évaluer de futurs scénarios d’aménagement (coll. LEESU/ENPC). En parallèle, dans le cadre d’une collaboration avec l’UTC et le Cerema, une analyse des documents réglementaires, du point de vue de la gestion des eaux pluviales, est menée. Cette analyse contribue au développement d’une méthodologie de construction de scénarios futurs d’aménagementréalistes, en lien avec les enjeux hydrologiques et microclimatiques locaux. Ainsi, ces divers travaux me conduisent naturellement vers l’adaptation hydroclimatique des villes au changement global (urbanisation et changement climatique). Ce projet de recherche comprend des aspects de compréhension des phénomènes : comment l’urbanisation, d’une part et le changement climatique d’autre part, impactent la gestion des eaux pluviales. Le risque hydrologique en lien avec les crues urbaines sera initié. Ce projet comprend aussi des aspects de développements d’outils et méthodes : comment construire les scénarios d’aménagement futurs sur la base des solutions d’adaptation à notre disposition ? Enfin, travailler sur de nouveaux territoires pour partager plus nos connaissances et pour les enrichir fait partie des objectifs de ce projet, avec ma participation à la construction d’un consortium en Côte d’Ivoire.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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