Soutenance de thèse de M. Hassan al Sabeh le 14 Avril 2025 à 9:30  AM (heure française)

« Modelling for flood mapping and mitigation using high resolution topography and citizen science data: an investigation in a poorly-gauged basin » 

« Modélisation Pour la Cartographie et Réduction des Inondations en Utilisant des Données Topographiques à Haute Résolution et des Données Citoyennes dans un Bassin Versant Peu Jaugé« 

Lieu de soutenance: Hydrosciences Montpellier, 15 Av. Charles Flahault, 34093 Montpellier ; Bâtiment K, Salle Méditerranée.

Lien visio: Pour ceux qui souhaitent participer par vidéo en ligne :

https://umontpellier-fr.zoom.us/j/99518496888?pwd=zZ2rHsEKlLMOoNIiUvNVxWfSXom4uJ.1

Jury :
Marco BORGA, University of Padova, Italy, Reviewer
Alain ROUSSEAU, INRS, Canada, Reviewer
Isabelle BRAUD, INRAE, France, Examiner
Flavie CERNESSON, AgroParisTech, France, Examiner
Jalal HALWANI, Lebanese University, Lebanon, Examiner
Christian SALLES, University of Montpellier, France, Examiner

Abstract:
This study aims at advancing the state-of-the-art flood hazard mapping and flood mitigation decision-making methods to enhance flood management in poorly-gauged basins. The research is applied to the Ostouane basin (144 km2), in Northern Lebanon, where hydro-meteorological data are insufficient to develop complex hydraulic models. Part I presents an extensive field investigation conducted to address the data challenges in the basin. Topographic data included a high-resolution Digital Elevation Model (DEM) and bathymetric cross-sections. Citizen science data comprised socio-economic surveys, stakeholder questionnaires, and crowdsourced water levels and extents. In part II, a novel hydro-conditioning framework is proposed adapted to flat terrains with anthropogenic features. Bathymetric data is integrated, levees are removed and the drainage is detected and enforced into the channel and floodplains. The hydro-conditioned terrain is used to map the Height Above Nearest Drainage (HAND) terrain index, producing HAND rasters consistent with the site topography. Synthetic rating curves (SRC) extracted from reach-scale hydraulic geometry show a high reliability leveraging bathymetric measurements. In part III, flood mapping is evaluated using the HAND-SRC model through a comparative analysis against a 1D hydraulic model and crowdsourced data of a past flood event. The HAND-SRC model confirms its efficiency and accuracy when using a sub-meter resolution DEM after applying the hydro-conditioning framework. Flood mitigation strategies are optimized by integrating multi-criteria in decision-making models. A TOPSIS model is used to evaluate reach-scale mitigation measures using modelling output, citizen data and literature. Stakeholder-driven criteria weights prioritize immediate protection by structural measures, while data-driven weights include upstream interventions and nature-based solutions in a holistic view. A balance of both is crucial to adhere to integrated flood management goals. In conclusion, this thesis demonstrates that the ingenious incorporation of low-cost alternative data sources is essential to improve flood management in poorly gauged basins. Sub-meter resolution topographic data, maintaining terrain convergence and drainage continuity, are fundamental for flood hazard mapping in low relief areas. Crowdsourcing has inherent validation potential and is promising for reconstituting past events. Objective data should be combined with stakeholder perspectives for resilient and sustainable flood management. The multi-criteria decision-making framework can become a reference for mitigation measure comparison. The presented methods in mapping and decision-making can be further integrated into the national flood forecasting system and flood mitigation policymaking.

Le jury :
Marco BORGA, Université de Padoue, Italie, Examinateur
Alain ROUSSEAU, INRS, Canada, Examinateur
Isabelle BRAUD, INRAE, France, Examinatrice
Flavie CERNESSON, AgroParisTech, France,  Examinatrice
Jalal HALWANI, Université Libanaise, Liban, Examinateur
Christian SALLES, Université de Montpellier, France,  Examinateur

Résumé :
Ce travail vise à faire progresser la cartographie de l’aléa d’inondation et les stratégies de réduction de ses effets pour améliorer la gestion des inondations dans les bassins mal jaugés. Le site d’étude est le bassin versant d’Ostouane (144 km2), au nord du Liban, dans lequel les données hydrométéorologiques sont insuffisantes pour développer des modèles hydrauliques complexes. La thèse comporte 3 parties. La Partie I présente l’important travail de terrain réalisé pour relever le défi lié aux données. Un modèle numérique de terrain à résolution infra-métrique (MNT-HR) est construit à partir de relevés photogrammétriques et complété par des coupes bathymétriques. Des données participatives et de retours d’expérience sur les inondations passées sont collectées à partir d’enquêtes et de questionnaires socio-économiques auprès des citoyens et des acteurs locaux. Dans la Partie II, un prétraitement original du MNT-HR est proposé. Adapté aux zones à faible relief anthropisées, il consiste à intégrer la bathymétrie, supprimer les digues et améliorer le drainage de la rivière et de la plaine d’inondation. Le MNT-HR prétraité est utilisé pour cartographier l’indice de terrain Height Above Nearest Drainage (HAND). Les rasters HAND produits sont conformes à la topographie du site, et les courbes de tarage synthétiques (SRC), extraites de la géométrie hydraulique à l’échelle du tronçon à partir des mesures bathymétriques, sont d’une grande fiabilité. La Partie III présente la cartographie de l’aléa d’inondation par le modèle HAND-SRC comparés à ceux d’un modèle hydraulique 1D et aux relevés d’un événement d’inondation passé. Le modèle HAND-SRC confirme son efficacité et sa précision, à condition d’être basé sur un MNT-HR à une résolution infra-métrique, après l’application de toutes les étapes de prétraitement. Les stratégies de réduction des effets des inondations sont optimisées en intégrant de multiples critères dans des modèles d’aide à la décision. Le modèle TOPSIS est utilisé pour hiérarchiser les mesures de réduction des inondations identifiées à l’échelle d’un bief, à l’aide des données recueillies auprès des citoyens, des acteurs locaux et de la littérature. Une approche subjective, où les critères de décision sont basés sur les acteurs locaux, donne la priorité à la protection immédiate des biefs aval, par des mesures structurelles, tandis que qu’une approche plus objective basée sur la littérature va prioriser les interventions en amont et les solutions basées sur la nature dans une vision holistique. L’équilibre entre les deux approches est donc crucial pour satisfaire les objectifs d’une gestion intégrée des inondations. En conclusion, cette thèse démontre que l’intégration ingénieuse de sources de données alternatives, à faible coût, est essentielle pour améliorer la gestion des inondations dans les bassins peu jaugés. Les données topographiques de résolution infra-métrique, intégrant la bathymétrie du lit d’écoulement et la continuité du drainage, sont fondamentales pour la cartographie de l’aléa d’inondation dans les zones à faible relief. Les retours d’expérience ont un potentiel de validation inhérent et sont prometteurs pour reconstituer des événements passés. Des données objectives doivent être intégrées aux dires des acteurs locaux, pour que la gestion des inondations soit résiliente et durable. Le cadre proposé peut devenir une référence pour la comparaison de mesures de réduction des inondations. Ainsi les méthodes présentées être intégrées dans un système national de prévision des inondations.