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Développement d’une approche pour la préservation et le développement d’un sous-réseau routier en Afrique subsaharienne

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Kaba, Emmanuel Kossè (2020). Développement d’une approche pour la préservation et le développement d’un sous-réseau routier en Afrique subsaharienne. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les investissements des bailleurs de fonds et des gouvernements demeurent clairement insuffisants pour assurer le développement et la préservation des réseaux routiers dans les pays d’Afrique subsaharienne (ASS). Les outils de gestion qui pourraient faciliter la prise de décisions économiquement viables et socialement acceptables pour la construction, la préservation et la réhabilitation durables des routes manquent. Les effets directs de ces lacunes sont la faible densité de routes revêtues et la détérioration avancée des routes existantes.

Dans les pays d’Afrique subsaharienne, la prise en compte des aspects sociaux et environnementaux dans la prise de décision en gestion des chaussées est en effet très limitée, voire inexistante.

C’est dans ce cadre, que cette thèse a pour objectif de proposer une approche qui permet de prioriser les projets de construction et de préservation de routes, en intégrant les aspects techniques, économiques, sociaux et environnementaux, au niveau réseau puis au niveau projet.

Cette approche est basée sur l’indice de priorité de financement des routes (IPFR) pour la priorisation et la sélection adéquates des projets routiers au niveau réseau. Cet indice se base sur la saisie et l’analyse en composantes principales de données routières pour en dégager des indicateurs techniques, économiques, sociaux et environnementaux.

Dans la première partie de cette thèse, un IPFR est proposé pour classer conjointement les deux types de projets routiers par priorité de financement. Par la suite, quatre projets de construction (bitumage de routes non-revêtues) et six projets de préservation, totalisant 330 km de routes, ont été sélectionnés selon leur admissibilité au programme du bailleur de fonds et sur la base de leur IPFR. Ces projets prioritaires nécessitent des investigations et des analyses approfondies au niveau projet, d’où l’importance de développer des méthodes rationnelles intégrées.

Au niveau projet, deux méthodes rationnelles intégrées permettent de déterminer respectivement les meilleures interventions de bitumage et d’entretien périodique.

Une première méthode rationnelle intégrée est proposée dans la seconde partie de cette thèse afin de choisir les meilleures options de bitumage pour les routes non revêtues. Cette méthode est fondée sur le dimensionnement mécaniste-empirique et l’intégration des aspects environnementaux et sociaux dans l’analyse économique conventionnelle via une analyse multicritère. L’option de bitumage en enrobé dense (ED), sélectionnée grâce à cette méthode, permet de maximiser la valeur actuelle nette et les avantages sociaux, d’améliorer le confort au roulement et de réduire le risque d’accident ainsi que de réduire la pollution atmosphérique.

Une deuxième méthode rationnelle est présentée dans la troisième partie de cette thèse pour déterminer les meilleures interventions d’entretien de routes candidates selon la réduction de consommation d’énergie, la réduction des quantités et des coûts des émissions polluantes (CCVEE), des coûts totaux de transports (CTCV) et des contraintes budgétaires sur une période de 20 ans. Les meilleures interventions choisies à l’aide de cette deuxième méthode sont des options d’entretien périodique permettant de réduire d’environ 23% la consommation d’énergie, d’économiser environ 23 % des CCVEE et 30 % des CTCV.

En conclusion, cette thèse démontre l’importance et la possibilité d’utiliser le concept des routes durables par l’intégration quantitative et qualitative des facteurs techniques, économiques, sociaux et environnementaux pour la gestion durable des routes en ASS aux niveaux réseau et projet.

Titre traduit

Development of an approach for the preservation and development of a Sub-Saharan African road sub-network

Résumé traduit

Donor and government investments remain insufficient to ensure the development and preservation of roads in Sub-Saharan Africa countries (SSA). Management tools that could help the decision-making process regarding the sustainable construction and preservation of roads are lacking. The direct effects of these shortcomings are the low density of paved roads and the increase of the deterioration rate of existing roads.

In SSA, social and environmental aspects are rarely included in pavement management decision-making process.

The objective of this thesis is to develop an approach for the prioritization of road construction and preservation projects by integrating technical, economic, social and environmental aspects at the network level, and then at the project level.

This approach is based on the Road Funding Priority Index (RFPI) for the appropriate prioritization and selection of road projects at the network level, and two integrated rational methods for the respective choices of the best road upgrading alternative and the best road periodic maintenance alternatives at the project level.

In the first part, a RFPI is proposed to rank the two types of road projects (construction and preservation projects) in order of priority. This index is based on principal components analysis of road data to include technical, economic, social and environmental indicators. Subsequently, ten high-priority road projects, totaling 330 km including four construction projects (upgrading of unpaved roads) and six preservation projects are selected according to their eligibility to the donor road funding program and their RPFIs. These high-priority roads projects are candidate sections to upgrading and periodic maintenance alternatives requiring in-depth investigations and analysis at the project level, hence the importance of establishing integrated rational methods.

In the second part of this thesis, an integrated rational method is proposed to choose the best upgrading alternative for unpaved road sections (high-priority road construction projects). This method is based on mechanistic-empirical pavement structural design and the integration of environmental and social aspects into the classic economic analysis via a multi-criteria analysis. The asphalt concrete (AC) upgrading alternative selected using this method, maximize net present value and social benefits, and reduce the risk of accidents and air pollution.

In the third part of this thesis, a second integrated rational method is suggested to choose the best road preventive maintenance alternatives (best periodic maintenance activity) according to the reduction of energy consumption, the savings of pollutant emissions costs (CCVEE) and total transport costs (CTCV), and budget constraints over a period of 20 years during the pavement operation phase. The best preventive alternatives selected based on this method are periodic maintenance activities that reduce approximately 23% of the total vehicle consumption energy (EGLOB) and save approximately 23% of the CCVEEs and 30% of the CTCVs.

This thesis highlights the importance and demonstrates the possibility of using the concept of sustainable roads with the quantitative and qualitative integration of technical, economic, social and environmental indicators and criteria for the sustainable management of roads in SSA at the network and project levels.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 253-273).
Mots-clés libres: Afrique Subsaharienne, projet de construction et d’entretien, priorisation, analyse économique, analyse multicritère, indice composite, indicateurs techniques, économiques, sociaux et environnementaux
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Assaf, Gabriel J.
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 22 juill. 2020 20:56
Dernière modification: 22 juill. 2020 20:56
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2511

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