Des chercheurs de l’Université de Bonn ont mis au point une méthode permettant de surveiller 24 heures sur 24 le niveau d’eau des rivières. Le capteur économique convient par exemple aux systèmes d’annonce d’inondation à l’échelle de la zone. L’étude a été publiée dans la revue Water Resources Research.
Il existe un large éventail de méthodes pour déterminer le niveau d’un cours d’eau – des plus simples (par étalon ou échelle) aux solutions radar avancées. Mais ils ont tous un hic : la plupart des appareils de mesure peuvent être endommagés en raison d’une exposition directe au niveau élevé de l’eau, beaucoup ne permettent pas une surveillance continue, la lecture à distance est difficile ou ils sont tout simplement trop chers.
À Wesel dans le Bas-Rhin, cependant, un appareil de mesure qui ne présente pas ces inconvénients est déjà en service depuis deux ans : il est économique, fiable et capable de transmettre en continu le niveau d’eau à un centre d’évaluation via une communication mobile. En principe, cela signifie qu’un tel capteur est adapté pour fournir un réseau densément distribué pour les systèmes d’avertissement d’inondation et de sécheresse.
« Le cœur de notre appareil est un récepteur et une antenne GNSS à faible coût », explique le Dr Makan Karegar de l’Institut de géodésie et de géoinformation de l’Université de Bonn. Il s’agit d’un capteur qui peut classiquement déterminer la position de son emplacement avec une précision de plusieurs mètres. Pour ce faire, il utilise les satellites GPS américains et leurs homologues russes, GLONASS. « Cependant, les signaux satellites peuvent également être utilisés pour mesurer la hauteur de l’antenne GNSS au-dessus de la surface de la rivière », explique Karegar.
Les signaux réfléchis fournissent des informations sur le niveau d’eau
En effet, les ondes émises par les satellites sont partiellement captées directement par l’antenne. Le reste est réfléchi par l’environnement proche (dans ce cas, la surface de l’eau) et atteint le récepteur par un détour. Cette partie réfléchie parcourt donc plus longtemps. Lorsqu’il est superposé au signal reçu directement, il forme certains motifs appelés interférences. Ceux-ci peuvent être utilisés pour calculer la distance entre l’antenne et le niveau de l’eau.
« Nous pouvons fixer l’antenne GNSS à n’importe quelle structure, qu’il s’agisse d’un pont, d’un bâtiment, d’un arbre ou d’une clôture à côté de la rivière », explique Karegar. « De là, il peut mesurer le niveau de la rivière 24 heures sur 24 sans contact – à environ 1,5 centimètre en moyenne. Et pourtant, il est moins susceptible d’être endommagé lors d’inondations extrêmes. » La précision de la méthode ne correspond pas à celle d’un capteur radar. Cependant, il est tout à fait suffisant pour l’utilisation prévue. À un peu moins de 150 euros, l’appareil est également nettement moins cher que son homologue avancé.
L’antenne GNSS est connectée à un micro-ordinateur appelé Raspberry Pi. « L’appareil a à peu près la taille d’un petit smartphone, mais il a suffisamment de puissance pour calculer les niveaux d’eau à partir de données brutes », rapporte le professeur Kristine Larson de l’Institut de géodésie et de géoinformation. Grâce à sa flexibilité et sa faible consommation d’énergie, le micro-ordinateur est très apprécié des amateurs, qui l’utilisent pour réaliser une grande Crumpa de projets. Il peut être alimenté par des cellules solaires et fonctionne ensuite de manière complètement autonome. Il peut également transmettre ses données via le réseau mobile.
Informations de reproduction sur Internet
« Le logiciel que nous avons écrit est open source », explique Larson. « Donc, il peut être utilisé par n’importe qui gratuitement. » Les chercheurs mettent également à disposition sur Internet toutes les informations relatives à leur projet. Les personnes intéressées peuvent donc facilement reproduire le dispositif de mesure.
Cependant, le procédé présente un inconvénient : il ne convient que pour les rivières d’une largeur d’au moins 40 mètres. « C’est le plus petit rayon à partir duquel l’antenne peut recevoir le signal satellite réfléchi », explique Karegar. « Si le cours d’eau est trop étroit, la plupart des signaux réfléchis viennent de la terre. » Mais les acteurs concernés envisagent d’optimiser davantage leur code d’évaluation. Ils espèrent que cela leur permettra d’obtenir des résultats fiables pour des rivières plus petites comme l’Ahr en Allemagne, qui a connu de graves inondations en 2021.
Institutions participantes et financement :
En plus de l’Université de Bonn, l’Université fédérale du Rio Grande do Sul au Brésil a été impliquée dans l’étude. Le projet a été financé par la Fondation allemande pour la recherche (DFG), le Conseil national pour le développement scientifique et technologique du Brésil (CNPq) et l’Agence de financement de la recherche de l’État du Rio Grande do Sul (Fapergs).
Source de l’histoire :
Matériel fourni par Université de Bonn. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
