Crues subites

Ces dernières années, le Luxembourg a été confronté à plusieurs reprises à de fortes précipitations. Les crues subites se caractérisent par leur très forte intensité, c'est-à-dire beaucoup de pluie en très peu de temps. En juillet 2016[CM1] , par exemple, 53 mm de pluie sont tombés en une heure dans une partie du bassin versant de l'Ernz blanche. Cela a notamment provoqué une crue éclair sur l'Ernz blanche avec une montée du niveau d’eau d'un mètre en 15 minutes. Un niveau d'eau maximal au limnimètre de Reisdorf de 3 mètres a été enregistré. En 2018[CM2] , une série d'orages convectifs entre le 31 mai et le 1er juin dans la région de Larochette et Greiveldange a provoqué des crues subites au Luxembourg. Le 9 juin 2018, de nouveaux orages convectifs se sont produits, qui en très peu de temps ont causé des dégâts importants dans le Müllerthal et dans le centre du pays. Ainsi, les événements de 2016 et 2018 ont été parmi les événements hydrométéorologiques les plus dévastateurs sur le territoire luxembourgeois à ce jour. Cependant, de tels événements ne sont pas nouveaux, par exemple, un événement similaire s'est produit le 1er juillet 1958 près d'Echternach.

Les crues subites se distinguent par quelques traits caractéristiques d’autres phénomènes d’inondations. Des pluies diluviennes peuvent apparaître partout ; en tout point de notre pays ; il n'y a pas de zones qui seraient plus ou moins prédestinées. Néanmoins, les dégâts provoqués dépendent des caractéristiques de la zone touchée : le relief, la nature et l'état de saturation en eau du sol, l'implantation des activités humaines et les mesures préventives en place. Alors que les phénomènes peuvent passer quasi inaperçus dans une zone, dans une autre, le fort ruissellement sur les surfaces compactées ou imperméabilisées peut générer de véritables vagues de crues et causer des inondations avec des dégâts considérables. La courte durée, l’espace restreint et les processus atmosphériques chaotiques spécifiques à ces évènements, empêchent des prévisions météorologiques précises et fiables. Dans la mesure où il s’agit de phénomènes naturels, les crues subites ne peuvent pas être évitées. De plus, une protection absolue par rapport à ces évènements n’est pas possible. Il s’ensuit que le pilier fondamental de la gestion du risque des crues subites consiste en la sensibilisation du public par rapport à ce risque.

La prise de conscience du pouvoir destructeur et de l'ampleur des dégâts causés par les fortes précipitations a commencé à se faire rapidement après les événements de 2016 et 2018, lorsqu'il est devenu évident que les stratégies de risque existantes devraient être adaptées aux effets du changement climatique et de l'utilisation des terres afin de réduire le potentiel de risque de ces phénomènes hydrométéorologiques au futur. Il faut considérer que non seulement une intensification et un nombre croissant d'événements météorologiques extrêmes sont prévus en raison du changement climatique, mais aussi que le potentiel de dommages (en particulier pour le territoire restreint du Luxembourg et la pression de construction y associée) continuera à augmenter au futur. D´autant plus que pour chaque aménagement urbain achevé, les options en matière de développement spatial durables s'amenuisent pour les générations futures.

Ainsi comme les fortes précipitations ne peuvent être évitées, il est d'autant plus nécessaire de disposer d'un plan de gestion durable, intégral et préventif des risques liés aux fortes précipitations, qui signale le danger potentiel et puisse ainsi prévenir le mieux possible les dommages.

L’étude mécanistique et fréquentielle des crues éclair de 2016 et 2018

Après l’évènement de crue subite de 2016 dans la région de Larochette, une analyse détaillée de toutes les données météorologiques et hydrologiques a été réalisé par LIST. Il s’agit du recueil d’une large gamme de données (données météorologiques provenant des stations météorologiques, données radar météorologiques, images et films in situ, données de télédétection par satellite) et d’une quantification de l'évènement (conditions antérieures d'humidité du sol, couverture pédologique dominante, capacité d'infiltration du sol, intensité des précipitations, périodes de retour de l'intensité des précipitations). Cette approche a permis d’approfondir les connaissances des processus hydrométéorologiques qui ont contrôlé et généré la crue éclair.

Compte tenu de la survenance de plusieurs crues subites en 2018 au Luxembourg, les travaux de 2016 ont été poursuivis et les bases de données climatiques et hydrologiques historiques ainsi que les données à haute résolution spatiale et temporelle (enregistrements météorologiques et hydrométriques continus, images radar météorologiques), sur les épisodes convectifs de l´été 2018 ont été compilées.

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Le projet « PPP – FLASHFLOOD »

Trois grands facteurs d'incertitude façonnent l'état actuel des connaissances sur la prévision des fortes précipitations et la surveillance des crues éclair.

  • D'une part, une prévision spatiale précise des fortes précipitations et la prévision de l'intensité de la plupart des événements convectifs ne sont actuellement possibles qu'avec un temps d'avertissement très court.
  • D'autre part, la densité des réseaux de surveillance conventionnels est souvent trop grossière pour enregistrer et mesurer les très petites rafales de nuages.
  • En fin de compte, la plupart des modèles de prévision des crues ne conviennent que dans une mesure limitée à l'échelle spatiale et temporelle très spécifique sur laquelle se produit une forte pluie.

Par conséquent, il est urgent de mettre au point de nouvelles méthodes pour mieux surveiller les processus hydrologiques pendant les fortes pluies. L'Administration de la gestion de l’eau (AGE), chargée de la prévision et de la surveillance des crues, en coopération avec POST Telecom Luxembourg et le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), a donc lancé un projet de recherche pour développer de nouvelles possibilités de surveillance et améliorer la prévision des crues éclair. Le projet "Flash Flood", d'une durée de deux ans, soutenu financièrement par le Fonds National de la Recherche et la Fonds pour la gestion de l’eau, étudie le suivi du phénomène des fortes précipitations depuis début 2019.

La zone d'essai est le bassin versant de l'Ernz blanche. Affluent de la Sauer, l'Ernz blanche draine une superficie de 101 km2 sur un plan d'eau de 27,5 km de long. Le bassin versant de la Ernz blanche présente une topographie variable. Le dénivelé passe d’une hauteur en amont de 421 m à l'embouchure à Reisdorf de 177 m. Le gradient moyen est de 0,9 %. Des précipitations extrêmes sont tombées dans la soirée du 22 juillet 2016. Les fortes pluies sont attribuées à plusieurs cellules convectives. Alors qu'une cellule s'est formée près de Longsdorf vers 19 h 30, une deuxième cellule était située au-dessus de Larochette au même moment. Ce nuage orageux quasi stationnaire est devenu plus gros et plus fort avant d'entrer en collision avec le nuage orageux au-dessus de Longsdorf vers 20:00. Une troisième cellule orageuse s'est formée plus tard au sud d'Echternach, a migré vers l'ouest et a intensifié l'événement. Bien qu'il y ait eu 6 pluviomètres à proximité de l'événement et un pluviomètre à Christnach dans le bassin versant, l'événement n'a été que partiellement enregistré.

Dans la zone d'essai de l'Ernz blanche, un réseau de mesure très dense composé de 4 limnigraphes, 4 pluviomètres et 6 humidimètres de sol a été installé. Il s'agit de vérifier l'hypothèse selon laquelle l'incertitude liée à la surveillance des événements pluvieux extrêmes peut être considérablement réduite en augmentant la densité de mesure. De plus, ces mesures améliorées et plus denses d'un événement pluvieux devraient faire progresser l'élaboration de modèles prédictifs des événements de fortes précipitations.

Grâce à l'intégration de nouvelles technologies de connexion dans le domaine de la connectivité IoT, 5G et LPWAN, tous les appareils du bassin d'essai sont reliés via un système interconnecté. Ce "Smart Monitoring" permet d'ajuster les intervalles de mesure à tout moment. Par exemple, l'avantage d'un "mode d'urgence" est testé, de sorte que les appareils de mesure commutent leurs enregistrements vers un mode cadencé plus élevé dans tous les appareils lorsqu'une pluie intense est enregistrée dans les pluviomètres. De plus, ce type de connexion permet une surveillance constante du réseau de surveillance, le réglage des différents niveaux d'alarme, ainsi que la gestion des appareils et la télémaintenance.

En conclusion, les partenaires du projet s'attendent à ce que le projet FLASHFLOOD produise deux types de résultats:

  • la compréhension scientifique des processus hydrologiques de base conduisant à des crues éclair en réponse à de fortes précipitations et
  • un prototype de surveillance et de prévision spécifique des crues éclair.

L'Administration de la gestion de l'eau soutient le projet FLASHFLOOD en finançant les capteurs hydrométéorologiques compatibles LPWAN. Dans le cadre du projet, AGE aura l'occasion d'évaluer le potentiel de techniques novatrices de mesure et de modélisation pour réduire les incertitudes associées à la prévision des crues éclair, y compris les essais de matériel sur place, l'intégration de la connectivité du matériel et le modèle de prévision des crues éclair.

Dëst soll ennert Stratgie kommen weg :

Les cartes de risque de crues subites

Afin de pouvoir anticiper la gestion du risque de crues subites, il faut d’abord identifier les secteurs potentiellement exposés au risque de crues subites. Le terme de risque est défini comme l’interaction de la vulnérabilité, se composant de la résilience et de l’exposition, et de l'aléa, ce qui dans le scénario d’une crue subite correspond à l’intensité et la probabilité d’une pluie intense.

Les cartes indicatives du risque de crues subites sont le résultat de modélisations informatiques appliquées à l’ensemble du territoire du Grand-Duché de Luxembourg. Le comportement d’écoulement de l’eau en scénarios de crues subites a été simulé sur base d’une représentation du terrain à l’échelle de 2x2m. Visualisant le danger en se basant sur l'interaction entre la profondeur de l'inondation et la vitesse d'écoulement et les objets exposés, cette base de données sert à informer le public, à évaluer la situation de risque et à concrétiser le besoin d’agir.

Régionalisation d’extrêmes pluvieux pour le Luxembourg

La connaissance des différentes périodes de retour et des niveaux de durée des extrêmes pluvieux est essentielle pour la planification de mesures au niveau de la gestion de l’eau. Ceci concerne entre autres les mesures de protection contre les inondations, le dimensionnement d’assainissement ou l’évacuation des eaux pluviales. De plus ces informations rentrent dans des modèles pluies-débits pour calculer les débits correspondant aux différentes intensités de pluie. De telles données existent en Belgique (IDF) et en Allemagne (KOSTRA) mais elles ne couvrent pas entièrement le Luxembourg et même si elles sont transférées, elles ne satisfont pas les besoins de planification. Ainsi, il est prévu d’établir une base de données correspondant aux exigences de planification et aux caractéristiques hydroclimatiques du Luxembourg.

Collecte de données - Évènements de crues subites

En réponse aux inondations dévastatrices survenues au Luxembourg suite à des pluies intenses, qui ont touché un grand nombre d’habitations, de commerces, de propriétés agricoles, et qui ont perturbé la circulation, l‘Administration de la gestion de l‘eau collecte les données sur les dommages causés par les inondations, notamment via un questionnaire en ligne sur www.flashfloods.lu

Le questionnaire vise à collecter les observations et données de dommage de toute personne ayant été le témoin direct d'un événement pluvieux intense. Une même personne peut répondre à l'enquête autant de fois qu'elle a été le témoin visuel d'un nouvel événement. Répondre à cette enquête ne vous prendra pas plus de 10 minutes. Vos réponses resteront anonymes et confidentielles.

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Concepts communaux de gestion du risque de crues subites

L’élaboration d'un concept de gestion des crues subites est une tâche interdisciplinaire et complexe. Afin de simplifier les procédures et d’être en mesure de recevoir les subventions du Fonds pour la gestion de l’eau, il est recommandé de se concerter avec l'AGE avant de commencer l´élaboration d´un concept communal. Les projets subventionnés par le Fonds pour la gestion de l’eau doivent être en ligne avec l’ensemble des obligations légales en matière de l’eau afin de garantir la durabilité des mesures de protection.

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