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Vulnérabilité, résilience et effets cascade entre réseaux techniques : apports de la modélisation systémique et spatiale pour la planification et la gestion de crise au profit des opérateurs de réseau et de la sécurité civile
Crisis spread spatially and temporally inside the society through dependency links between physical critical networks: these phenomena are called cascading effects. After exploring cascading effects linked to the intervention of the fire brigade, this PhD thesis compares two modelling techniques: graph oriented database incorporating static impacts zones, and coupling of simulators in order to define evolutionary impacts zones â a method for applying this latest approach is proposed. It suggests also improving the automatic assessment of consequences per crisis scenario, in modelling the variation of population density on a territory. The vulnerability of each infrastructure contributes to cascading effects but the system resilience helps to stop them. This work proposes a global method for assessing vulnerability and resilience of physical critical networks (PCN). It has been applied first on detailed scenarios proposed by three different water utility companies. This work discusses then the extension of this approach to others PCNs. These results aim at helping the civil safety institutions to have a global view of PCNs vulnerability and resilience strategies proposed by utility companies. They aim also to help utility companies to have indicators for assessing and following their weak and strength facing threats, and to better identify axes of improvement.Les crises se dĂ©veloppent en temps et en espace via les liens de dĂ©pendances entre les rĂ©seaux techniques vitaux au fonctionnement de la sociĂ©tĂ© : on parle alors dâeffets cascade. AprĂšs avoir Ă©tudiĂ© les risques dâeffets cascade liĂ©s aux actions des sapeurs-pompiers, ce travail compare deux modĂ©lisations techniques de ces effets cascades : les bases de donnĂ©es orientĂ©e graphe - contenant des zones dâinfluence statiques de chaque infrastructure rĂ©seau, et le couplage faible de deux simulateurs pour obtenir des zones dâinfluence Ă©volutive â approche dont ce rapport propose une mĂ©thodologie dâapplication. Cette thĂšse sâintĂ©resse Ă©galement Ă lâamĂ©lioration de lâĂ©valuation des consĂ©quences dâun scĂ©nario de crise, en proposant une modĂ©lisation de lâĂ©volution quotidienne des densitĂ©s humaines sur un territoire. Un effet cascade entre rĂ©seaux techniques est facilitĂ© par la vulnĂ©rabilitĂ© de chaque infrastructure et ralenti par la rĂ©silience de chaque systĂšme. Cette thĂšse soumet donc une mĂ©thode dâĂ©valuation de la vulnĂ©rabilitĂ© et la rĂ©silience des rĂ©seaux techniques, transposable aux diffĂ©rents rĂ©seaux et scĂ©narios. Elle lâapplique Ă des scĂ©narios dĂ©taillĂ©s proposĂ©s par les opĂ©rateurs de trois rĂ©seaux dâeau potable, et discute de son extension Ă dâautres rĂ©seaux techniques. Ces rĂ©sultats visent Ă proposer Ă la sĂ©curitĂ© civile une vision globale des vulnĂ©rabilitĂ©s et des stratĂ©gies de rĂ©silience mises en place par les opĂ©rateurs, et permet aux opĂ©rateurs de construire des outils de suivi de leurs capacitĂ©s de rĂ©silience en cas de scĂ©narios de crise
Modelling Vulnerability, Resilience and Cascading Effects of Physical Critical Networks : Interests for the Planning and the Crisis Management of Utility Companies and Civil Safety
Les crises se dĂ©veloppent en temps et en espace via les liens de dĂ©pendances entre les rĂ©seaux techniques vitaux au fonctionnement de la sociĂ©tĂ© : on parle alors dâeffets cascade. AprĂšs avoir Ă©tudiĂ© les risques dâeffets cascade liĂ©s aux actions des sapeurs-pompiers, ce travail compare deux modĂ©lisations techniques de ces effets cascades : les bases de donnĂ©es orientĂ©e graphe - contenant des zones dâinfluence statiques de chaque infrastructure rĂ©seau, et le couplage faible de deux simulateurs pour obtenir des zones dâinfluence Ă©volutive â approche dont ce rapport propose une mĂ©thodologie dâapplication. Cette thĂšse sâintĂ©resse Ă©galement Ă lâamĂ©lioration de lâĂ©valuation des consĂ©quences dâun scĂ©nario de crise, en proposant une modĂ©lisation de lâĂ©volution quotidienne des densitĂ©s humaines sur un territoire. Un effet cascade entre rĂ©seaux techniques est facilitĂ© par la vulnĂ©rabilitĂ© de chaque infrastructure et ralenti par la rĂ©silience de chaque systĂšme. Cette thĂšse soumet donc une mĂ©thode dâĂ©valuation de la vulnĂ©rabilitĂ© et la rĂ©silience des rĂ©seaux techniques, transposable aux diffĂ©rents rĂ©seaux et scĂ©narios. Elle lâapplique Ă des scĂ©narios dĂ©taillĂ©s proposĂ©s par les opĂ©rateurs de trois rĂ©seaux dâeau potable, et discute de son extension Ă dâautres rĂ©seaux techniques. Ces rĂ©sultats visent Ă proposer Ă la sĂ©curitĂ© civile une vision globale des vulnĂ©rabilitĂ©s et des stratĂ©gies de rĂ©silience mises en place par les opĂ©rateurs, et permet aux opĂ©rateurs de construire des outils de suivi de leurs capacitĂ©s de rĂ©silience en cas de scĂ©narios de crise.Crisis spread spatially and temporally inside the society through dependency links between physical critical networks: these phenomena are called cascading effects. After exploring cascading effects linked to the intervention of the fire brigade, this PhD thesis compares two modelling techniques: graph oriented database incorporating static impacts zones, and coupling of simulators in order to define evolutionary impacts zones â a method for applying this latest approach is proposed. It suggests also improving the automatic assessment of consequences per crisis scenario, in modelling the variation of population density on a territory. The vulnerability of each infrastructure contributes to cascading effects but the system resilience helps to stop them. This work proposes a global method for assessing vulnerability and resilience of physical critical networks (PCN). It has been applied first on detailed scenarios proposed by three different water utility companies. This work discusses then the extension of this approach to others PCNs. These results aim at helping the civil safety institutions to have a global view of PCNs vulnerability and resilience strategies proposed by utility companies. They aim also to help utility companies to have indicators for assessing and following their weak and strength facing threats, and to better identify axes of improvement