Des systèmes automatisés de gestion des eaux pluviales au service des villes intelligentes

Les changements climatiques accroissent la fréquence des conditions météorologiques problématiques (en plus de générer de nombreux débats). Les modèles climatiques prévoient notamment une augmentation de la fréquence des événements pluvieux intenses au cours des prochaines décennies. En zones urbaines, cela se traduira par des inondations plus fréquentes et des débits de pointe plus élevés dans les cours d’eau. D'autre part, l'urbanisation augmente le volume des eaux de ruissellement en temps de pluie en raison de l’imperméabilisation des surfaces. Non seulement ces eaux de ruissellement rejettent chaque année d'importantes quantités de contaminants dans les rivières, mais elles constituent également la principale cause d'inondations en milieu urbain et d'érosion des cours d’eau récepteurs. Dans ces circonstances, quel peut être le rôle des villes intelligentes pour assurer un développement durable?

Pour faire face à ce défi ainsi qu’à plusieurs autres liés à l’urbanisation croissante, certaines villes cherchent à devenir ce que l’on appelle des « villes intelligentes » (Smart Cities). Selon ce concept, divers capteurs, algorithmes et autres technologies dites intelligentes sont mis en commun pour minimiser les conséquences négatives de l’urbanisation et accroître l’efficacité de divers systèmes urbains.

Shadab Shishegar, doctorante à l'INRS dans l’équipe de la professeure Sophie Duchesne et codirigée par Geneviève Pelletier de l’Université Laval, travaille sur de tels systèmes intelligents de gestion des eaux pluviales. Grâce à son expertise en optimisation des systèmes et en intelligence artificielle, elle a développé des algorithmes d'optimisation et de contrôle en temps réel pour la gestion adaptative et durable des eaux pluviales en milieu urbain [1].

Un système intelligent de gestion des eaux pluviales effectue un contrôle informatisé et s’ajuste en permanence afin de s'adapter aux conditions météorologiques. Le système intelligent sur lequel travaille Shadab permettra la connexion des bassins de rétention des eaux pluviales en milieu urbain. Le système optimisera à la fois la qualité de l'eau rejetée vers les cours d’eau récepteurs, en maximisant le temps de rétention, et le fonctionnement hydrologique des bassins en vue de réduire les possibilités d’érosion et d’inondations. À terme, on prévoit que l’application de ce système intelligent sur des cas réels engendrera des économies considérables pour les municipalités.

On prévoit la production de quatre articles scientifiques dans le cadre de ce projet, dont les premier et deuxième ont déjà été publiés, respectivement, dans Urban Water Journal en 2018 [2] et dans Journal of Hydrology en 2019 [1]. De plus, les premiers résultats des travaux ont été présentés lors d’une conférence internationale de l’IEEE au sujet du contrôle et de l'automatisation, tenue en juillet 2019 à Édimbourg, au Royaume-Uni. Shadab a aussi eu l’occasion d’assister à des ateliers à Venise, reconnue comme une ville très préoccupée par les problématiques liées à la gestion de l’eau. Elle est actuellement à l’University of Hawaii at Manoa pour mener la dernière partie de son projet en collaboration avec Reza Ghorbani, un professeur reconnu dans le domaine du contrôle intelligent et de l’optimisation des systèmes.

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[1] Shishegar S, Duchesne S, Pelletier G (2019) An integrated optimization and rule-based approach for predictive real time control of urban stormwater management systems. Journal of Hydrology 577:124000. DOI : 10.1016/j.jhydrol.2019.124000

[2] Shishegar S, Duchesne S, Pelletier G (2018) Optimization methods applied to stormwater management problems: a review. Urban Water Journal 15(3):276-286. DOI: 10.1080/1573062X.2018.1439976