Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les crues éclair sont des phénomènes hydrométéorologiques aux conséquences souvent dramatiques d’un point de vue matériel, humain et environnemental. Elles sont caractérisées par des précipitations intenses qui peuvent être très localisées et par la soudaineté des débits produits. Pour ces raisons, elles sont difficilement prévisibles.Des systèmes d’alerte opérationnels dédiés aux crues soudaines ont néanmoins été développés afin de mieux anticiper ces phénomènes dans le but d’améliorer la mise en alerte et d’en diminuer les conséquences au sol. Cet article présente les différents outils d’observation, de prévision et de modélisation qui sont utilisés à l’heure actuelle pour appréhender au mieux les phénomènes météorologiques et hydrologiques responsables de telles crues. Il s’intéresse particulièrement à la manière dont on pallie le manque d’observation directe sur les bassins versants non jaugés et comment est prise en compte l’incertitude apparaissant tout au long de la chaîne opérationnelle de production d’alerte.
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Flash floods are hydro-meteorological phenomena often responsible for dramatic consequences that are of a material, human and environmental nature. They are characterized by heavy rainfall which can be very localized, and the suddeness of the flow. For these reasons, they are very difficult to predict. Operational warning systems dedicated to flash floods have been recently developed in order to better forecast these phenomena and thus improve the alert issuance and reduce the consequences on the ground. This chapter presents various monitoring, forecasting and modeling tools which are currently used in order to capture the meteorological and hydrological phenomena responsible for such floods.In particular it focuses on ungauged basins where no direct observation is available, and the way in which the uncertainty appearing throughout the whole chain of warning issuance is taken into account.
Auteur(s)
-
Pierre-Antoine VERSINI : Docteur en hydrologie de l'École nationale des ponts et chaussées - Chercheur au Centre de recherche appliquée en hydrométéorologie (CRAHI-UPC, Barcelone, Espagne)
INTRODUCTION
Nîmes (1988), Vaison-la-Romaine (1992), Tarragone (1994), Biescas (1996), Corbières (1999), Alger (2001), Gard (2002), Var (2010) : au cours de ces dernières années, nombreux sont les exemples d'événements pluvieux intenses qui ont engendré d'importants dégâts matériels et humains. Certaines images aperçues à la télévision hantent encore les mémoires, comme cette caravane transportée par l'Ouvèze qui vient s'écraser contre un pont à Vaison-La-Romaine en 1992, ou ces torrents de boue déferlant dans les ruelles de Draguignan en 2010, emportant tout sur leur passage. Ces inondations soudaines, violentes et souvent localisées appelées aussi « crues éclair », font l'objet de nombreux travaux depuis une dizaine d'années. D'importants efforts ont été consentis afin de mieux les comprendre et de mieux les prévoir dans le but d'améliorer la mise en alerte, et être ainsi capable d'en limiter les conséquences matérielles, humaines et environnementales. Pour cela, les organismes de recherche scientifiques travaillent conjointement avec les services de prévision et de secours afin de proposer des outils opérationnels adaptés aux utilisateurs et intégrant les dernières avancées en termes de recherche en hydrométéorologie.
Cet article a pour objectif de faire un état des lieux sur les systèmes d'alerte opérationnels dédiés aux crues soudaines. Il présente les différents outils et méthodes d'observation, de prévision et de modélisation – ainsi que leurs limitations – qui sont utilisés à l'heure actuelle pour appréhender au mieux les phénomènes météorologiques et hydrologiques responsables de telles crues. Les crues éclair ayant souvent lieu en aval de petits bassins versants dépourvus d'instrumentation (pluviométrique et débitmétrique), on s'attardera particulièrement sur la manière dont on pallie ce manque d'observation directe pour obtenir des alertes de crue utiles et pertinentes. Ces outils et méthodes, ainsi que la manière dont ils sont combinés, seront illustrés à travers des exemples concrets d'outils opérationnels existants. Enfin, on montrera comment l'incertitude apparaissant tout au long de la chaîne opérationnelle de production d'alerte est prise en compte et quelles sont les pistes à suivre pour améliorer, dans les années à venir, tant la fiabilité que les échéances de ces alertes.
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KEYWORDS
flash flood | forecasting system | flood warning | hydrology
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Calcul des alertes hydrométéorologiques3. Observations et prévisions débitmétriques
3.1 Stations débitmétriques
En complément des observations de précipitation, de nombreux outils sont aussi disponibles pour mesurer le débit d'un écoulement naturel ou aménagé (cours d'eau, canal, dérivation...). Suivant le lieu et la finalité de la mesure, ce débit peut être mesuré directement ou indirectement.
Les mesures directes consistent en des relevés ponctuels, effectués à l'aide d'une méthode dite « d'exploration du champ de vitesse ». La vitesse de l'écoulement est mesurée en différents points de la section d'étude, puis rapportée à la surface de la section mouillée pour déterminer le débit. La vitesse de surface peut aussi être appréhendée à l'aide d'outils vidéo. Ces techniques sont souvent coûteuses car elles nécessitent un matériel spécifique (moulinet, perche) et un personnel qualifié. Pour ces raisons, on estime généralement indirectement le débit à l'aide de mesures de hauteur d'eau (limnimétrie), plus faciles à obtenir.
La mesure limnimétrique peut se faire simplement par la lecture d'une échelle limnimétrique, qui est une règle graduée fixée à un support vertical plongé dans l'eau. Pour des observations automatiques en temps réel, on utilise des limnigraphes qui fournissent un enregistrement continu des variations du niveau d'eau dans la rivière en fonction du temps. Différents types de limnigraphes peuvent être utilisés. Citons par exemple le limnigraphe à flotteur ou le limnigraphe à pression ou « bulle à bulle ». Le premier est un appareil qui maintient un flotteur à la surface de l'eau. Celui-ci suit les fluctuations du niveau qui sont ensuite enregistrées. Le second mesure les variations de pression causées par les changements de niveau d'eau. Un débit d'air constant sous pression est envoyé au fond de la rivière. La pression de l'air dans le tube est mesurée à l'aide d'un manomètre. Elle est proportionnelle à la hauteur d'eau se trouvant au-dessus de l'installation. La précision de ces instruments de mesure est de quelques millimètres environ.
Ces hauteurs d'eau sont ensuite transformées en débit à l'aide d'une courbe de tarage. La relation hauteur-débit est établie au niveau de la section du cours d'eau instrumentée à l'aide des mesures directes de débit précédemment effectuées. Ces mesures ponctuelles permettent de calibrer la courbe de tarage, qui...
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - DELRIEU (G.) et al - The catastrophic flash flood event of 8-9 september 2002 in the Gard region, France : a first case study for the Cévennes-Vivarais mediterranean hydrometeorological observatory. - Journal of Hydrometeorology, 6(1), p. 34-52 (2005).
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(4) - BORGA (M.) et al - Flash flood forecasting, warning and risk management : the HYDRATE project. - Environmental Science and Policy, Press, Corrected Proof (2011).
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(5) - JONKMAN (S.N.) - Global perspectives on loss of human life caused by floods. - Natural Hazards, 34(2), p. 151-175 (2005).
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(6) - LEFROU (C.)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
GRASS, Système d'Informations Géographiques libre doté de nombreux outils hydrologiques http://grass.fbk.eu/
HAUT DE PAGE
VIGICRUES Informations nationales sur la vigilance « crues » http://www.vigicrues.gouv.fr/
FFG Cartes d'alerte Flash Flood Guidance émises par le service national de meteorologie des États-Unis http://www.srh.noaa.gov/rfcshare/ffg.php
OHMCV Observatoire hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes Vivarais http://www.ohmcv.fr/
IMPRINTS Projet européen dédié au développement de systèmes d'alerte pour les crues éclair http://imprints-fp7.eu/
HYDRATE Projet européen dédié à la constitution d'un inventaire historique d'événements de type crue éclair http://www.hydrate.tesaf.unipd.it/
Cours d'hydrologie du professeur André Musy http://echo2.epfl.ch/e-drologie/
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