Développement et validation expérimentale d'outils novateurs de simulation numérique pour l'évaluation de la vulnérabilité et la réhabilitation des structures critiques au Québec face aux effets des crues, des inondations et des glaces et débris flottants

1. Résumé du projet

L’interaction dynamique des infrastructures critiques, incluant les barrages, les digues et les ponts, avec les écoulements à haut débit, les débris et les glaces, peut affecter de manière significative leur intégrité structurelle, conduire à leur endommagement excessif, et parfois même leur effondrement. Les dévastations catastrophiques associées à de tels phénomènes (crues printanières, embâcles, etc.) ont été particulièrement sévères ces dernières années, avec des conséquences néfastes sur les populations, directes (pertes humaines et dommages corporels) ou indirectes (pertes économiques, dommages matériels et dégâts écologiques). Plusieurs exemples récents peuvent être cités à cet effet, eg. Saguenay (1996), Katrina (2005), Montérégie (2011), Sandy (2012), Sud de l’Alberta (2013), Oroville (2017), Harvey (2017), Irma (2017), Gatineau, Montréal, Mauricie, etc. (2017 à 2019), etc. Les inondations sont, en effet, actuellement le risque naturel qui survient le plus fréquemment au Québec et au Canada d’après Sécurité publique Canada (https://www.securitepublique.gc.ca).

Par ailleurs, les structures stratégiques et critiques de génie civil jouent un rôle primordial dans le fonctionnement de la société, en assurant notamment le transport des personnes et des biens (ponts), et la production de l’énergie et la régulation des écoulements (centrales hydroélectriques et barrages). Ces structures nécessitent cependant une gestion précise des risques associés à leur défaillance, particulièrement dans le contexte d’un vieillissement soutenu et accéléré, dont les effets sont exacerbés par les conditions climatiques sévères (eg. l’accentuation de la dégradation des structures au Québec sous l’effet des cycles gel-dégel importants et l’utilisation des sels de déglaçage). Par conséquent, des méthodes efficaces et fiables de simulation numérique, validée expérimentalement, sont nécessaires pour alimenter les choix éclairés des ingénieurs et des décideurs dans ce contexte.

Cette demande équipe FRQNT a donc pour but de mettre en commun les expertises de deux chercheurs au Québec pour :

1. Développer des outils adaptés à l’usage de l’ingénieur praticien visant à évaluer la vulnérabilité des structures critiques aux effets des crues et des objets qu’elles peuvent transporter ;
2. Développer des protocoles expérimentaux et les utiliser pour valider les techniques proposées ;
3. Illustrer l’application de la méthodologie proposée à des cas réels de barrages, de digues et de ponts au Québec.

Ces travaux auront un impact important sur le rehaussement du niveau de sécurité des infrastructures du Québec, ainsi que des retombées économiques évidentes, en contribuant à l’élaboration de méthodes de conception, d’évaluation et de réhabilitation originales, efficientes et durables de ces infrastructures.