cours hydrologie

Amlioration d'une chane de prvision hydro-mtorologique.

Application en temps rel simul au bassin du Gardon d'AnduzeRenaud MARTY

Encadrant : Charles OBLEDCo-encadrants : Isabella ZINAbdelatif DJERBOUA

Bonjour,

Je vais donc vous parler de l'objet de mon stage M2R/PFE effectu au LTHE, savoir l'AMLIORATION D'UNE CHANE DE PREVISION HYDRO-METEOROLOGIQUE et son APPLICATION EN TEMPS REEL SIMULE AU BASSIN DU GARDON D'ANDUZE

Prvision des crues clairsPrcipitations dj tombesInfluence hydrologique: sur 3 9h bassins rponse rapide

insuffisant dans loptique de bulletins d'alerte "crue"

Besoin d'une projection plus longue de l'information "pluie" vers le futur,

Prvisions de prcipitations Sorties de modles mtorologiques brutes ou adaptes, dterministes ou probabilistes, avec des cumuls 12, 24, 48h ?

Dcoupage des prcipitations (ex. journalires) en prcipitations horaires, respectant la climatologie des pisodes du bassin

BassinBesoin de prendre en compte ses caractristiques

l'volution des contenus en eau du sol

Besoin d'une modlisation hydrologique pour mettre des prvisions de dbitO ?

Comment ?

L'objectif est la prvision des crues clairs sur des bassins de l'ordre de 500-1000 km.

ECHEANCESLes prcipitations gnratrices prcdent le pic de crue de qq. heures.Or, afin dassurer une mise en scurit des biens et des personnes, une mise en alerte doit disposer dun dlai de 12 24 heures.En outre, pour tre sr que tout les moyens ncessaires soient mobilisables au moment de la crise, une mise en vigilance doit intervenir 2 3 jours avant lvnement.Enfin, si lon dispose douvrages hydrauliques, on peut vouloir diminuer limpact de la crue. Mais une ventuelle vidange prventive doit staler sur plusieurs jours si lon ne veut pas que cette vidange produise elle-mme une crue.

PRECIP.Or c'est insuffisant pour mettre des bulletins de vigilance/alerte orients crue. Il nous faut voir plus loin et donc utiliser des prvis. de pluie. Celles-ci peuvent provenir des sorties mto brutes, ou tre adaptes, dterministes ou probabilistes et donnent des cumuls journalier. Ceci nous amne dcouper ce cumul journalier en scnarios horaires respectant la climatologie locale.

BASSINPour prendre en compte les caractristiques du bassin et l'volution de l'humidit, nous mettons des prvisions de dbit via un modle hydrologique.

CHANELa chane comprend une phase de traitement des sorties mto, une de modlisation hydrologique et met les prvisions de dbit.

La chane de prvision hydro-mtorologique1.1Organisation gnrale de la chane1.2Prvisions de prcipitations1.3Adaptation des prvisions

Gnrateur de scnarios de pluie

Transformation des scnarios de pluie en dbit: TOPMODEL

Utilisation en temps rel simul: Gardon dAnduze 09/2005

Conclusions et PerspectivesPLAN

Lors de cette prsentation, je vais d'abord prsenter la chane, les prvis de PP et leur adaptation.Puis j'aborderai le dsagrgateur temporel des prcip. Journalires en prcip. Horaires.Je prsenterai la transformation de ces scnarios de pluie en scnarios de dbit via TOPMODEL.Je montrerai ensuite quelques rsultats sur l'pisode de l'automne dernier sur le bassin du Gardon d'Anduze.Enfin, aprs la conclusion, j'voquerai les perspectives sur la chane dveloppe au LTHE.

1.1 Organisation gnrale de la chane

La chane comprend 4 modules

Le premier concerne le recueil des donnes pluviomtriques et dbitmtriques provenant de l'OHMCV.Le second collecte les prvis de pluie et traite ces informations sur les prcip. futures en les dsagrgeant au pas de temps hydrologique tout en tant adapt au cycle de rafrachissement des mission de prvis.Le troisime transforme les scnarios dsagrgs en scnarios de pluie pour donner le dbit prvu avec une fourchette de proba.Le dernier module gre la propagation des dbits via un modle hydraulique et donne les zones inondes.Dans le cadre de ce stage, je n'aborde que les second et troisime modules.

1.2 Prvisions de prcipitations (1)Prvisions Quantitatives de PrcipitationsPrvisions potentiellement disponibles: immdiates t+1, 2 voire 3h

imagerie radar

court terme t+24, 48 voire 72h

sorties brutes des modles mtorologiquesou adaptation des sorties des modles mto (Analogues)mais rafrachies toutes les 24, 12 voire 6h

dterministes, ou plutt probabilistes

Caractristiques des sorties brutes Maille peu adapte aux bassins maille couvrant plusieurs bassins, bassin couvert par plusieurs mailles

Pas de temps de fourniture mto Cumuls sur 6, 12 voire 24h

+ Informations Qualitatives expertise des prvisionnistes, des radaristes dbut des prcipitations intenses, arrt des prcipitations, intermittence attendue au cours de lpisode,...

1.2 Prvisions de prcipitations (2)Ex. Prvisions adaptes par la mthode des analoguesBontron, Thvenot 2004Caractristiques Distributions statistiques de la lame deau sur le bassin Cumul journalier (6h TU 6h TU) Rafrachies toutes les 24h ( 6h TU)

Actuellement Respect des distributions des 2 premiers jours Activation de la chanedirectement partir des prvisions de pluie

1.3 Adaptation des prvisionsBesoins hydrologiquesModlisation pluie-dbit Dynamique rapide de la crue pas de temps hydrologique

pas despace hydrologique surface maximale dutilisation dune lame deau spatiale (Lebel 1984) Surface du bassin tudi modlisation globale ou semi-distribue

Ncessit de dsagrger temporellement les prvisions mtorologiques (prcip.) tout en respectant le cycle de rafrachissement pour les rentrer dans le modle hydrologique

Bassins rponse rapide Crues clairs Pas de temps hydrologique ~ horaire Surface ~ 500 km: modlisation globale (acceptable)

Or nos prvisions de pluie (QPF) Pas de temps mtorologique journalier : inadapt Lame deau sur le bassin : adapte

La chane de prvision hydro-mtorologique

Gnrateur de scnarios de pluie2.1Principe du gnrateur2.2Conditionnement des scnarios par le pass2.3Conditionnement des scnarios par le futur2.4Slection des scnarios de pluie


Utilisation en temps rel simul Gardon dAnduze 09/2005

Conclusions et PerspectivesPLAN

=> Rponse LTHE = gnrateur stochastique de pluie que je vais maintenant prsenter

2.1 Principe du gnrateur (1)Objectifs :

tre capable de

gnrer des pisodes pluvieux intenses plausibles

proposer un prolongement pour un pisode en cours

respecter une prvision de pluie future

respecter une distribution de pluie future SI prvision probabiliste

intgrer des informations qualitatives supplmentaires

2.1 Principe du gnrateur (2) au minimum :~ 20 pisodes lois statistiques des diffrentes variablesPour chaque pisode : on considre dabord NA : Nombre dAverses

Puis pour chaque averse : DA : dure de laverse ITEA : dure de la priode sche entre averses HPA : hauteur de pluie de laverse HPMX : maximum de pluie horaire HEMA : position du max de pluie horaire

2.1 Principe du gnrateur (3)Construction des hytogrammes

2.2 Conditionnement par le passGnration de scnarios prolongeant l'pisode en cours

2.3 Conditionnement par le futur (1)Prvision Dterministe Gnration contrainte par le pass

Calcul du cumul gnr sur 24h Censure selon le volume respecterCENSURE

2.3 Conditionnement par le futur (2)Prvision Probabiliste: Comment la respecter ?Cumul en 24h partir de 6h TU

2.4 Slection des scnarios de pluieRetenir ce scnario gnrpour la classe [40-45]sauf si elle en contient dj 120

PLANLa chane de prvision hydro-mtorologique




Conclusions et Perspectives

3 TOPMODEL (1)Jeu de scnarios de dbit donn par les scnarios de pluie Nombreuses traces,

difficult synthtiser pour la prvision hydro-mtorologique Simplification,

diffusion des prvisions sous forme de quantiles de dbit

3 TOPMODEL (2)Pour disposer dun jeu (500) respectant une prvi probabiliste

ncessit de gnrer qq. 1000 voire jusqu 1 million de scnarios marginaux

(Selon caractre inhabituel de la distribution respecter)Entre 2 jeux de scnarios:

Rsultats stabiliss en fourchette de dbitsi Nb scnarios > 500

4 Gardon dAnduze: 6-8/09/2005 (1)Quelques chiffres 250mm le 6 Crue vicennale (Tretour ~ 20ans) Montpellier 230mm dans l'aprs-midi du 6 et 200mm le 8 Nmes

Prvisions de prcipitations disponibles dispose: Quantitatives Analogues suppose: Qualitatives Dbut/Arrt des pluies

Pic de crue du 06/09/2005 Le 5 18h TU (20h locale): le quantile Q90% annonce une monte de dbit dans l'aprs-midi du 6 Echance suffisante 30h

4 Gardon dAnduze: 6-8/09/2005 (2)Le 6 sept. 18h TU (chance 36h)Prvision de prcipitations J + (J+1) impose par le cycle journalier de rafrachissement des prvisions la projection minimale de 12h dans le futur les 60mm dj collects sur le bassin depuis 6h TU

Prvision de dbit Quantile Q90% : pic entre 3h et 18hTU (230 m3/s)

Etalement des prcipitations sur les 36hEt si on a plus d'information sur l'arrt des prcipitations ??Arrt des prcipitations dans 10h Pic annonc par Q60% Adquation avec la frquence de Pobs dans la distribution de la prvisions

4 Gardon dAnduze: 6-8/09/2005 (3)Le 7 sept. 6h TU (chance 24h)

Prvision de dbit rcession annonce reprise possible mais peu probable: 2nd pic annonc dans l'aprs-midi Q90% = 200 m3/s

Le 7 sept. 6h TU (chance 24h)

Information qualitative Pas de pluie avant le 8 au matin Rcession de la crue du 6 sept.

Qualit des prvisions de dbit Prvisions quantitatives de prcipitations ~ 80%

Modlisation hydrologique ~ 20%

Info. Qualitatives Prvisions de dbit plus fines en chronologie




Utilisation en temps rel simul: Gardon dAnduze 09/2005


5 ConclusionsChane de prvision Gnrateur stochastique de pluie bon outil

pour dsagrger temporellement le cumul (journalier) "mtorologique"

Assimilation de l'ensemble des informations disponibles sur le futur: probabilistes quantitatives et/ou qualitatives

prvis plus fines et ventuellement plus justes

Echance (12 - 36h)

extension significative de l'chance de prvision des crues clairs suffisante pour l'mission des bulletins d'alerte "crue"

apport potentiellement intressant dans la gestion des crues clairs

5 PerspectivesMise en oprationnel Activation de la chane d'aprs les prvisions "analogues" 5j Accs horaire aux donnes en temps rel Accs journalier aux prvisions Mode "dgrad" : pb. transmission acquisition des donnes

Dveloppements envisags Couplage avec un modle hydraulique

pour la dtermination des zones inondes Prvisions simultanes sur plusieurs bassins introduction cohrence spatiale entre les gnrations stochastiques sur les diffrents bassins, dsagrgation spatio-temporelle des prvisions mtorologiques Acqurir / Produire des PQPFs pas de temps infra journalier 12h?, 6h?

MERCI DE VOTRE ATTENTION !

Prvu le 6 pour le 6Le 6 pour le 7Le 6 18h TU pour les 6 et 7 sachant que:60mm dj collects le 6 18h TU

Bonjour,

Je vais donc vous parler de l'objet de mon stage M2R/PFE effectu au LTHE, savoir l'AMLIORATION D'UNE CHANE DE PREVISION HYDRO-METEOROLOGIQUE et son APPLICATION EN TEMPS REEL SIMULE AU BASSIN DU GARDON D'ANDUZEL'objectif est la prvision des crues clairs sur des bassins de l'ordre de 500-1000 km.

ECHEANCESLes prcipitations gnratrices prcdent le pic de crue de qq. heures.Or, afin dassurer une mise en scurit des biens et des personnes, une mise en alerte doit disposer dun dlai de 12 24 heures.En outre, pour tre sr que tout les moyens ncessaires soient mobilisables au moment de la crise, une mise en vigilance doit intervenir 2 3 jours avant lvnement.Enfin, si lon dispose douvrages hydrauliques, on peut vouloir diminuer limpact de la crue. Mais une ventuelle vidange prventive doit staler sur plusieurs jours si lon ne veut pas que cette vidange produise elle-mme une crue.

PRECIP.Or c'est insuffisant pour mettre des bulletins de vigilance/alerte orients crue. Il nous faut voir plus loin et donc utiliser des prvis. de pluie. Celles-ci peuvent provenir des sorties mto brutes, ou tre adaptes, dterministes ou probabilistes et donnent des cumuls journalier. Ceci nous amne dcouper ce cumul journalier en scnarios horaires respectant la climatologie locale.

BASSINPour prendre en compte les caractristiques du bassin et l'volution de l'humidit, nous mettons des prvisions de dbit via un modle hydrologique.

CHANELa chane comprend une phase de traitement des sorties mto, une de modlisation hydrologique et met les prvisions de dbit.Lors de cette prsentation, je vais d'abord prsenter la chane, les prvis de PP et leur adaptation.Puis j'aborderai le dsagrgateur temporel des prcip. Journalires en prcip. Horaires.Je prsenterai la transformation de ces scnarios de pluie en scnarios de dbit via TOPMODEL.Je montrerai ensuite quelques rsultats sur l'pisode de l'automne dernier sur le bassin du Gardon d'Anduze.Enfin, aprs la conclusion, j'voquerai les perspectives sur la chane dveloppe au LTHE.La chane comprend 4 modules

Le premier concerne le recueil des donnes pluviomtriques et dbitmtriques provenant de l'OHMCV.Le second collecte les prvis de pluie et traite ces informations sur les prcip. futures en les dsagrgeant au pas de temps hydrologique tout en tant adapt au cycle de rafrachissement des mission de prvis.Le troisime transforme les scnarios dsagrgs en scnarios de pluie pour donner le dbit prvu avec une fourchette de proba.Le dernier module gre la propagation des dbits via un modle hydraulique et donne les zones inondes.Dans le cadre de ce stage, je n'aborde que les second et troisime modules.

=> Rponse LTHE = gnrateur stochastique de pluie que je vais maintenant prsenter

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