Quand les données haute résolution ne suffisent pas à valider les modèles numériques
Dans le domaine de la modélisation des inondations, une conviction tenace veut que la collecte massive de données de terrain après une crue soit la clé ultime pour valider les modèles numériques. Une étude menée par des chercheurs du laboratoire HECE de l’Université de Liège démontre que cette vision est incomplète. En s’appuyant sur les inondations de juillet 2021 dans la vallée de la Vesdre, ils révèlent que la qualité, la méthode de collecte et le traitement des données comptent tout autant que leur quantité.
E
n juillet 2021, la vallée de la Vesdre a été frappée par des inondations d’une ampleur historique. Des villes comme Verviers et Pepinster ont subi des dégâts considérables. Dans les semaines qui ont suivi, le Service public de Wallonie (SPW) a mobilisé près de 200 agents pour relever plus de 16 000 repères de hautes eaux sur les façades de bâtiments, constituant l’un des jeux de données post-crue les plus détaillés jamais réalisés dans le monde. L’équipe du HECE de l'Université de Liège a mis à l’épreuve l’idée selon laquelle davantage de données de terrain suffirait à garantir une validation fiable. À l’aide de leur modèle hydrodynamique 2D WOLF, qu'ils ont développé, les chercheurs ont simulé l’événement sur près de cinquante kilomètres avec une résolution allant jusqu’à deux mètres. "Le modèle a atteint un indice de succès critique de 0,86 et une erreur moyenne de 0,56 mètres sur les profondeurs maximales, explique Pratik Chakraborty, doctorant au HECE. Ce sont des performances remarquables, mais elles cachent une réalité plus nuancée."
Le problème réside dans le fait que dans un modèle numérique, les bâtiments sont des blocs imperméables, tandis que les cartes issues des observations interpolent les niveaux d’eau de manière continue, y compris à travers les bâtiments. Comparer directement ces deux types de cartes revient à comparer des pommes et des poires. Afin de "réconcilier" ces données, les chercheurs proposent quatre méthodes afin de rendre ces cartes comparables : ajouter de zones tampons autour des bâtiments, combler des trous dans la carte simulée, retirer les emprises bâties (l'emprise au sol d'un bâtiment qui est une projection verticale qui inclus débords et surplomb) de la carte observée, ou propagation de la surface libre à travers les zones construites en respectant le relief. "Les résultats sont assez frappant, reprend le doctorant. Selon la méthode, les scores de validation peuvent varier de plus de 20 % dans certains secteurs. Aucune méthode n’est exempte de biais."
Résolution et topographie : des choix lourds de conséquences
Neuf simulations combinant trois résolutions de maillage (2, 5 et 10 mètres) et trois opérateurs de rééchantillonnage topographique montrent que le passage de 2 m à 10 m dégrade sensiblement les résultats, surtout en milieu urbain où les rues étroites ne sont plus correctement représentées. Les chercheurs recommandent également d’améliorer la géolocalisation des repères de hautes eaux, trop souvent placés à l’intérieur des emprises de bâtiments, là où le modèle ne calcule précisément pas de profondeur d’eau.
"Nous pensions avoir trouvé la dernière pièce du puzzle, explique Benjamin Dewals, ingénieur en hydraulique à l'ULiège, mais en la posant, nous avons découvert qu’il en manque encore d’autres. Disposer de plus de données est nécessaire, mais la manière dont elles sont collectées, documentées et utilisées est tout aussi déterminante." Si le modèle WOLF développé par les chercheurs de l'ULiège présente d’excellentes performances, l’étude révèle que le choix de la méthode de comparaison entre données observées et simulées influence fortement les résultats, sur base desquels des décisions sont prises en pratique. Ce travail, démontre que la disponibilité de données haute résolution ne constitue pas la solution miracle pour valider les modèles de crues.
Référence scientifique
- Chakraborty, P., Dessers, C., Archambeau, P., Pirotton, M., Erpicum, S. & Dewals, B. (2026). The mirage of the silver bullet: Exploring the limitations of high-resolution data in flood model validation. Journal of Hydrology, 665, 134578. doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134578
Contacts
Ces recherches ont été conduites en partie dans le cadre du projet Interreg ResiRiver (https://resiriver.nweurope.eu/), cofinancé par le Fonds européen de développement régional (FEDER) et la Région wallonne.
