Accueil >> Actualité >> Articles

Modélisation du risque sismique à Beyrouth (Liban) : comment prendre en compte le comportement humain ?

Le 06-01-2021 | Par Rouba Iskandar - doctorante, UGA, ISTerre, Pacte, LIG | 1958 vues | Recommander cet article | Ajouter aux favoris |
Modélisation du risque sismique à Beyrouth (Liban) : comment prendre en compte le comportement humain ?

Au cours de ma formation en génie civil, je me suis intéressée aux séismes et leurs effets sur les bâtiments. Thèmes auxquels j’ai pu me familiariser en suivant le master « Géorisques » de l’Université Grenoble Alpes. Mais, comment les personnes sont-elles impactées par les séismes ? Dans le cadre de mes travaux de thèse, je propose de développer un indice de risque sismique, basé sur un modèle pluridisciplinaire de crise sismique intégrant des modèles d’aléa, de vulnérabilité physique du bâti, de vulnérabilité sociale et de comportements humains en situation de crise.


Les séismes sont des évènements destructeurs qui ont lieu brusquement, sans possibilité d’alerte préalable. La prédiction de façon sûre du moment d’occurrence d’un séisme reste actuellement un verrou scientifique non résolu. Afin d’évaluer la possibilité de survenance de séismes dans une zone géographique d’intérêt et d’estimer leurs éventuels impacts matériels et humains, les scientifiques ont recours à des études d’estimation du risque sismique.  

Toutefois, il manque encore un élément important pour pouvoir traduire la réalité d’une crise sismique dans sa globalité : le comportement humain en situation de crise.

Dans ces études, le risque sismique est défini par ses trois composantes : l’aléa, l’exposition et la vulnérabilité. Bien que, dans la plupart des cas, la définition de cette dernière composante se résume à la vulnérabilité physique des bâtiments, des études récentes [1] introduisent également la vulnérabilité sociale, afin d’illustrer la fragilité et la faible résilience de la société touchée. Ceci permet d’apporter plus de réalisme à l’évaluation des impacts subis lors d’un séisme.

En effet, la dimension humaine individuelle, illustrée par la mobilité et les comportements des personnes, peut aggraver ou diminuer le risque auquel sont confrontées ces personnes. Ceci a été vu dans plusieurs crises précédentes où certaines actions, ou même inaction, ont eu des conséquences déterminantes sur le sort des individus. C’est le cas par exemple du séisme suivi du tsunami de 2011 de la côte Pacifique du Tōhoku, au Japon, où la plus grande proportion de victimes se trouvait parmi les personnes qui ont tardé à évacuer après l’alerte [2].

L’intégration de la dynamique des comportements humains dans les études d’estimation du risque requiert une approche pluridisciplinaire de manière à capter toutes les facettes d’une crise. C’est pourquoi, dans le cadre de mes travaux de thèse, je propose de développer un indice de risque sismique, basé sur un modèle pluridisciplinaire de crise sismique intégrant des modèles d’aléa, de vulnérabilité physique du bâti, de vulnérabilité sociale et de comportements humains en situation de crise.

Comment modéliser le comportement humain face aux séismes ?

Les données requises pour modéliser une crise sismique sont entre autres des données sur les bâtiments, leurs niveaux d’endommagement et les débris générés. Des données sur la population y sont aussi intégrées, ainsi que des modèles de comportement humain et de mobilité en période de crise. 

Les modélisations et simulations sociales peuvent être réalisées avec des modèles multi-agents. Dans ce contexte, un agent est une entité informatique autonome capable de percevoir son environnement, réagir et interagir avec d’autres agents. Ces agents peuvent être des agents sociaux (des individus organisés en famille par exemple), qui peuvent réagir face à des agents inanimés (bâtiments ou débris suite à une secousse).

Dans le cadre de ma thèse, la méthodologie adoptée consiste à modéliser une crise sismique à travers un modèle multi-agents. Pour cela, la première étape est d’établir une abstraction de la réalité d’une crise sismique sous forme d’un modèle conceptuel, et de définir les règles de comportements des agents et de leurs interactions à partir d’observations faites sur des évènements passés. Le modèle est toutefois non-déterministe, car les agents ont une probabilité de réaliser chacun des comportements qui leur sont associés, qui varie selon leurs caractéristiques individuelles et le contexte dans lequel ils se trouvent.

L’identification de ces comportements est possible grâce à l’analyse de vidéos de crises sismiques [3] et à travers des enquêtes post-sismiques [4].

Ensuite, le modèle conceptuel est implémenté dans une plateforme de modélisation : GAMA [5], qui permet de réaliser des simulations dynamiques de ce modèle. Ces simulations permettent alors d’exécuter une série d’expérimentations et de tester l’influence sur le risque sismique des différentes variables intégrées, tel que l’accessibilité aux espaces ouverts et la connaissance des consignes de sécurité.


Exemple de simulation multi-agents d’évacuation de piétons suite à un séisme. Réalisation : R. Iskandar


Vidéo d’évacuation de piétons suite à un séisme : On voit sur cette vidéo des bâtiments qui ont été impactés par le séisme. La couleur des bâtiments représente leur niveau dommage : gris pour non-endommagé, vert pour faibles dommages et jaune pour dommages modérés. Autour de ces bâtiments, une zone de débris est créée, dont l’étendue dépend de la hauteur du bâtiment et de son niveau de dommage. Les individus évacuent les bâtiments et s’ils sont dans une zone de débris leur couleur est rouge, ils sont en danger et risquent de mourir. Les individus se dirigent vers les espaces ouverts (en bleu) et quand ils y arrivent ils sont en sécurité et leur couleur change en vert.

Terrain d’étude : Beyrouth, Liban

L’approche est appliquée à la ville de Beyrouth, capitale et centre institutionnel et économique du Liban. Le Liban a été historiquement touché par plusieurs séismes de forte magnitude. Les plus remarquables sont le séisme de 551 (magnitude 7,5) qui a été suivi d'un tsunami, celui de 1202 (magnitude 7,5), qui a causé des destructions importantes entre la côte libanaise et l'ouest de la Syrie, et le séisme de 1759 (magnitude 7,4), qui a été le dernier tremblement de terre de magnitude supérieure à 7 au Liban [6] [7]. La ville de Beyrouth présente une grande variabilité spatiale en termes d’aléa en raison de ses conditions géologiques, ainsi que de fortes contraintes sur la vulnérabilité physique liées à l’urbanisation dense et hétérogène de la ville, souvent accompagnée du non-respect des codes de construction parasismique. Du point de vue social, une enquête précédente sur les perceptions et les connaissances sur le risque sismique a montré que les personnes à Beyrouth ont une connaissance partielle sur les séismes et les comportements à adopter pour s’en protéger [8].


Vue sur la ville de Beyrouth, Liban, 23 mars 2016. Photo © Dominic Chavez/World Bank

Des données sur les bâtiments et le sol à Beyrouth ont été collectées dans des études précédentes [9] [10]. Des images satellites sont exploitées pour l’extraction de la topographie de la ville et de l’élévation des bâtiments. Les dommages aux bâtiments et les débris générés pour plusieurs scenarios sismiques plausibles sont quantifiés [11]. Quant aux données sociales, des données statistiques sur les répartitions des tranches d’âge, du genre et de la composition des foyers entres autres sont extraites de la base de données de l’Administration Centrale des Statistiques au Liban. Afin d’identifier les comportements des Libanais face aux séismes, une enquête en ligne est lancée en collaboration avec des universités libanaises [12]. Toutes ces données sont intégrées dans un premier modèle multi-agents pour la simulation de crises sismiques à Beyrouth, et des travaux sont actuellement en cours pour développer et complexifier le modèle.

La prochaine étape consiste à tester plusieurs scénarios de séismes, pour différentes configurations : des scénarios de nuit et de jour par exemple, et analyser les tendances qui en ressortent et l’influence sur le risque sismique à Beyrouth.

Zoom sur la double explosion à Beyrouth du 4 août 2020

Des explosions au port de Beyrouth ont ravagé la capitale Libanaise le 4 août 2020.

La deuxième explosion, assimilée à un séisme de magnitude 3,4 [13], a été si violente que des milliers de bâtiments ont été endommagés laissant aux alentours de 200 victimes, 6 500 blessés et 300 000 personnes sans domicile. Encombrées par de nombreux débris, des routes sont devenues impraticables par les secouristes et les personnes blessées qui essayaient de se rendre aux hôpitaux, dont certains ont été fortement endommagés et presque rendus non-fonctionnels.

Les premiers résultats d’une enquête que nous avons lancée en collaboration avec des chercheurs Libanais pour collecter la réaction des personnes face à cet événement [14] montrent que les personnes ont eu peu de réflexe d’évacuation et témoignent du manque de connaissance des consignes de sécurité.

Tout cela mène à la réflexion suivante : que se passerait-il si un séisme de magnitude 7 toucherait Beyrouth dans un futur proche ? Scenario plausible, vu les séismes passés qu’a connus le Liban.

REMERCIEMENTS

Ce travail a bénéficié d'une aide de l'Etat gérée par l'Agence Nationale de la Recherche au titre du programme Investissements d'Avenir portant la référence ANR-15-IDEX-02. Il a été encadré par : Elise Beck (Pacte), Cécile Cornou (ISTerre), Julie Dugdale (LIG)

REFERENCES

[1] Carreño, M. L., Cardona, O. D., & Barbat, A. H. (2012). New methodology for urban seismic risk assessment from a holistic perspective. Bulletin of Earthquake Engineering, 10(2), 547‑565. https://doi.org/10.1007/s10518-011-9302-2

[2] Sawai, M. (2012). Who is vulnerable during tsunamis ? Experiences from the Great East Japan Earthquake 2011 and the Indian Ocean Tsunami 2004 (p. 19). United Nations ESCAP.

[3] Bernardini, G., Quagliarini, E., & D’Orazio, M. (2016). Towards creating a combined database for earthquake pedestrians’ evacuation models. Safety Science, 82, 77‑94. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2015.09.001

[4] Goltz, J. D., Russel, L. A., & Bourque, L. B. (1992). Initial Behavioral Response to a Rapid Onset Disaster : A Case Study of the October 1, 1987 Whittier Narrows Earthquake. International Journal of Mass Emergencies and Disasters, 10(1). http://ijmed.org/articles/503/download/

[5] Taillandier, P., Gaudou, B., Grignard, A., Huynh, Q.-N., Marilleau, N., Caillou, P., Philippon, D., & Drogoul, A. (2019). Building, composing and experimenting complex spatial models with the GAMA platform. GeoInformatica, 23(2), 299‑322. https://doi.org/10.1007/s10707-018-00339-6

[6] Daëron, M., Klinger, Y., Tapponnier, P., Elias, A., Jacques, E., & Sursock, A. (2005). Sources of the large A.D. 1202 and 1759 Near East earthquakes. Geology, 33(7), 529. https://doi.org/10.1130/G21352.1

[7] Elias, A., Tapponnier, P., Singh, S. C., King, G. C. P., Briais, A., Daëron, M., Carton, H., Sursock, A., Jacques, E., Jomaa, R., & Klinger, Y. (2007). Active thrusting offshore Mount Lebanon : Source of the tsunamigenic A.D. 551 Beirut-Tripoli earthquake. Geology, 35(8), 755. https://doi.org/10.1130/G23631A.1

[8] Beck, E., Cartier, S., Colbeau-Justin, L., Azzam, C., & Saikali, M. (2018). Vulnerability to earthquake of Beirut residents (Lebanon) : Perception, knowledge, and protection strategies. Journal of Risk Research, 1‑18. https://doi.org/10.1080/13669877.2018.1466826

[9] Brax, M., Bard, P.-Y., Duval, A.-M., Bertrand, E., Rahhal, M.-E., Jomaa, R., Cornou, C., Voisin, C., & Sursock, A. (2018). Towards a microzonation of the Greater Beirut area : An instrumental approach combining earthquake and ambient vibration recordings. Bulletin of Earthquake Engineering, 16(12), 5735‑5767. https://doi.org/10.1007/s10518-018-0438-1

[10] Salameh, C., Bard, P.-Y., Guillier, B., Harb, J., Cornou, C., Gérard, J., & Almakari, M. (2017). Using ambient vibration measurements for risk assessment at an urban scale : From numerical proof of concept to Beirut case study (Lebanon). Earth, Planets and Space, 69(1). https://doi.org/10.1186/s40623-017-0641-3

[11] Iskandar R., Al-Tfaily B., Salameh C., Bard P.-Y., Guillier B., Cornou C., Gérard J., Harb J., Fayjaloun R., Beck E., Dugdale J., Lacroix P. & Cartier S. (2019). Buildings damage estimation at fine spatial scale for integrated seismic risk modeling in Beirut (Lebanon). Poster présenté à la 10th conference of the international society for Integrated Disaster Risk Management, 16-18 Octobre 2019. Nice, France.

[12] Lien vers l’enquête sur les comportements adoptés par les Libanais après un séisme : https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSchG61h-ogNCIDr5BHaLGSHahSUzPikw-Az8bLloZhcymGNyA/viewform?fbclid=IwAR3u98a9PrWy1DUjvtxz1S-Ykr3KLHJh6mdeWMB2YJpQ2Crp6fF6gRBO0C8

[13] Estimation de la magnitude associée aux explosions par le Centre Sismologique Euro-Méditerranéen https://www.emsc-csem.org/Earthquake/earthquake.php?id=882410

[14] Lien vers l’enquête sur les comportements adoptés par les Libanais après les explosions du 4 août 2020 à Beyrouth https://enquetes.univ-grenoble-alpes.fr/v4/s/fhq0eh

 

Le Cross Disciplinary Project Risk (CDP Risk) de l'Université de Grenoble Alpes est un des dix-huit projets d'une Initiative d'Excellence financée par l'Etat à Grenoble pour favoriser l'émergence de recherches pluridisciplinaires dans différents domaines. Depuis 2018, le CDP Risk rassemble plusieurs laboratoires grenoblois impliqués dans des projets transversaux pour répondre à des problèmes sociétaux d'analyse, de prévention des risques et de gestion de crise, tant par des approches issues des sciences humaines et sociales que par des méthodologies issues des géosciences, de l'ingénierie et des sciences de l'information. Le CDP RISK finance onze thèses co-dirigées au sein de laboratoires complémentaires pour initier la science du risque de demain autour des risques naturels et de leur impact sur la société. A terme, un Institut des Risques doit voir le jour à Grenoble avec la perspective de développer et valoriser la recherche et la formation autour des risques auprès d'acteurs institutionnels et privés. Dans cet esprit, 7 doctorants ont accepté de partager sur le site Web de l'IRMa leurs premiers résultats de thèse. Une saga en 7 épisodes, à retrouver ici chaque semaine !

  risk.univ-grenoble-alpes.fr
https://twitter.com/Risk_UGA @Risk_UGA



Commentaires »


JT#4 - Implication citoyenne en cas de catastrophe : réalités et perspectives pour les collectivités :
journée technique #4
>> REVOIR LES INTERVENTIONS <<
JT#3 - Vigilance, alerte et sauvegarde : prévoir son plan spécifique inondation :
journée technique #3
>> REVOIR LES INTERVENTIONS <<
JT#2 - Entraide intercommunale et gestion de crise :
journée technique #2
>> REVOIR LES INTERVENTIONS <<
JT#1 - Entreprises et établissements recevant du public face aux risques et menaces : comment garantir et généraliser la mise à l'abri des usagers et du personnel ?
journée technique #1
>> REVOIR LES INTERVENTIONS <<

 

900 ans face aux avalanches, l'incroyable histoire de Celliers...
Celliers
Le saint Eynard, solide comme un roc ? hum...
Saint-Eynard
L'inondation de l'Arbresle en 2008 : la pire crue des 200 dernières années :
inondation de l'Arbresle en 2008
Tout savoir sur le glissement de terrain de 1931 au Châtelard (Bauges) :
glissement de terrain du Châtelard - les Maîtres du Mont déserté

 

Haut de page

L'Institut des Risques Majeurs est soutenu par :

Conseil départemental de l'Isère Région Auvergne Rhône-Alpes
© 2000 - 2020 Institut des Risques Majeurs | Plan du site | Notice légale | Crédits | Contact |