Application des concepts de modélisation déterministe et probabiliste pour la quantification des risques d’inondation et les incertitudes associées : Cas de la vallée de Bouregreg (Maroc)

Abstract

Cette thèse étudie l’influence combinée de pluies extrêmes, de la marée et de la montée subite de la mer causée par les changements de vent et de la pression atmosphérique associés à une tempête, sur la fréquence des niveaux d’eau extrêmes dans les rivières à marée et les estuaires. L’estimation du risque d’inondation peut dépendre de la combinaison des extrêmes de ces variables plutôt que d’événements extrêmes individuels, mais ces relations sont complexes et difficiles à quantifier. L’approche probabiliste implique traditionnellement l’hypothèse d’indépendance entre les variables hydrologiques primaires, ce qui peut conduire à une sous-estimation du niveau de risque, quand on sait que les fortes précipitations, la crue des marées ou le débit du fleuve sont souvent liés au même système météorologique à basse pression. Cette recherche développe une nouvelle méthodologie, combinant les techniques traditionnelles de modélisation du risque d’inondation et l’analyse de dépendance statistique entre plusieurs variables hydrologiques en utilisant la théorie des copules, récemment introduite dans les sciences hydrologiques. La première partie de cette thèse consiste à mettre en place un modèle physique (déterministe) stable prenant en compte la complexité de l’écoulement dans une plaine inondable marécageuse et ayant une topographie déprimée assez complexe. La dépendance entre des précipitations extrêmes et la marée accompagnée d’un soulèvement de la mer est évaluée pour le cas de l’estuaire de l’oued Bouregreg. Des méthodes de dépassement des joints annuels et extrêmes bivariées sont développées en utilisant la théorie des copules et utilisées conjointement avec un modèle hydraulique bidimensionnel pour analyser l’interaction des marées et des précipitations afin de prédire la probabilité conjointe d’inondations potentielles dans cette zone. Les résultats démontrent que l’approche du dépassement commun peut être utilisée avec succès pour modéliser la fréquence des inondations causées par la marée et de fortes pluies. L’incorporation de l’analyse des incertitudes affine l’approche et identifie la zone dans laquelle l’interaction des variables a le plus grand impact sur les niveaux d’inondation résultants.