Thèse dirigée par Cécile CORNOU et co-dirigée par Elise BECK et Julie DUGDALE
Sujet de thèse : Modélisation intégrée du risque sismique incluant le comportement humain
Composition du jury :
Etienne BERTRAND, Directeur de recherche, Université Gustave Eiffel,
Alexis DROGOUL, Directeur de recherche, IRD,
Didier GEORGES, Professeur, Université Grenoble Alpes,
Edwige DUBOS-PAILLARD, Professeure, Université Paris 1,
Mona FAWAZ, Professeure, American University of Beirut,
Cécile CORNOU, Directrice de recherche, IRD,
Elise BECK, Maîtresse de Conférences, Université Grenoble Alpes,
Julie DUGDALE, Professeure, Université Grenoble Alpes.
Résumé :
De nombreuses observations faites lors de séismes précédents ont mis en évidence l'influence du comportement humain sur le risque sismique (L'Aquila 2009 ; Great East Japan 2011 ; Lorca 2011). Les actions, ou même l'inaction, des individus peuvent avoir des effets néfastes sur les conséquences sociales d'un séisme. Pourtant, les méthodologies d'évaluation des risques sismiques prennent rarement en compte le comportement humain. Cette thèse explore comment la modélisation des comportements humains et de la mobilité dans un environnement post séisme peut contribuer à la définition d'indices de risque sismique dynamiques qui intègrent le comportement humain.
Nous adoptons une approche interdisciplinaire, fusionnant les sciences de la terre, les sciences sociales et l'informatique, pour modéliser le risque sismique en tenant compte de ses aspects physiques et sociaux. Plus précisément, nous développons un modèle à base d'agents pour la simulation de l'évacuation des piétons en cas de séisme (PEERS). PEERS intègre des composantes physiques réalistes liées aux dommages causés aux bâtiments et aux débris qui en résultent. La composante sociale est prise en compte en intégrant les réponses comportementales, représentées par les décisions d'évacuation et de mobilité et les interactions entre individus qui aboutissent à la formation de groupes.
Nous choisissons Beyrouth, au Liban, comme zone d'étude et recréons un environnement virtuel de crise sismique. Nous définissons deux scénarios sismiques : le premier correspond à l'accélération maximale au sol (PGA) réglementaire de 0,3 g et le second à une PGA de 0,5 g. Nous construisons une base de données de bâtiments pour Beyrouth, puis nous estimons les dommages aux bâtiments pour les scénarios sismiques définis à l'aide de réseaux neuronaux artificiels. Pour estimer les débris induits par les dommages, nous développons une approche pour prédire la distribution des débris autour d'un bâtiment en fonction de son niveau de dommage. Nous définissons des espaces ouverts, c'est-à-dire des zones éloignées des bâtiments où les individus sont en sécurité, et nous identifions les contraintes dans l'environnement urbain qui pourraient affecter la mobilité des piétons. De plus, nous recréons une population synthétique d'individus et de ménages qui reproduit les données disponibles sur la population de Beyrouth. Enfin, nous calibrons les réponses comportementales dans PEERS sur la base des données d'enquête de l'explosion du 4 août 2020 dans le port de Beyrouth.
Nous effectuons plusieurs simulations d'évacuation en cas de tremblement de terre dans cet environnement virtuel et nous examinons la sécurité des personnes à la suite d'un tremblement de terre, la sécurité étant définie comme le fait de se trouver dans un espace ouvert. Nous étudions la capacité des espaces ouverts de Beyrouth à fournir un abri à la population immédiatement après un tremblement de terre. Nous étudions également les effets d'environnements physiques et sociaux plus complexes sur l'arrivée de la population dans des zones sûres.
Nous constatons qu'à Beyrouth, la distribution des espaces ouverts en termes de taille et d'emplacement ne peut assurer la sécurité de toute la population, même dans des conditions idéales avec des contraintes sociales et physiques minimales. En outre, nous constatons que les débris et les comportements humains retardent tous les deux de manière significative les temps d'arrivée aux espaces ouverts. Cependant, le comportement humain retarde les arrivées de deux fois par rapport au retard causé uniquement par la présence de débris.
