Détails du sujet
Conception d'un outil d'alerte automatique et de prévision des crues par modélisation, simulation informatique et capteur électronique : Cas de la rivière MULONGWE à Uvira
Résumé
Auteur : BAHATI CIZA
Niveau: TECH2
Département: Genie civil
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-05-15 21:56:59
Mots clés
Jumeau Numérique, HEC-RAS, ESP32, Crues Flash, Mulongwe, Alerte Précoce, IoT
Intérêt
- Du point de vue Scientifique : Ce travail introduit le concept moderne de "Jumeau Numérique" (Digital Twin) appliqué à l'hydrologie en RDC, en couplant un modèle hydroinformatique dynamique avec des données de terrain acquises par l'Internet des Objets (IoT).
- Du point de vue Social et Humain : Le système développé offre un outil d'aide à la décision concret pour les autorités locales et fournit une alerte précoce vitale aux populations vulnérables d'Uvira, réduisant ainsi les pertes en vies humaines.
- Du point de vue Économique et Académique : Ce projet prouve qu'il est possible de concevoir des stations hydro-météorologiques, brisant la dépendance envers les équipements d'importation trop coûteux.
Problématique
La ville d’Uvira subit de manière récurrente des crues torrentielle meurtrières provoqués par la rivière Mulongwe, à l'instar de la catastrophe d'avril 2020. Le bassin versant de Mulongwe présente un relief qui génère des crues flash : l’eau des montagnes atteint la plaine habitée en un laps de temps extrêmement court. Les méthodes traditionnelles d'ingénierie et d’alerte sont trop lentes ou inexistantes, laissant les populations sans défense. Face à cette situation, une question centrale se pose : Comment anticiper efficacement ces crues flash pour protéger les vies humaines ?
De cette question découlent trois interrogations spécifiques :
1. Quelle hauteur d'eau critique sur la Mulongwe déclenche l'inondation des différents quartiers d'Uvira ?
2. Comment concevoir un boîtier électronique capable de transmettre des alertes en continu via les réseaux mobiles locaux (Airtel, Vodacom, Orange) ?
3. Quel est le temps d'anticipation exact (lead-time) offert par le couplage entre la modélisation informatique et les données du capteur ? Plan provisoire
INTRODUCTION GÉNÉRALE
CHAPITRE I : GÉNÉRALITÉS ET REVUE DE LA LITTÉRATURE
I.1. Problématique des crues flash en zone de montagne
I.2. Concept de Jumeau Numérique et Internet des Objets (IoT) appliqués à l'hydrologie
I.3. Présentation du milieu d'étude : Le bassin versant de la Mulongwe à Uvira
CHAPITRE II : MATÉRIELS ET MÉTHODOLOGIE
II.1. Acquisition des données géospatiales et hydrométéorologiques
II.2. Configuration du modèle hydraulique HEC-RAS
II.3. Architecture et programmation du système électronique d'alerte (ESP32)
CHAPITRE III : RÉSULTATS, SIMULATIONS ET DISCUSSIONS
III.1. Cartographie des zones inondables et hauteurs critiques de la Mulongwe
III.2. Performances techniques et coût de revient du prototype électronique
III.3. Analyse du temps de propagation de la crue et efficacité du système d'alerte par SMS
CONCLUSION GÉNÉRALE ET RECOMMANDATIONS Hypothèses
- L'intégration des données topographiques mondiales (MNT) couplée aux simulations hydrauliques sous HEC-RAS permet de cartographier avec précision les zones d'inondation de la Mulongwe à Uvira [0, 1].
- L'utilisation d'un microcontrôleur ESP32 associé à un capteur ultrason étanche permet d'obtenir un outil de mesure du niveau d'eau fiable, autonome en énergie et pas trop couteux.
- Le couplage en temps réel du modèle informatique HEC-RAS et du capteur électronique permet de générer une alerte automatique par SMS au moins 1 à 2 heures avant que la crue n'atteigne les zones résidentielles d'Uvira. Méthodes
Pour mener à bien cette recherche depuis Goma en optimisant les coûts, la méthodologie est divisée en trois étapes complémentaires :
1. Méthode de Simulation Numérique (Laboratoire Informatique - Goma) : Acquisition des données topographiques (MNT Copernicus/ALOS) et traitement des hydrogrammes de crues historiques (crue de 2020) [0, 1]. Modélisation hydraulique bidimensionnelle (2D) du lit de la rivière à l'aide du logiciel HEC-RAS pour définir les seuils critiques de débordement.
2. Méthode Expérimentale et Prototypage (Laboratoire Électronique - ULPGL) : Programmation de la carte ESP32 (langage C++/Arduino). Assemblage du capteur de niveau d'eau ultrason étanche et du module GSM pour la transmission des données. Phase de calibration et de tests de communication en boucle fermée à Goma (validation de l'envoi de SMS d'alerte).
3. Méthode Empirique de Validation (Terrain - Uvira) : Descente de terrain ciblée et de courte durée pour valider la géométrie des sections critiques de la rivière (levés au télémètre laser) et procéder à l'installation/test in situ du boîtier d'alerte sur le pont Mulongwe. Bibliographie
1. Brunner (2016) : manuel technique officiel du logiciel HEC-RAS
2. Taty Baza C. (2021) : D'une Catastrophe à une autre: Gestion inondation-choléra et résilience à Uvira.
3. Mkonko, M. et al. (2021) : IoT-based system for automated floodwater detection and early warning in the East African region
4. PACIF (2020) : Rapport des évaluations des inondations catastrophiques de la ville d'Uvira d'avril
Directeur & Encadreur
Status
Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON
Conception d'un outil d'alerte automatique et de prévision des crues par modélisation, simulation informatique et capteur électronique : Cas de la rivière MULONGWE à Uvira
Résumé
Auteur : BAHATI CIZA
Niveau: TECH2
Département: Genie civil
Année Ac: 2025-2026 , | 2026-05-15 21:56:59
Mots clés
Jumeau Numérique, HEC-RAS, ESP32, Crues Flash, Mulongwe, Alerte Précoce, IoTIntérêt
- Du point de vue Scientifique : Ce travail introduit le concept moderne de "Jumeau Numérique" (Digital Twin) appliqué à l'hydrologie en RDC, en couplant un modèle hydroinformatique dynamique avec des données de terrain acquises par l'Internet des Objets (IoT).- Du point de vue Social et Humain : Le système développé offre un outil d'aide à la décision concret pour les autorités locales et fournit une alerte précoce vitale aux populations vulnérables d'Uvira, réduisant ainsi les pertes en vies humaines.
- Du point de vue Économique et Académique : Ce projet prouve qu'il est possible de concevoir des stations hydro-météorologiques, brisant la dépendance envers les équipements d'importation trop coûteux.
Problématique
La ville d’Uvira subit de manière récurrente des crues torrentielle meurtrières provoqués par la rivière Mulongwe, à l'instar de la catastrophe d'avril 2020. Le bassin versant de Mulongwe présente un relief qui génère des crues flash : l’eau des montagnes atteint la plaine habitée en un laps de temps extrêmement court. Les méthodes traditionnelles d'ingénierie et d’alerte sont trop lentes ou inexistantes, laissant les populations sans défense. Face à cette situation, une question centrale se pose : Comment anticiper efficacement ces crues flash pour protéger les vies humaines ?De cette question découlent trois interrogations spécifiques :
1. Quelle hauteur d'eau critique sur la Mulongwe déclenche l'inondation des différents quartiers d'Uvira ?
2. Comment concevoir un boîtier électronique capable de transmettre des alertes en continu via les réseaux mobiles locaux (Airtel, Vodacom, Orange) ?
3. Quel est le temps d'anticipation exact (lead-time) offert par le couplage entre la modélisation informatique et les données du capteur ?
Plan provisoire
INTRODUCTION GÉNÉRALECHAPITRE I : GÉNÉRALITÉS ET REVUE DE LA LITTÉRATURE
I.1. Problématique des crues flash en zone de montagne
I.2. Concept de Jumeau Numérique et Internet des Objets (IoT) appliqués à l'hydrologie
I.3. Présentation du milieu d'étude : Le bassin versant de la Mulongwe à Uvira
CHAPITRE II : MATÉRIELS ET MÉTHODOLOGIE
II.1. Acquisition des données géospatiales et hydrométéorologiques
II.2. Configuration du modèle hydraulique HEC-RAS
II.3. Architecture et programmation du système électronique d'alerte (ESP32)
CHAPITRE III : RÉSULTATS, SIMULATIONS ET DISCUSSIONS
III.1. Cartographie des zones inondables et hauteurs critiques de la Mulongwe
III.2. Performances techniques et coût de revient du prototype électronique
III.3. Analyse du temps de propagation de la crue et efficacité du système d'alerte par SMS
CONCLUSION GÉNÉRALE ET RECOMMANDATIONS
Hypothèses
- L'intégration des données topographiques mondiales (MNT) couplée aux simulations hydrauliques sous HEC-RAS permet de cartographier avec précision les zones d'inondation de la Mulongwe à Uvira [0, 1].- L'utilisation d'un microcontrôleur ESP32 associé à un capteur ultrason étanche permet d'obtenir un outil de mesure du niveau d'eau fiable, autonome en énergie et pas trop couteux.
- Le couplage en temps réel du modèle informatique HEC-RAS et du capteur électronique permet de générer une alerte automatique par SMS au moins 1 à 2 heures avant que la crue n'atteigne les zones résidentielles d'Uvira.
Méthodes
Pour mener à bien cette recherche depuis Goma en optimisant les coûts, la méthodologie est divisée en trois étapes complémentaires :1. Méthode de Simulation Numérique (Laboratoire Informatique - Goma) : Acquisition des données topographiques (MNT Copernicus/ALOS) et traitement des hydrogrammes de crues historiques (crue de 2020) [0, 1]. Modélisation hydraulique bidimensionnelle (2D) du lit de la rivière à l'aide du logiciel HEC-RAS pour définir les seuils critiques de débordement.
2. Méthode Expérimentale et Prototypage (Laboratoire Électronique - ULPGL) : Programmation de la carte ESP32 (langage C++/Arduino). Assemblage du capteur de niveau d'eau ultrason étanche et du module GSM pour la transmission des données. Phase de calibration et de tests de communication en boucle fermée à Goma (validation de l'envoi de SMS d'alerte).
3. Méthode Empirique de Validation (Terrain - Uvira) : Descente de terrain ciblée et de courte durée pour valider la géométrie des sections critiques de la rivière (levés au télémètre laser) et procéder à l'installation/test in situ du boîtier d'alerte sur le pont Mulongwe.
Bibliographie
1. Brunner (2016) : manuel technique officiel du logiciel HEC-RAS2. Taty Baza C. (2021) : D'une Catastrophe à une autre: Gestion inondation-choléra et résilience à Uvira.
3. Mkonko, M. et al. (2021) : IoT-based system for automated floodwater detection and early warning in the East African region
4. PACIF (2020) : Rapport des évaluations des inondations catastrophiques de la ville d'Uvira d'avril
Directeur & Encadreur
Status
Décision ou observation:Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON