Système intégré de surveillance et d'alerte précoce aux inondations dans le bassin du fleuve Chao Phraya, en Asie du Sud-Est

Contexte du projet

L'Asie du Sud-Est, caractérisée par son climat tropical de mousson, est confrontée chaque année à de graves risques d'inondations pendant la saison des pluies. Prenons l'exemple du bassin du Chao Phraya, qui traverse la capitale la plus densément peuplée et économiquement développée du pays, ainsi que les régions environnantes. Historiquement, la combinaison de pluies torrentielles soudaines, du ruissellement rapide des zones montagneuses en amont et de l'engorgement des sols urbains a rendu inadaptées les méthodes traditionnelles de surveillance hydrologique, manuelles et empiriques, entraînant souvent des alertes tardives, d'importants dégâts matériels, voire des pertes humaines.

Pour abandonner cette approche réactive, le ministère national des Ressources en eau, en collaboration avec des partenaires internationaux, a lancé le projet « Système intégré de surveillance et d’alerte précoce aux inondations du bassin du fleuve Chao Phraya ». L’objectif était de mettre en place un système moderne de lutte contre les inondations, précis, efficace et fonctionnant en temps réel, s’appuyant sur l’Internet des objets, les capteurs et l’analyse des données.

Technologies de base et applications des capteurs

Le système intègre divers capteurs avancés, formant les « yeux et les oreilles » de la couche de perception.

1. Pluviomètre à augets basculants – Le « sentinelle de première ligne » pour la détection des origines des inondations

• Lieux de déploiement : Largement déployé dans les zones montagneuses en amont, les réserves forestières, les réservoirs de taille moyenne et les principaux bassins versants en périphérie urbaine.
• Fonction et rôle :
  • Surveillance des précipitations en temps réel : collecte les données de précipitations chaque minute, avec une précision de 0,1 mm. Les données sont transmises en temps réel au centre de contrôle central via GPRS/4G/satellite.
  • Alerte orageuse : Lorsqu'un pluviomètre enregistre des précipitations d'une intensité extrêmement élevée sur une courte période (par exemple, plus de 50 mm en une heure), le système déclenche automatiquement une alerte initiale, indiquant un risque d'inondations soudaines ou de ruissellement rapide dans cette zone.
  • Fusion de données : Les données pluviométriques constituent l’un des paramètres d’entrée les plus importants pour les modèles hydrologiques, utilisés pour prédire le volume de ruissellement dans les rivières et le moment d’arrivée des pics de crue.

2. Débitmètre radar – Le « moniteur de pouls » de la rivière

• Lieux de déploiement : Installés sur tous les principaux chenaux fluviaux, aux confluences clés des affluents, en aval des réservoirs et sur les ponts ou tours critiques aux entrées de la ville.
• Fonction et rôle :
  • Mesure de vitesse sans contact : utilise les principes de réflexion des ondes radar pour mesurer avec précision la vitesse de l’eau en surface, indépendamment de la qualité de l’eau ou de la teneur en sédiments, et nécessitant peu d’entretien.
  • Mesure du niveau d'eau et de la section transversale : grâce à ses capteurs de niveau d'eau intégrés (à pression ou à ultrasons), il fournit des données de niveau d'eau en temps réel. À partir de données topographiques de la section transversale du lit de la rivière préchargées, il calcule le débit en temps réel (m³/s).
  • Indicateur d'alerte principal : le débit est l'indicateur le plus direct pour déterminer l'ampleur d'une crue. Lorsque le débit mesuré par le radar dépasse les seuils d'alerte ou de danger prédéfinis, le système déclenche des alertes à différents niveaux, ce qui permet de gagner un temps précieux pour l'évacuation en aval.

3. Capteur de déplacement – ​​Le « gardien de la sécurité » des infrastructures

• Lieux de déploiement : Digues critiques, barrages en remblai, pentes et berges fluviales sujettes à des risques géotechniques.
• Fonction et rôle :
  • Surveillance de l'intégrité structurelle : utilise des capteurs de déplacement GNSS (Système mondial de navigation par satellite) et des inclinomètres in situ pour surveiller en continu les déplacements, les tassements et les inclinaisons au millimètre près des digues et des talus.
  • Alerte de rupture de barrage : Lors des inondations, la montée des eaux exerce une pression immense sur les ouvrages hydrauliques. Les capteurs de déplacement détectent les premiers signes, même subtils, d’instabilité structurelle. Si le taux de variation du déplacement s’accélère soudainement, le système déclenche immédiatement une alerte de sécurité structurelle, évitant ainsi des inondations catastrophiques dues à des défaillances d’ingénierie.

Flux de travail du système et résultats obtenus

1. Acquisition et transmission des données : des centaines de nœuds de capteurs répartis dans tout le bassin collectent des données toutes les 5 à 10 minutes et les transmettent par paquets au centre de données cloud via un réseau IoT.
2. Fusion de données et analyse de modèles : La plateforme centrale reçoit et intègre des données multisources provenant de pluviomètres, de débitmètres radar et de capteurs de déplacement. Ces données alimentent un modèle hydrométéorologique et hydraulique couplé et calibré pour la simulation et la prévision des crues en temps réel.
3. Système intelligent d'alerte précoce et d'aide à la décision :
   • Scénario 1 : Les pluviomètres situés en amont détectent une forte tempête ; le modèle prévoit immédiatement qu’une crue dépassant le seuil d’alerte atteindra la ville A dans les 3 heures. Le système envoie automatiquement une alerte au service de prévention des catastrophes de la ville A.
   • Scénario 2 : Le débitmètre radar installé sur la rivière traversant la ville B indique une augmentation rapide du débit en l’espace d’une heure, le niveau de l’eau étant sur le point de déborder de la digue. Le système déclenche une alerte rouge et diffuse des ordres d’évacuation urgents aux riverains via des applications mobiles, les réseaux sociaux et des annonces d’urgence.
   • Scénario 3 : Des capteurs de déplacement situés sur une ancienne section de digue au point C détectent un mouvement anormal, ce qui déclenche l’alerte de risque d’effondrement. Le centre de commandement peut alors dépêcher immédiatement des équipes d’ingénieurs pour renforcer la digue et procéder à l’évacuation préventive des résidents de la zone à risque.
4. Résultats de l'application :
   • Délai d'alerte accru : par rapport aux méthodes traditionnelles, le délai d'alerte aux inondations est passé de 2 à 4 heures à 6 à 12 heures.
   • Rigueur scientifique accrue dans la prise de décision : des modèles scientifiques basés sur des données en temps réel ont remplacé le jugement flou fondé sur l’expérience, rendant ainsi plus précises des décisions telles que l’exploitation des réservoirs et l’activation des zones de dérivation des crues.
   • Réduction des pertes : Lors de la première saison des inondations suivant le déploiement du système, celui-ci a géré avec succès deux crues majeures, réduisant les pertes économiques directes d'environ 30 % et n'ayant déploré aucune victime.
   • Amélioration de l'engagement du public : grâce à une application mobile publique, les citoyens peuvent consulter en temps réel les informations sur les précipitations et le niveau de l'eau dans leur quartier, ce qui renforce la sensibilisation du public à la prévention des catastrophes.

Défis et perspectives d'avenir

• Défis : Investissement initial élevé pour le système ; la couverture du réseau de communication dans les zones reculées demeure problématique ; la stabilité à long terme des capteurs et leur résistance au vandalisme nécessitent une maintenance continue.
• Perspectives d'avenir : Les plans prévoient l'introduction d'algorithmes d'IA pour améliorer encore la précision des prévisions ; l'intégration de données de télédétection par satellite pour étendre la couverture de surveillance ; et l'exploration de liens plus étroits avec la planification urbaine et les systèmes d'utilisation de l'eau agricole afin de construire un cadre de gestion des « bassins fluviaux intelligents » plus résilient.

Résumé:
Cette étude de cas démontre comment le fonctionnement synergique des pluviomètres à augets basculants (détection de la source), des débitmètres radar (surveillance du processus) et des capteurs de déplacement (protection des infrastructures) permet de constituer un système complet et multidimensionnel de surveillance et d'alerte précoce aux inondations – du ciel au sol, de la source à la structure. Elle illustre non seulement la modernisation des technologies de lutte contre les inondations en Asie du Sud-Est, mais offre également une expérience pratique précieuse pour la gestion des inondations à l'échelle mondiale dans des bassins fluviaux similaires.

Ensemble complet de serveurs et module logiciel sans fil, compatible RS485 GPRS/4G/Wi-Fi/LoRa/LoRaWAN

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