La surveillance des crues est un élément essentiel de la protection civile et de l'urbanisme. Face à la multiplication des phénomènes météorologiques extrêmes, il est plus important que jamais que les collectivités locales, les bureaux d'études et les services d'urgence, tels que les pompiers et les services de gestion des catastrophes, soient bien informés et préparés. Dans cet article de blog, nous répondons aux questionsles plus fréquemment posées sur la surveillance des crues afin de vous permettre d'en avoir une compréhension globale.
La surveillance des crues désigne l'observation proactive des niveaux d'eau dans les rivières, les lacs et autres plans d'eau afin de donner l'alerte précoce en cas de risque de crue . Elle implique l'utilisation de capteurs, de systèmes de transmission de données et d'analyse pour collecter et évaluer les données en continu.
La surveillance continue des crues permet aux collectivités locales et aux services d’urgence de suivreen temps réel la montée des eaux et de prendre les mesures appropriées pour protéger les personnes et les biens. Les responsables municipaux et les intervenants d’urgence, disposant d’informations fiables, peuvent alors lancer des évacuations et mobiliser des ressources en cas d’incident, afin de limiter l’exposition des citoyens et des biens auxcrues imminentes. Par la suite, les données obtenues permettent également d’améliorer les modèles etd’adopter des stratégiesde résilience .
La surveillance des crues est importante pour divers acteurs, notamment :
Diverses technologies sont disponibles, notamment :
Une large gamme de capteurs peut être utilisée, tels que des jauges de niveau, des capteurs de précipitations et des débitmètres, qui permettent une acquisition précise des données. Le choix du capteur approprié dépend de l'objectif de la mesure et des conditions du site.
La durée de vie des capteurs varie, mais les capteurs de haute qualité peuvent fonctionner pendant au moins 5 à 10 ans. Un entretien régulier est essentiel pour garantir la précision et la fiabilité des données. Le type et l’étendue de l’entretien dépendent du capteur choisi et des conditions environnementales. Toutefois, grâce à une bonne planification et à un choix judicieux de la technologie de mesure, la fréquence des interventions d’entretien peut être réduite à une ou deux visites par an.
Il n’existe pas de capteur de précipitations « idéal ». Chaque principe de mesure présente des avantages et des inconvénients qu’il convient de prendre en compte pour choisir le capteur le mieux adapté à votre projet.
Deux points principaux sont à prendre en compte pour faire le bon choix :
Est-il important d'enregistrer la quantité exacte de précipitations et leur intensité ? Cela est nécessaire pour fournir des données fiables aux modèles hydrologiques. La quantité réelle de précipitations peut également aider les exploitants de stations d'épuration à contrôler plus efficacement leurs systèmes. Après un épisode pluvieux, il est souvent nécessaire de prouver que cet épisode a effectivement été exceptionnellement intense. Dans ce cas, il convient de choisir un capteur offrant la plus grande précision de mesure possible. Les systèmes de pesage, tels que l’OTT Pluvio², offrent généralement la plus grande précision de mesure, alliée à une grande fiabilité et à de faibles besoins d’entretien.
S’il est plus important d’enregistrer la répartition spatiale d’un épisode pluvieux, par exemple pour évaluer son ampleur dans différents quartiers de la ville, il peut être avantageux de se tourner vers des capteurs radar. Ceux-ci sont plus compacts et peuvent donc être installés discrètement en milieu urbain. Ils sont également moins coûteux, ce qui permet de mettre en place davantage de points de mesure pour un budget donné. La précision de ces capteurs en ce qui concerne le volume des précipitations est toutefois inférieure à celle des systèmes de pesage. Cependant, si les données doivent servir de données d’entrée pour un modèle de prévision assisté par IA, par exemple, la meilleure description de la répartition spatiale de l’épisode peut améliorer la précision du modèle, même si les mesures individuelles sont moins précises.
Est-il important de connaître le type de précipitations, c’est-à-dire de pouvoir distinguer, par exemple, la bruine, la pluie, la neige et la grêle ? Cette distinction n’est pas possible avec les capteurs de pesée. Même les bacs basculants ne permettent pas de faire cette distinction. Un capteur radar ou un disdromètre (OTT Parsivel) peut être utilisé pour cette application. Le type de précipitations et la taille des gouttes peuvent fournir des informations importantes sur le processus de ruissellement et sur l’érosion éventuelle.
Y a-t-il suffisamment d’espace pour installer un capteur de pesée de grande taille ? Dans ce cas, c’est probablement une bonne solution. Si l’espace disponible ne le permet pas, vous pouvez opter pour un capteur radar plus petit.
Quelles sont les options d’alimentation électrique disponibles sur site ? Les capteurs de précipitations consomment généralement une quantité d’énergie relativement importante par rapport à d’autres capteurs. Par conséquent, le raccordement au réseau électrique serait toujours la meilleure solution. Si aucune alimentation secteur n’est disponible, il convient de choisir un principe de mesure qui fonctionne également bien sans chauffage ou, au moins, avec une puissance de chauffage minimale. Les capteurs de pesage constituent un bon choix à cet égard. Ceux-ci peuvent également être alimentés par des panneaux solaires correctement dimensionnés.
Dans quelle mesure l’emplacement prévu est-il accessible ? Cet aspect doit être pris en compte, notamment en ce qui concerne la maintenance. Les bacs basculants constituent une alternative efficace et peu coûteuse pour mesurer les précipitations, mais ils doivent être nettoyés toutes les 4 à 6 semaines afin d’éviter que l’entonnoir ne s’obstrue. Pour les emplacements éloignés ou difficiles d’accès, cela peut rapidement représenter un effort considérable et entraîner des coûts d’exploitation élevés. Les capteurs radar sont particulièrement adaptés dans ce cas, car ils ne nécessitent pas d’entretien régulier. Pour un site où l’on passe presque quotidiennement, par exemple dans les stations d’épuration, l’entretien régulier du bac basculant est négligeable et le raccordement au réseau électrique est généralement facile à gérer.
Il est tout à fait possible de combiner, au sein d’un même réseau de mesure, des capteurs fonctionnant selon des principes de mesure différents – et donc présentant des atouts différents. Cela vous permet de choisir la solution la mieux adaptée à chaque point de mesure.
Les services météorologiques fournissent souvent gratuitement aux communes et aux collectivités localesdes données sur les précipitations ainsi que des alertes en cas d’épisodes pluvieux extrêmes. Ces données sont collectées à grande échelle sur de vastes zones à l’aide de la technologie radar. Elles offrent une très bonne vue d’ensemble à grande échelle et constituent actuellement l’alerte la plus précoce possible en cas de risque élevé de fortes pluies. Il est donc important d’utiliser ces données.
Consultez notre article de blog : Comment déterminer le capteur de niveau d'eau le mieux adapté à votre site
Choix de l'emplacement d'installation
Il est essentiel d’installer le capteur dans un endroit exempt d’irrégularités, telles que des rochers ou des piles de pont, susceptibles d’influencer le niveau d’eau. Le faisceau du capteur doit avoir une ligne de visée dégagée vers la surface de l’eau, sans turbulence, éclaboussures ni obstacles.
Recommandations de montage
Le capteur doit être solidement fixé afin d’éviter tout déplacement vertical dû au vent ou aux vibrations. L'antenne doit être alignée à moins de 1° de la verticale afin d'éviter toute erreur de mesure. Veillez à ce que le capteur soit installé suffisamment haut pour éviter toute submersion en cas de crue. Même si les capteurs radar, tels que l'OTT RLS 500, sont étanches, la mesure s'arrête en cas de submersion.
Pour une installation sur des ponts, il est conseillé de placer le capteur à proximité d’une pile afin de minimiser les effets des variations de température et des charges dues au trafic. Veillez à ce que le capteur ne soit pas installé exactement à mi-chemin entre deux piles, car le niveau d’eau à cet endroit pourrait être influencé par un refoulement d’eau.
Évaluez dans quelle mesure le passage sous le pont peut être obstrué par des débris flottants. Si des obstructions dues à des débris flottants sont probables, il est préférable d’installer le capteur à une certaine distance du pont afin qu’il ne mesure pas uniquement les débris flottants accumulés. Un capteur de pression peut également constituer un bon choix dans de telles situations.
Les points suivants doivent être respectés lors de l'installation de capteurs de pression tels que l'OTT PLS 500:
L'OTT PLS 500 peut être installé de deux façons :
Parmi les opérations d'entretien importantes figurent le nettoyage de la membrane et le remplacement du dessiccant.
Les capteurs à ultrasons sont sensibles aux influences environnementales telles que la mousse, le brouillard ou la végétation, qui peuvent perturber les signaux ultrasoniques. Les variations de température et le vent peuvent également affecter la précision de la mesure. Ces facteurs perturbateurs se manifestent plus fréquemment lors de fortes précipitations, ce qui signifie que le capteur est exposé à un risque de défaillance maximal au moment où cela compte le plus.
Une fréquence de mesure élevée est essentielle pour la surveillance des crues afin de pouvoir réagir en temps utile aux variations du niveau d'eau. Une fréquence de mesure raisonnable se situe entre 5 et 15 minutes. Cette fréquence permet d'enregistrer rapidement les fluctuations du niveau d'eau et de détecter précocement les crues. En fonction des conditions environnementales et du potentiel de risque, la fréquence de mesure peut être ajustée pour garantir une surveillance optimale.
Les enregistreurs de données modernes permettent d’augmenter la fréquence de mesure dès qu’un certain seuil est dépassé. Cela garantit un fonctionnement économe en énergie de la station en « état normal » et la disponibilité de données en temps réel en cas d’incident.
Les débitmètres mesurent la vitesse d'écoulement de l'eau dans les rivières et les canaux. Ils utilisent des méthodes telles que les capteurs Doppler ou l'induction électromagnétique pour fournir des mesures précises. Le niveau d'eau, les informations sur le profil d'écoulement et la vitesse d'écoulement sont ensuite utilisés pour calculer la quantité d'eau qui s'écoule à travers la section de mesure pendant un intervalle de temps donné.
La précision des mesures dépend de la qualité des capteurs utilisés et de leur étalonnage. Les capteurs modernes offrent une grande précision et peuvent mesurer les niveauxd'eau à quelques millimètres près. Cependant, la précision de mesure ne peut être spécifiée que pour la mesure du niveau d'eau et de la vitesse d'écoulement. La précision du calcul du débit dépend fortement des conditions locales.
La transmission de données est essentielle pour transmettre les valeurs mesurées en temps réel. Elle s’effectue généralement via des réseaux sans fil, tels que la téléphonie mobile ou les satellites, et garantit une surveillance continue. Elle permet d’obtenir une vue d’ensemble de toutes les données relatives à la situation actuelle sans avoir à se mettre en danger pour accéder au point de mesure.
En fonction de l’importance du point de mesure, il convient d’envisager la possibilité d’une transmission de données redondante. Par exemple, si le réseau mobile venait à tomber en panne en cas de catastrophe, la transmission des données pourrait se poursuivre par satellite. Les enregistreurs de données modernes, tels que l’OTT netDL, offrent cette option.
Ott propose différentes options de transmission de données pour les enregistreurs de données, chacune présentant ses propres avantages et inconvénients.
Avec la transmission de données par réseau mobile, les données de mesure sont envoyées vers des serveurs centraux ou des plateformes cloud via le réseau mobile. Il existe différentes normes telles que la 4G, la 5G et le LTE-M.
| Avantages | Inconvénients |
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La transmission par satellite permet de communiquer avec les enregistreurs de données même dans des zones reculées et inaccessibles. C’est une solution « de secours » idéale en cas de défaillance des autres canaux de communication.
| Avantages | Inconvénients |
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LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) est une technologie de transmission sans fil destinée à l’Internet des objets (IoT), conçue pour des communications à faible consommation d’énergie et de longue durée sur de longues distances.
| Avantages | Inconvénients |
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La transmission via LAN (réseau local) ou DSL (ligne d'abonné numérique) utilise des connexions filaires pour envoyer les données des enregistreurs de données vers des serveurs centraux ou des plateformes cloud.
| Avantages | Inconvénients |
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Dansla plupart des réseaux de mesure de niveau, les données sont transmises toutes les 15 minutes. Cependant, la transmission des données a un impact majeur sur la consommation d'énergie. De plus, la disponibilité constante des données n'est souvent pas nécessaire, en particulier pour la surveillance des crues. C'est pourquoi une approche adaptée est recommandée : en règle générale, les données ne sont transmises que toutes les deux heures, voire moins fréquemment. Dès qu'une certaine valeur seuil est dépassée, l'enregistreur de données augmente automatiquement la fréquence de transmission. Les enregistreurs de données modernes prennent en charge à la fois le réglage automatique de la transmission des données et la modification à distance.
Les systèmes d’alerte sont configurés en fonction de seuils critiques. Les méthodes comprennent les sirènes, les notifications par SMS et les notifications push via des applications, ainsi que l’intégration des données et des alarmes dans le réseau local de gestion des catastrophes.
Les enregistreurs de données se contentent généralement de fournir les données ; tout le reste est géré au centre de contrôle ou par un logiciel central. Néanmoins, les enregistreurs de données modernes sont également capables d’envoyer des alarmes, par exemple par SMS, dès qu’une valeur limite est dépassée. Certains enregistreurs de données offrent également la possibilité d’activer des sirènes ou des dispositifs similaires via des sorties de commutation.
La mise en place d’un système de surveillance des inondations nécessite des normes de sécurité élevées afin de garantir l’intégrité, la disponibilité et la confidentialité des données collectées. Ces systèmes doivent être protégés contre diverses menaces, notamment les accès non autorisés, la manipulation des données et les cyberattaques.
Un aspect crucial de la sécurité informatique réside dans la mise en place de canaux de communication sécurisés. La transmission des données entre les capteurs et les serveurs centraux ou les plateformes cloud doit être chiffrée afin d’empêcher toute tentative d’écoute clandestine et toute fuite de données. Une authentification sécurisée et un contrôle d’accès rigoureux sont également essentiels pour garantir que seules les personnes et les systèmes autorisés puissent accéder aux données.
Ott propose des produits spécialement conçus pour répondre aux exigences de sécurité élevées des systèmes de surveillance des crues. Les appareils et solutions logicielles d’Ott intègrent des technologies de chiffrement avancées pour la transmission des données ainsi que des mécanismes d’authentification sécurisés. De plus, ils sont résistants aux cyberattaques et offrent des fonctionnalités complètes en matière d’intégrité et de disponibilité des données.
Une autre caractéristique des produits Ott réside dans leur intégration à l’infrastructure de sécurité informatique existante. Cela permet une collaboration transparente avec les solutions et processus de sécurité en place. Cela garantit une protection de bout en bout des données de surveillance des crues, depuis leur collecte et leur transmission jusqu’à leur analyse et leur stockage.
Les données collectées sont transférées en temps réel vers des serveurs centraux ou des plateformes cloud, où elles sont analysées et évaluées. Des tableaux de bord et des systèmes d'alerte permettent de surveiller les seuils critiques et de déclencher des alertes.
Les systèmes modernes permettent d’analyser les données presque instantanément. Des algorithmes et des solutions logicielles évaluent les informations et génèrent des alertes en cas de niveaux d’eau critiques. Les solutions d’intelligence artificielle permettent de déterminerl’évolution la plus probable des événements à partir de scénarios modélisés calculés au préalable, évitant ainsi les longs délais de calcul des modèles hydrologiques complexes qui, auparavant, étaient trop longs pour permettre le déclenchement d’alertes.
Les plateformes cloud offrent un moyen évolutif et sécurisé de stocker et d'analyser les données. Elles permettent d'accéder aux données de mesure depuis n'importe où et facilitent la collaboration entre les différentes parties prenantes.
Il existe diverses solutions logicielles spécialement adaptées aux besoins de la surveillance des crues. Elles offrent des fonctionnalités de collecte, d'analyse et de visualisation des données et facilitent la prise de décision.
Il existe actuellement un large éventail de solutions logicielles, chacune ayant une orientation différente. Il existe une différence fondamentale entre les solutions logicielles hébergées et les solutions sur site. Les solutions sur site sont installées localement sur votre propre réseau. Cela signifie que l'utilisateur est également responsable de la maintenance et de la disponibilité. Elles présentent l'avantage de vous offrir un contrôle total et, surtout, de vous permettre de mettre en œuvre des mesures de sécurité presque à votre guise. Cependant, vous devez également y consacrer votre temps de travail et vous êtes responsable de leur bon fonctionnement. Avec les solutions logicielles hébergées, cette partie du travail est souscrite sous forme de service. La solution logicielle et le matériel nécessaire sont alors exploités et entretenus par un prestataire tiers, de sorte que vous n’avez plus qu’à vous occuper des stations de mesure et de la transmission de leurs données. Cela augmente généralement la fiabilité et la résilience, à condition que le prestataire dispose des qualifications appropriées et ait mis en place les mesures de sécurité adéquates.
Dans certains cas, des plateformes de données existent déjà au sein des organisations locales de protection civile ou au niveau de certains Länder ou associations. Dans ce cas, il est judicieux d’importer ces données afin d’en tirer parti avec le plus grand nombre possible de parties prenantes. Les systèmes de mesure modernes permettent également d’importer les données dans plusieurs solutions logicielles en parallèle.
Un exemple concret est la surveillance des niveaux des cours d’eau dans les zones inondables. En installant des jauges de niveau et en surveillant en continu les niveaux d’eau, les autorités locales peuvent être alertées à un stade précoce et les plans d’évacuation peuvent être déclenchés.
Par exemple, les zones de rétention situées dans les espaces publics peuvent être évacuées et bouclées, tandis que les tunnels et les parkings souterrains menacés d’inondation peuvent être fermés et surveillés en temps utile. Et en cas d’incident, la planification opérationnelle peut s’appuyer sur les itinéraires (ponts et passages souterrains) qui restent praticables.
Parmi ces défis figurent l’installation et la maintenance des capteurs, la garantie d’une transmission fiable des données et le traitement de volumes importants de données. Surmonter ces obstacles nécessite une collaboration étroite entre les différentes parties prenantes. Le plus grand défi consiste souvent à gérer cette charge de travail supplémentaire avec les ressources existantes. Cependant, grâce aux solutions techniques et aux offres de services actuelles, ces défis ne constituent plus un obstacle majeur.
La planification d’un réseau de surveillance peut sembler intimidante au premier abord. Mais avec les bons partenaires à vos côtés, ce n’est pas si difficile. Chez Ott, nous avons plus de 150 ans d’expérience dans la planification de réseaux de surveillance et la mise au point de solutions optimales pour diverses tâches hydrologiques et météorologiques. Nous serons ravis de vous accompagner dans le processus de planification et de vous conseiller.
Il existe des programmes de financement publics et privés pour les systèmes de surveillance des crues, qui proposent des aides financières et des conseils. Ces programmes variant selon les Länder, veuillez vérifier quelles offres vous conviennent.
Les systèmes d’information géographique (SIG) permettent l’analysespatiale et la visualisation des données de surveillance des crues. L’intégration de ces données dans les SIG facilite la planification et la prise de décision concernant les mesures de protection contre les crues.
Les particuliers peuvent être alertés très tôt en cas d’inondation grâce aux systèmes de surveillance des crues. Cela leur permet de prendre des mesures de protection et de limiter les dégâts.
Une coopération étroite et l'échange d'informations entre les communes, les bureaux d'études, les servicesd'urgence et les instituts de recherche sont essentiels au succès de la surveillance des crues. Des réunions régulières et des projets communs peuvent renforcer cette coopération. Le partage des données issues de différents réseaux de surveillance offre un bénéfice maximal à chacune des parties prenantes et permet d'avoir une vision globale de la situation.
Les critères importants sont la précision et la fiabilité des capteurs, la fiabilité, l’évolutivité et la flexibilité du système, la convivialité des solutions logicielles , ainsi que les coûts d’installation et d’exploitation.