EXPLORATION DUNE MÉTHODE DÉVALUATION DE .UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE...

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  • UNIVERSIT DE MONTRAL

    EXPLORATION DUNE MTHODE DVALUATION DE LA

    VULNRABILIT DES SYSTMES ESSENTIELS DUNE RGION FACE

    AUX EXTRMES MTOROLOGIQUES DANS UN CONTEXTE DE

    CHANGEMENTS CLIMATIQUES

    FABRICE OLIVRY

    DPARTEMENT DE MATHMATIQUES ET DE GNIE INDUSTRIEL

    COLE POLYTECHNIQUE DE MONTRAL

    MMOIRE PRSENT EN VUE DE LOBTENTION

    DU DIPLME DE MATRISE S SCIENCES APPLIQUES

    (GNIE INDUSTRIEL)

    AOT 2012

    Fabrice Olivry, 2012.

  • UNIVERSIT DE MONTRAL

    COLE POLYTECHNIQUE DE MONTRAL

    Ce mmoire intitul :

    EXPLORATION DUNE MTHODE DVALUATION DE LA VULNRABILIT DES

    SYSTMES ESSENTIELS DUNE RGION FACE AUX EXTRMES

    MTOROLOGIQUES DANS UN CONTEXTE DE CHANGEMENTS CLIMATIQUES

    prsent par : OLIVRY Fabrice

    en vue de lobtention du diplme de : Matrise s sciences appliques

    a t dment accept par le jury dexamen constitu de :

    M. BOURGAULT Mario, Ph.D, prsident

    M. ROBERT Benot, ing., Ph.D, membre et directeur de recherche

    M. BOURQUE Alain, M. Sc., membre externe

  • iii

    DDICACE

    mon grand-pre, disparu alors que dbutaient mes tudes Montral,

    je ddie cette conclusion de ma formidable aventure canadienne.

  • iv

    REMERCIEMENTS

    En premier lieu je tiens remercier mon directeur de recherche et professeur lcole

    Polytechnique de Montral, Monsieur Benot ROBERT, pour mavoir permis de collaborer avec

    lui et dintgrer le Centre risque & performance. Ses enseignements, ses conseils, son coute et

    sa comprhension tout au long de mes travaux auront t une des cls de leur aboutissement.

    Mes penses vont ensuite mes amis des Arts qui ont assist mon dpart pour la Belle Province

    et qui ont suivi distance mes tribulations montralaises : merci donc JC, Thibaut, Delphine,

    Axel, Mickal, Alicia, Guilhem et tous les autres qui se reconnaitront. Je tiens remercier tout

    particulirement Laura qui a toujours su trouver les mots justes pour me remettre daplomb et me

    prter une oreille attentive tout au long de mon sjour, et ce dj bien avant mon dpart. Sans toi

    je naurais jamais pu arriver aussi loin dans cette aventure.

    Je pense galement mes amis de Montral, ceux qui sont rentrs en Europe : Alice, Vincent,

    Virginie, Mara, Neus, Alex, Myriam et les autres, mais aussi ceux qui sont toujours l pour

    maccompagner : Fred, Ikram, Marie, Philippe et Damien : merci pour tout le temps pass

    ensembles, pour votre soutien et vos encouragements.

    Je pense normment toute ma famille et notamment mes parents et mon frre pour avoir

    toujours cru en moi et mavoir support tout au long de ces annes Montral, malgr la

    distance, le dcalage horaire et les moments parfois difficiles. Ce mmoire, ce dpart cest avant

    tout vous que je le dois, merci dy avoir cru avec moi.

    Enfin, que serait toute cette pope sans la plus belle rencontre de ma vie, mon amour Pauline,

    mon plus grand soutien qui maccompagne au quotidien et sans qui je naurais pas pu mener

    bien toute cette aventure. Merci du fond du cur pour ta patience, ta gnrosit et le bonheur que

    tu mapportes chaque jour qui passe depuis notre rencontre. La conclusion heureuse de toute cette

    histoire cest toi que je la dois.

  • v

    RSUM

    Depuis la fin du XXe sicle, les consquences des changements climatiques ont de plus en plus

    dimpact sur nos socits modernes, ainsi que sur les systmes essentiels transport, lectricit,

    tlcommunications, eau potable prsents sur leurs territoires. Monte du niveau des ocans,

    rchauffement global des tempratures et multiplication des phnomnes climatiques extrmes

    sont autant dexemples de menaces qui psent sur les communauts humaines et qui font de

    ltude de leur vulnrabilit un enjeu majeur du XXIe sicle.

    Lobjectif des travaux du prsent mmoire est dexplorer, sur le principe des systmes experts,

    une mthodologie dvaluation de la vulnrabilit capable de faire appel la fois aux

    connaissances des experts en changements climatiques et celles des spcialistes en systmes

    essentiels. Cette mthodologie permet dintgrer et combiner plusieurs caractristiques relatives

    aux quipements et infrastructures de ces systmes, la gographie de la rgion l'tude mais

    aussi aux alas climatiques court et long terme prsents sur le territoire.

    Cette valuation de la vulnrabilit sappuie sur une notion de sensibilit qui consiste en une

    caractrisation du degr dexposition de lquipement diffrents facteurs climatiques, en

    fonction de paramtres aggravants relis la gographie de la rgion. Une notion de criticit des

    quipements des systmes experts est aussi considre. Elle est value selon limportance de

    lquipement au sein du rseau mais aussi sur dautres paramtres propres son implantation sur

    le territoire. Enfin, une cartographie du profil de vulnrabilit de la rgion aux diffrents facteurs

    climatiques est ralise partir de ces valuations.

    La mthodologie a ainsi t applique sur un territoire fictif afin de dresser des exemples des

    profils de vulnrabilit aux impacts des changements climatiques lchelle dune rgion,

    donnant ainsi aux dcideurs un moyen pour identifier les ventuels points faibles afin de prioriser

    les actions entreprendre, notamment par lintermdiaire des cartes de vulnrabilit.

    Des exemples d'analyses spcifiques pour aider les dcideurs prvoir les effets directs de

    mesures dadaptation (comme la mise en place de plans dentretiens), ou encore anticiper

    lvolution de la vulnrabilit avec le vieillissement de lquipement ou des modifications dans le

    temps de conditions climatiques, sont galement montrs.

  • vi

    ABSTRACT

    Since the end of the 20th

    century, the consequences of climate changes have been having more

    and more impact on todays societies and on the critical systems transportation, electrical

    power, telecommunications, drinking water that belongs to their area. The rise of the level of

    the oceans, the global warming and the increase of the number of extreme climatic events can be

    seen as examples of threats jeopardizing human communities and making the evaluation of their

    vulnerability one of the biggest stakes of this 21st century.

    The main goal of this thesis is to explore an expert system-based method for the evaluation of

    vulnerability which should be able to combine the knowledge of both experts on climate changes

    and on critical systems. This methodology can integrate and combine several characteristics of

    the facilities and the infrastructures belonging to these systems, of the regional geography, and

    also of the various unknown local climatic conditions which can be short or long-term.

    This assessment of vulnerability is based on a notion of sensibility, which consists in a

    characterization of the way a facility can be exposed to several climatic factors. This degree of

    exposition depends on aggravating parameters linked to the geography of the area. Then, a notion

    of the criticality of the critical systems facilities is also taken into account. It can be assessed

    according to the importance of the facility within its network and to other parameters peculiar to

    its setting up in the area. Finally a mapping of the vulnerability profile to the several climatic

    factors of the area can be carried out from these assessments.

    The methodology has been applied on a fictitious area in order to generate examples of

    vulnerability profiles to region-scaled impacts of climate changes, thus giving the decision-

    makers a way to identify potential weak points and to prioritize the actions to undertake,

    particularly through the vulnerability maps.

    Other examples of specific analyses helping decision-makers to foresee the direct effects of

    adaptation measures (as the setting-up of maintenance plans), or to anticipate the evolution of

    vulnerability along with the ageing of the facility and the alterations of the climate conditions

    over time will be showed.

  • vii

    TABLE DES MATIRES

    DDICACE ................................................................................................................................... III

    REMERCIEMENTS ..................................................................................................................... IV

    RSUM ........................................................................................................................................ V

    ABSTRACT .................................................................................................................................. VI

    TABLE DES MATIRES ...........................................................................................................VII

    LISTE DES TABLEAUX .............................................................................................................. X

    LISTE DES FIGURES .................................................................................................................. XI

    LISTE DES SIGLES ET ABRVIATIONS ............................................................................. XIII

    LISTE DES ANNEXES ............................................................................................................. XIV

    INTRODUCTION ........................................................................................................................... 1

    CHAPITRE 1 TAT DES CONNAISSANCES ......................................