Les bassins versants sensibles aux "crues rapides" dans le Bassin Parisien : Analyse de la structure et de la dynamique des systèmes spatiaux complexes

par Johnny Douvinet

Thèse de doctorat en Géographie physique, humaine, économique et régionale

Sous la direction de Daniel Delahaye.

Soutenue en 2008

à Caen .

mots clés

• Inondations -- Parisien, Bassin (France ; nord)
• Géomorphologie -- Parisien, Bassin (France ; nord)
• Risques naturels -- Parisien, Bassin (France ; nord)
• Automates cellulaires
• Systémique

Résumé

En raison de leur caractère torrentiel, les « crues rapides » qui apparaissent en périodes printanière et estivale dans les régions du nord de la France constituent aujourd’hui la forme la plus originale et la plus dangereuse des inondations rencontrées dans ces régions. Le poids des activités humaines dans le fonctionnement de ces crises hydrologiques est incontestable. Ces crues turbides prennent naissance sur des territoires agricoles où les espaces cultivés ne cessent de se développer. L'urbanisation croissante et la place du réseau routier dans les axes majeurs d'écoulement aggravent la rapidité des flux et la vulnérabilité des biens et des personnes. Afin d’améliorer la connaissance sur ces événements, un inventaire a été réalisé à partir des dossiers « CatNat ». L’analyse comparative menée sur les 189 bassins versants recensés (1983-2005) a permis de dégager l’influence de la morphologie à différentes échelles. La vitesse de concentration de l'écoulement rapide est principalement liée à la combinaison entre le système de pentes, l'organisation des réseaux de talwegs et la forme des bassins versants. Il n'existait cependant aucune méthode permettant de mesurer, de manière synthétique et continue, le rôle de cette composante sur la dynamique hydrologique d’un bassin versant. Les approches quantitatives se sont limitées à des mesures séparées des composantes morphologiques (indices de compacité, rapport de confluence d'Horton, courbe hypsométrique…). En s'appuyant sur la théorie des systèmes complexes, et en particulier sur les automates cellulaires, il a été possible de développer des méthodes permettant de quantifier l’efficacité de la structuration en trois dimensions du « bassin versant ». L'adaptation de ces nouvelles méthodes d'analyse spatiale, encore peu employées en géomorphologie, nécessitera une réflexion sur la validité des outils et la pertinence des résultats en réintégrant progressivement les autres variables de l’hydrosystème. Tous ces résultats aboutissent à la réalisation de différentes cartes de sensibilité dans ces régions du nord de la France

Titre traduit

"Flash foods" in the Paris Basin watersheds : study of the structure ans dynamic of complex spatial systems

Résumé

“Flash floods” occurring on the loamy plateaux of the Paris Basin, in the north of France, are the most original and dangerous form of floods encountered in this area because of their torrential nature. The human impact on these events is indisputable as they usually originate in agricultural ploughed areas. The increasing urbanization as well as the road network located in the thalweg of the valleys leads to faster water flows and a higher vulnerability of societies. To better assess occurrence of these events, watersheds have been located thanks to the French CatNat data base. The morphological organization of the watershed between forms, slopes and drainage networks, plays a key role on the “flash floods” dynamics and on the water flow concentration along pathways. Therefore, the traditional quantitative methods usually describe separately each morphological component (index of compacity of Gravelius, Horton ratio ordination, longitudinal profile section, hypsometric curve, etc), and none of them enables to estimate, in a synthetic and dynamic ways, the influence of the spatial organization of those three morphological component. Based on the complex systems theory, it is now possible to measure the 3D organization of the catchment area. The methodological implications of this work are very relevant as the tools involved were not currently used by geomorphologists or hydrologists at the beginning of this research. The results obtained and the validity of these spatial analysis methods will have to be discussed at the end of this work, progressively integrating other variables in simulations. All these results encourage maps of sensibility in these areas