Nous nous sommes entretenus avec Mats Kerver, doctorant à l’Université technique de Delft, dont les travaux contribuent au programme JCAR ATRACE. Ses recherches portent sur la manière dont les débris flottants sont transportés par les cours d’eau et s’accumulent au niveau des ponts et autres ouvrages hydrauliques lors d’épisodes de crue. Dans cet entretien, il explique comment les débris peuvent aggraver les inondations, menacer les infrastructures critiques, et pourquoi une meilleure surveillance et une meilleure modélisation sont essentielles pour une gestion plus résiliente des risques d’inondation.
Pouvez-vous décrire brièvement le thème principal de votre thèse de doctorat ?
Mes recherches portent sur la surveillance, la classification et la quantification du transport et de l’accumulation de débris (flottants) dans les cours d’eau. Ces débris peuvent être d’origine naturelle (végétation et arbres) ou anthropique (plastiques, gravats).
Les crues précédentes ont montré que les débris peuvent s’accumuler au niveau des ouvrages hydrauliques, provoquant un colmatage du cours d’eau et réduisant sa capacité. Lorsque cela se produit, on observe une forte élévation du niveau d’eau en amont, ce qui aggrave les inondations.
Outre les niveaux d’eau, les ponts peuvent également s’effondrer en raison des forces supplémentaires exercées sur les structures par l’accumulation de débris. Ce phénomène a également été observé lors des inondations de juillet 2021 en Allemagne, en Belgique et aux Pays-Bas.
Qu’est-ce qui vous a motivé à préparer un doctorat, et pourquoi dans ce domaine de recherche ?
D’aussi loin que je me souvienne, mon mot préféré a toujours été :
Pourquoi ?
Tout au long de ma vie, j’ai importuné ma famille, mes amis et mes collègues avec cette question. Je suis toujours avide de comprendre comment les choses fonctionnent, et je ne cesserai de demander « pourquoi » tant que je n’aurai pas tout à fait compris. Si certains pourraient considérer ce trait de caractère comme quelque peu agaçant, il a été le moteur de tous mes progrès universitaires.
Après avoir suivi un cursus de licence en génie mécanique, je me suis plongé dans le domaine de la mécanique des fluides, que j’adore depuis lors. Outre l’apprentissage, j’ai toujours aimé enseigner et je l’ai fait tout au long de ma vie. J’ai désormais enseigné à des élèves âgés de 6 ans jusqu’à des étudiants en licence de génie civil. En préparant ce doctorat, je peux aller plus loin et enseigner aux étudiants de master les principes fondamentaux de la gestion de leurs propres projets de recherche.
Lors du choix de ce domaine de recherche, deux aspects principaux m'ont attiré :
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Le fait que le problème, bien que complexe, soit également assez simple à comprendre pour d'autres. L'idée qu'un ouvrage de transport d'eau puisse s'obstruer et causer des problèmes parle à beaucoup de gens, ce qui les rend plus intéressés par le sujet.
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Le fait que l’on sache si peu de choses sur ce problème. Nous avons observé divers événements ponctuels où les débris ont eu une grande influence sur les inondations, mais à l’heure actuelle, on ne comprend pas bien quand et où cela se produit. Grâce à nos campagnes de surveillance, nous contribuons à intégrer les débris dans les modèles de risques actuels, ce qui permet aux pouvoirs publics et aux habitants d’être mieux informés et mieux préparés aux phénomènes extrêmes.
Vos recherches portent-elles sur une zone géographique spécifique ?
Mes recherches portent principalement sur les zones touchées par les inondations de juillet 2021 en Allemagne, en Belgique et aux Pays-Bas, mais peuvent en principe s’appliquer à n’importe quel bassin versant présentant des caractéristiques similaires.
La surveillance que je mène s’effectue le long de la Geul, de la Meuse et de l’Ourthe, ainsi que sur des affluents plus petits de ces cours d’eau. Lors d’épisodes de fortes précipitations dans les années à venir, nous prévoyons également de déployer des stations de surveillance flexibles afin de saisir une grande variété de régimes de débris (types, propriétés de transport et volumes transportés).
Quels objectifs spécifiques comptez-vous atteindre avec vos recherches actuelles ?
Les objectifs de cette recherche sont triples :
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Comprendre les processus hydrologiques et hydrauliques régissant le transport des débris.
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Obtenir des connaissances détaillées sur les processus hydrodynamiques qui régissent la formation de tapis de débris (l’accumulation de débris) et ses conséquences (aggravation des inondations et endommagement des ouvrages).
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Intégrer la modélisation de ces processus de transport et d’accumulation dans les stratégies de gestion des risques d’inondation.
Comment vos travaux s’inscrivent-ils dans le programme JCAR ATRACE et ses objectifs ?
Pour nous préparer aux événements climatiques extrêmes, nous devons prendre en compte les effets de l’accumulation de débris, car celle-ci a une forte influence sur l’étendue et la gravité des inondations. De plus, les dommages causés aux ponts et autres infrastructures ont un impact sur les capacités d’intervention d’urgence en cas d’inondation et doivent donc également être pris en considération.
D’autres doctorants du programme JCAR ATRACE soulignent la nécessité d’intégrer les débris dans les modèles hydrodynamiques, ce qui constitue un excellent point de départ pour une collaboration future.
En ce qui concerne la collaboration transfrontalière, je travaille en partenariat avec des institutions et des entreprises aux Pays-Bas, en Belgique et en Allemagne afin d’évaluer la gestion des débris dans les bassins versants transfrontaliers sélectionnés dans le cadre du programme JCAR ATRACE. Par ailleurs, la plupart des bassins versants étudiés (comme celui de la Geul) sont transfrontaliers, les débris provenant de plusieurs pays.
Quelles opportunités et quels défis entrevoyez-vous dans la conduite de vos recherches dans un contexte transfrontalier ?
En abordant la question du transport des déchets de manière holistique, nous obtiendrons une compréhension plus fondamentale des processus qui le régissent. En nous intéressant aux bassins versants transfrontaliers, nous pouvons également identifier les facteurs sociétaux à l’origine de ce transport dans différents pays, plutôt que de nous limiter à l’étude des processus naturels. C’est important car une part significative des déchets flottants lors des crues est d’origine humaine, comme par exemple les plastiques ou les voitures.
Des défis peuvent se poser lorsqu’il s’agit de gérer les débris, que ce soit par le recyclage ou par un ramassage périodique, car cela nécessite de mobiliser des ressources (financières). Selon l’origine des débris et les acteurs appelés à engager des ressources pour les nettoyer, des difficultés peuvent surgir.
À cet égard, mes travaux de recherche peuvent également éclairer la prise de décision et potentiellement permettre de réaliser des économies grâce à une gestion plus réfléchie des débris. Les pouvoirs publics et les entreprises manifestent un intérêt pour ce sujet, et il est important d’explorer ces opportunités au cours de mes recherches.
Comment vos recherches s’inscrivent-elles dans le cadre des partenariats entre les collectivités régionales et les établissements universitaires ?
La préparation aux inondations est un processus collaboratif, et mes recherches visent à intégrer les effets des débris flottants dans l’évaluation des risques d’inondation. Les collectivités (régionales) s’intéressent de près à ce problème, car l’accumulation de débris reste mal comprise.
En collaboration avec des partenaires locaux, nous pouvons identifier les zones vulnérables à une aggravation des inondations due aux débris et prendre les premières mesures pour remédier à ces vulnérabilités.
Je pense que tous les jeunes chercheurs participant à ce projet sont particulièrement bien placés pour faire le lien entre les établissements universitaires et les pouvoirs publics, tant dans le cadre de leurs projets de recherche actuels qu’au-delà.
De quelle manière pensez-vous que vos recherches auront un impact sur l’élaboration des politiques ?
La recherche sur le transport des débris en est encore à ses débuts, et lorsque l’on évoque les défis liés aux débris, aucune exigence concrète en matière de conception n’est disponible.
Grâce à cette recherche, nous souhaitons aider les décideurs politiques à faire des choix éclairés lors de l’élaboration de stratégies efficaces de gestion des débris. Par ailleurs, informer les collectivités régionales sur les structures exposées à un risque accru d’inondation dû à l’accumulation de débris peut contribuer à prévenir les dégâts.
Certaines autorités chargées de la gestion de l’eau ont déjà défini certaines exigences concernant les ouvrages installés dans les cours d’eau afin d’éviter leur obstruction, mais celles-ci peuvent être précisées grâce aux résultats de mes recherches.
Compte tenu de la grande diversité des parties prenantes impliquées dans le projet JCAR ATRACE, quelles interactions espérez-vous nouer ?
L’accumulation de débris est un enjeu pertinent tant à l’échelle locale que régionale. L’un des atouts du projet JCAR ATRACE est qu’il permet d’interagir avec des parties prenantes à différentes échelles.
Actuellement, j’acquiers des connaissances précieuses auprès d’acteurs locaux qui possèdent une longue expérience de la fréquence et de la gravité des obstructions des ouvrages dans leurs cours d’eau respectifs. Je me réjouis également de pouvoir m’appuyer sur les connaissances pointues de mes pairs issus des autres partenaires de recherche et d’échanger sur nos défis de recherche respectifs.
Quels impacts à long terme envisagez-vous que vos recherches aient sur les stratégies climatiques régionales ?
À long terme, nous voulons nous assurer que les débris ne restent pas coincés au niveau des ouvrages critiques de transport d’eau et que leur performance n’en soit pas affectée.
Mes recherches permettront de déterminer d’où proviennent les débris et en quels volumes, ce qui permettra d’élaborer des stratégies de gestion adaptées à ces volumes attendus. Cela peut se faire en nettoyant périodiquement l’ouvrage lui-même, en réduisant la présence de débris dans la plaine inondable ou en retirant les débris en amont de l’ouvrage.
Pour ce faire, on peut utiliser des grilles à débris, conçues pour retenir les débris avant qu’ils n’affectent la capacité d’évacuation des ouvrages. Si les volumes attendus et les périodes de retour sont connus, l’accumulation de débris peut être prise en compte dans les stratégies de gestion des risques d’inondation.
Quelles avancées scientifiques ou technologiques espérez-vous réaliser au cours de votre doctorat ?
Notre compréhension actuelle du transport et de l’accumulation des débris est très limitée. Nous avons observé certains cas extrêmes, mais nous ne disposons actuellement d’aucun modèle permettant de prédire les volumes mobilisés dans des conditions données.
Grâce à mes recherches, j’espère mettre en évidence les schémas hydrologiques et hydrauliques qui régissent ce transport. Par exemple, en montrant comment le transport des débris varie selon les saisons ou en fonction des différents épisodes pluvieux.
Forts de ces connaissances, nous pourrons commencer à concevoir des ouvrages qui tiennent compte de la question des débris, ce qui est essentiel pour faire face aux phénomènes extrêmes liés à l’évolution de notre climat.
Quels sont les défis auxquels vous vous attendez à être confronté à mesure que les conditions climatiques continuent d’évoluer ? Et comment envisagez-vous d’adapter vos recherches à ces défis en constante évolution ?
Le transport des débris est à la fois continu et épisodique, et présente un fort effet de mémoire. Cela signifie que s’il y a deux vagues de crue consécutives, la seconde transportera probablement un volume de débris bien moindre, car ceux-ci auront déjà été transportés en aval.
Si le changement climatique entraîne des sécheresses plus longues et plus extrêmes, cela signifie également que les débris ont plus de temps pour s’accumuler dans la plaine inondable. Ainsi, en cas d’épisode de précipitations extrêmes, ils pourraient être mobilisés d’un seul coup, s’accumulant en volumes plus importants qu’auparavant.
Mes recherches s’efforcent d’intégrer ces effets de mémoire afin de prendre également en compte ces phénomènes extrêmes dans un climat en mutation.
