Double problème lorsque deux catastrophes frappent l’infrastructure de transmission électrique

Une catastrophe naturelle peut couper le service électrique à des millions de personnes. Une nouvelle étude suggère que des catastrophes consécutives pourraient causer des dommages catastrophiques, mais la recherche identifie également de nouvelles façons de surveiller et d’entretenir les réseaux électriques.

Des chercheurs de l’Ohio State University ont développé un modèle d’apprentissage automatique pour prédire à quel point les lignes de transmission aériennes sont susceptibles d’être endommagées lorsque des catastrophes naturelles telles que des ouragans ou des tremblements de terre se succèdent rapidement.

Facette essentielle de l’infrastructure moderne, les pylônes de transmission en acier aident à acheminer l’électricité sur de longues distances en maintenant les lignes électriques aériennes éloignées du sol. Après de graves dommages, les défaillances de ces systèmes peuvent perturber les réseaux dans les communautés touchées, prenant de quelques semaines à plusieurs mois pour être réparées.

L’étude, publiée dans la revue Ingénierie parasismique et dynamique structurelleutilise des simulations pour analyser l’effet des dommages antérieurs sur les performances de ces tours une fois qu’un deuxième danger frappe.

Leurs conclusions suggèrent que les dommages antérieurs ont un impact considérable sur la fragilité et la fiabilité de ces réseaux s’ils ne peuvent pas être réparés avant que le deuxième danger ne se produise, a déclaré Abdollah Shafieezadeh, co-auteur de l’étude et professeur agrégé de sciences civiles, environnementales et génie géodésique.

« Notre travail vise à répondre s’il est possible de concevoir et de gérer des systèmes d’une manière qui non seulement minimise leurs dommages initiaux, mais leur permet de récupérer plus rapidement », a déclaré Shafieezadeh.

Le modèle d’apprentissage automatique a non seulement révélé qu’une combinaison d’un tremblement de terre et d’un ouragan pouvait être particulièrement dévastatrice pour le réseau électrique, mais que l’ordre des catastrophes pouvait faire la différence. Les chercheurs ont découvert que la probabilité d’effondrement d’une tour est beaucoup plus élevée en cas de tremblement de terre suivi d’un ouragan que la probabilité d’échec lorsque l’ouragan arrive en premier et est suivi d’un tremblement de terre.

Cela signifie que si les communautés subiraient certainement des revers dans le cas où un ouragan précéderait un tremblement de terre, une situation dans laquelle un tremblement de terre précède un ouragan pourrait dévaster le réseau électrique d’une région. De telles conclusions expliquent pourquoi les recherches de Shafieezadeh ont de grandes implications pour les efforts de reprise après sinistre.

« Lorsque des systèmes de réseaux électriques à grande échelle sont répartis sur de vastes zones géographiques, il n’est pas possible d’en inspecter soigneusement chaque centimètre carré », a déclaré Shafieezadeh. « Les modèles prédictifs peuvent aider les ingénieurs ou les organisations à voir quelles tours ont la plus grande probabilité de défaillance et à agir rapidement pour résoudre ces problèmes sur le terrain. »

Après avoir entraîné le modèle pour de nombreux scénarios, l’équipe a créé des « modèles de fragilité » qui ont testé la résistance des structures à différentes caractéristiques et intensités de menaces naturelles. À l’aide de ces simulations, les chercheurs ont conclu que les défaillances de tour dues à un seul événement dangereux étaient très différentes du modèle de défaillances causées par des événements à risques multiples. L’étude a noté que bon nombre de ces défaillances se produisaient dans les éléments de jambe de la structure, un segment de la tour qui aide à boulonner la structure au sol et empêche l’effondrement.

Dans l’ensemble, Shafieezadeh a déclaré que ses recherches montrent qu’il est nécessaire de se concentrer sur la réévaluation de l’ensemble de la philosophie de conception de ces réseaux. Pourtant, pour accomplir une telle tâche, un soutien beaucoup plus important de la part des services publics et des agences gouvernementales est nécessaire.

« Notre travail serait grandement bénéfique pour créer de nouvelles réglementations sur les infrastructures sur le terrain », a déclaré Shafieezadeh. « Cela, ainsi que nos autres recherches, montrent que nous pouvons améliorer considérablement les performances de l’ensemble du système avec la même quantité de ressources que nous dépensons aujourd’hui, simplement en optimisant leur allocation. »