Prévisions de crues, vigilance et alertes
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Prévisions de crues,
vigilance et alertes
Dr Raphaël Mutzner
Head Operationnal Forecast
Hydrique Ingénieurs www.hydrique.ch Hydrique Ingénieurs
info@hydrique.ch
ch. du Rionzi 54 10-12 Bd Vivier Merle
CH- 1052 Le Mont-sur Lausanne FR – 69003 Lyon
Switzerland France
Contenu: 1. Présentation de l’entreprise 2. Références 3. Fonctionnement des prévisions, alertes et vigilances 4. Exemple bassin chambérien 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 2
1
L’ENTREPRISE
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 3
HYDRIQUE
INGENIEURS Siège social
ch. du Rionzi 54
CH-1052 LE MONT-SUR-LAUSANNE
info@hydrique.ch
Propriétaires
Dr Frédéric Jordan 50%
Dr Philippe Heller 50%
Fondation
1er avril 2007
Siège France
10-12 Vd Vivier Merle
FR-69003 Lyon
info@hydrique.fr
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 4
VOIRIE / RESEAUX D’EAU
Conception de Etude,
Inondations, Eau usée et
projets, assistance
sécheresse, préservation de
approche technique et
hydro-électricité l’environnement
numérique réalisation
Détermination des crues, Monitoring des réseaux Vagues et courants marins, Réseaux d’eau potable,
débits résiduels, changements d’évacuation d’eau usée : réhabilitation des rives captage, transport et
climatiques, sécheresse, diagnostic hydraulique et lacustres. distribution
irrigation, température pollutif, traque aux ECP (eau
aquatique Transport sédimentaire et Réseaux d’assainissement
claire permanente), maîtrise
dynamique alluviale des (EC/EU), raccordements privé
Prévision des apports dans des rejets à l’environnement.
rivières, gestion sédimentaire et public, diagnostic de l’état
les barrages et centrales au Monitoring des réseaux des réservoirs et purges. du séparatif
fil de l’eau. Cascade hydro- d’eau potable pour la gestion
météorologique online et Cartes d’inondations. Etude, planification, suivi de
des situations d’urgence.
temps-réel, optimisation de chantier et direction de
Renaturation de cours d’eau.
la production et du trading 10 systèmes avec travaux.
d’électricité. abonnement annuel 60 projets en Suisse, Pérou,
France
4000 MW optimisés 1 Mio d’habitants concernés
à Lausanne, Genève, la
25 systèmes avec Chaux-de-Fonds et ailleurs
abonnements annuels en
Suisse, Autriche, France
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 5
2
NOS
REFERENCES
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 6
CRUES
Canton de Berne
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 7
HYDROELECTRICITE 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 8
3
LES PREVISIONS
HYDROLOGIQUES
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 9
PREVISIONS HYDROLOGIQUES
Expertise temps réel des ingénieurs Hydrique
Stations météorologiques
Modèles
météo
RS
Flood
Débits simulés
Comparaison et Conditions initiales RS Expertise et
ajustement sur le bassin Flood corrections
Débits observés
Scénario
Chaine actualisée toutes les 15’ à 60’ utilisateur final
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 10PREVISIONS HYDROLOGIQUES
DONNEES METEOROLOGIQUES
Données provenant des services météorologiques nationaux (Météo
France, Météo Suisse), SPC (Hydroréel)
Données clients: intégration des données météo via transfert ftp
(mise à disposition du ftp hydrique). Flexibilité/Expérience avec de
nombreux fournisseurs.
Exemple CISALB:
2 stations MétéoFrance
9 pluvios Chambéry
2 stations température
Chambéry
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 11PREVISIONS HYDROLOGIQUES
DONNEES HYDROLOGIQUES
Données provenant des services de l’état (Vigicrues,Hydroréel)
Données provenant des clients: données limnimétriques via transfert
ftp (mise à disposition du ftp hydrique). Flexibilité/Expérience avec de
nombreux fournisseurs
Possibilité d’intégrer la courbe de tarage
Exemple CISALB:
5 stations limnimétriques
Courbes de tarage fournies par le client
et intégrées dans le modèle
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 12HYDROLOGICAL FORECAST Hydrological Model: Routing System • Semi-distributed model • Elevation bands (tipically 300m) • SOCONT-MODEL Processes modeled Runoff Snow / glacier melt Evapotranspiration Soil moisture Flow routing … Intake, lakes Pumps, turbines Reservoir management (Schäfli et al., 2005 ; Jordan, 2007) 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 13
PREVISIONS HYDROLOGIQUES
Expertise temps réel des ingénieurs Hydrique
Stations météorologiques
Modèles
météo
RS
Flood
Débits simulés
Comparaison et Conditions initiales RS Expertise et
ajustement sur le bassin Flood corrections
Débits observés
Scénario
Chaine actualisée toutes les 15’ à 60’ utilisateur final
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 14PREVISIONS HYDROLOGIQUES
PREVISIONS METEOROLOGIQUES
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 15UNCERTAINTY: MULTI-MODEL APPROACH Expertise temps réel des ingénieurs Hydrique 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 16
UNCERTAINTY: MULTI-MODEL APPROACH Expertise temps réel des ingénieurs Hydrique Choix du meilleur scénario 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 17
MULTI-MODEL APPROACH Expertise temps réel des ingénieurs Hydrique Incertitude de la prévision visible sur site 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 18
INTERFACE CARTOWEB: VIGILANCE /
ALERTE
Scénarios utilisateurs / Intéraction
Archives des prévisions et mesures avec la base de données
disponibles en ligne, téléchargeables
Information géographique
dynamique pour lecture
rapide de la situation
Alarmes configurables /
définies par l’utilisateur. communication interactive (messages temps
Envoi sms/alarme réel)
configurable (horizon,
seuil,…)
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 19NOWCASTING – PREVISION IMMEDIATE
• Principe du Nowcasting : combinaison de données et prévisions
météorologiques pour fournir des prévisions à court terme et haute actualisation
Prévisions météorologiques
Observations
Présent
Nowcasting
0 – 6h
Image credit:
Météosuisse
• Produit INCA (MeteoSwiss): résolution 10’, 6h horizon, retard +10’
• Produit AROME-PI (MétéoFrance): résolution 15’, 6h horizon, retard +30’
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 20INTERFACE DE VISUALISATION
Version smartphone
Version smartphone
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EXEMPLE: CISALB
(LEYSSE)
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 22LA LEYSSE
Bassin versant de la Leysse
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 23
2LA LEYSSE Hydrological regime of Leysse River 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 24
Anticipation of the event
1 of 4: 54 heures avant le pic
passé futur
Premières alarmes et analyses internes
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 25Anticipation of the event
2 of 4: 42 heures avant le pic
passé futur
Confirmation des prévisions pessimistes
Alarmes et sms envoyés automatiquement
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 26Anticipation of the event
3 of 4: 30 heures avant le pic
passé futur
Contact avec les agents du CISALB et analyse de la situation météorologique
Activation d’une cellule de crise par le maire pour le lendemain
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 27Anticipation of the event
3 de 4: 30 hours before the peak
Message et avertissements par les
autorités locales
Information retransmises par la presse
locale
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 28Anticipation of the event
4 de 4: 18 heures avant le pic
passé futur
Analyse de la situation avec les agents du CISALB et confirmation des prévisions
pour le lendemain.
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 29QUALITE DES PREVISIONS
Experience after 13 months of operation
Expertise Good perfs Good perfs High FAR Low HIT Low HIT High FAR
Event class Hydrique cosmo1 arome arpege cosmoe ifs WRF5
3
(m /s) HIT FAR HIT FAR HIT FAR HIT FAR HIT FAR HIT FAR HIT FAR
5 0.85 0.25 0.77 0.18 0.69 0.20 0.85 0.29 0.69 0.09 0.77 0.00 0.85 0.43
10 0.77 0.29 0.77 0.26 0.77 0.20 0.77 0.39 0.77 0.11 0.69 0.33 0.77 0.27
20 0.67 0.00 0.67 0.00 1.00 0.33 1.00 0.60 0.67 0.00 0.67 0.50 0.67 0.83
30 0.57 0.33 0.71 0.29 0.71 0.33 0.71 0.50 0.43 0.20 0.57 0.25 0.57 0.40
40 0.67 0.00 0.67 0.00 0.67 0.29 0.67 0.33 0.67 0.00 0.67 0.20 0.67 0.38
50 0.80 0.14 0.80 0.14 1.00 0.00 1.00 0.40 0.80 0.00 0.80 0.00 1.00 0.00
75 0.50 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.25 0.50 0.00 0.50 0.00 0.50 0.00
100 0.33 0.00 0.33 0.00 0.67 0.00 0.67 0.00 0.33 0.00 0.33 0.00 0.33 0.00
150 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00
• High resolution weather forecast perform better
• Expertise not always better than the single forecasts
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 30MERCI POUR VOTRE ATTENTION Hydrique Ingénieurs ch. du Rionzi 54 CH – 1052 Le Mont-sur-Lausanne info@hydrique.ch www.hydrique.ch 25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 31
5
ANNEXES
TECHNIQUES
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 32PREVISIONS HYDROLOGIQUES
Modélisation : comment ça marche ?
Fonte et accumulation de neige :
fonction de la température et du
rayonnement solaire
estimation en temps-réel du
stock de neige sur le bassin en
équivalent-eau
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 33PREVISIONS HYDROLOGIQUES
Modélisation : comment ça marche ?
Ecoulements de subsurface :
prise en compte de la saturation
du sol en temps réel
séparation des écoulements :
rapides (épisode) et lents
(saison)
prise en compte de
l’évapotranspiration et de
l’interception
versions particulières des
réservoirs pour les systèmes
karstiques
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 34PREVISIONS HYDROLOGIQUES
Modélisation : comment ça marche ?
Ecoulements de surface :
prise en compte de la saturation
du sol en temps réel
si saturation ou si capacité
d’infiltration dépassée,
ruissellement généré
prise en compte des pentes et
du type de terrain (rugosité)
prise en compte des surfaces
imperméables
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 35FORECAST: CONFIDANCE INTERVAL
METHOD 2 : SENSITIVITY ANALYSIS
More humid and
warmer scenario
Reference scenario
(median of ensemble)
Gives sensitivity
boundary of the
Drier and colder forecast
scenario
Method applied in the operational system and available for clients
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 366
ANNEXES:
REFERENCES
PROJETS
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 37EXEMPLES DE PROJETS
EXEMPLE 1 : EVOLUTION DES APPORTS A EMOSSON
Objectif : suite au déclin soudain de la production annuelle d’électricité en
comparaison avec les années précédentes, il s’agit de découvrir les facteurs
explicatifs, puis déterminer l’évolution future des apports.
Barrage d’Emosson, entre la Suisse et la France
Méthode : calibration du modèle sur une période de 20-40 ans, données de
qualité variable. Evaluation de la représentativité du modèle horaire,
journalière, annuelle. Comparaison avec les bassins voisins.
Observé
Simulaté
Observé
Observé Simulé Différence
Simulé inexpliquée
1982-2007
MAE = 6.5%
Interprétation des simulations (apports
Calage du modèle (journalier) Validation du modèle (apports annuels) annuels après 2007)
Conclusion : confirmation du déclin des apports annuels, non corrélés
avec les bassins versants voisins. Excellente corrélation modèle-
mesures sur les autres points de comparaison.
Suite à l’analyse de terrain, détermination des causes du déclin Observé
uniquement sur le bassin versant concerné. Simulé
Causes du déclin : nouvelles infiltrations (galerie en construction
depuis 2007, retrait glaciaire.
Pas d’impact direct du changement climatique Comparaison sur un bassin versant voisin :
(précipitations/températures). pas de différence modèle-mesure.
Client : Electricité d’Emosson SA. 2012-2013.
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 38EXEMPLES DE PROJETS
EXEMPLE 2 : CONSEIL DEPARTEMENTAL DU HAUT-RHIN
Objectif : Prévision des crues sur le bassin versant. Prévision saisonnière pour
la gestion des barrages des Vosges.
Client : Conseil Départemental du Haut-Rhin (68), France
Données techniques : surface 2800 km2, 25
stations de débit pour le calage du
modèle, 20 stations météorologiques.
4 niveaux d’alerte pour la prévention des
crues.
3 réservoirs à buts multiples (irrigation et
réserve de crue).
Update : 1x / jour
Horizon : 365 jours
Interface web : stations de débit et météo, zones inondables, réservoirs.
Observé
Prévision saisonnière
Prévision à 10 jours
Méthode : simulation pluie-débit Routing
System. Calage-validation sur 10 ans.
Prévisions saisonnières basées sur la
climatologie et l’état du jour des
réservoirs et du sol (humidité du sol,
manteau neigeux).
Prévision saisonnière: 1er mars 2014 (gris) et 1er juin 2014 (traitillé).
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 39EXEMPLES DE PROJETS
EXEMPLE 3 : DEBITS D’ETIAGE FUTURS A L’HONGRIN
Objectif : déterminer le régime hydrologique actuel et les débits d’étiage
futurs. Bassin versant complexe : forte présence de karst.
Client : Forces Motrices Hongrin-Léman SA, Suisse
Méthode : pas de calibration directe du modèle. Simulation pluie-débit
complexe avec intégration des bassins versants voisins. Analyse de terrain Lac de l’Hongrin en Suisse
pour description des flux et intégration dans le modèle.
Groundwater flow
Surface flow Résultats : détermination des débits résiduels futurs pour
Calibration point
Calculation point
différents scénarios climatique. Le régime hydrologique
Source
futur présente une augmentation des débits d’étiage
Loss
causée par l’augmentation des précipitations hivernales
plus souvent sous forme de pluie.
Karstic
Futur Présent
Partial karstic
Discharge (m3/s)
Non-karstic
River reach
Description du bassin versant karstique et discrétisation en sous- Débits classés actuels et futurs (régime hydrologique)
bassins avec différentes propriétés d’écoulement. avec prise en compte de l’influence du changement
climatique.
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 40EXEMPLES DE PROJETS
EXEMPLE 4 : JINSHA RIVER BASIN – PREVISION DES DEBITS
Objectif : Impact du changement climatique sur le régime hydrologique (2050 -
2099). Prévision online des débits pour la gestion des barrages (1-10 jours).
Prévision saisonnière (3 mois).
Client : CWRC (Wuhan, Chine). Financé par la DDC (Suisse). En collaboration avec EB+P,
Geotest, Crealp.
Contexte: surface 560’000 km2. Précipitations 300 à 2000 (mm/an). Débits 500
à 20’000 m3/s. Réservoirs importants : 50, dont Three Gorges Project (39.3 Upstream Jinsha river basin (J. Elsener, EB+P)
km3) à l’aval.
Résultats : modèle avec 63 points de calage. 350 stations
météo temps-réel. Système opérationnel depuis juin
2016, data pré-processing, simulations, visualisation,
intégration dans le système existant.
Impact du changement climatique : augmentation de la
fréquence et de l’intensité des crues.
Station de débit Lijiang. Régime
hydrologique actuel et futur.
RS HYDROPOWER, simulation pluie- Station de débit Lijiang. Nash = 0.89. Rouge: référence ; orange: 2020-2050 ;
débit. 52 zones, 202 bassins, 1145 sous- Performance type du modèle : Nash = 0.7 – 0.90. bleu: 2070-2099
bassins.
25.06.2019 Journées techniques et d’échange intersites TAGIRN 2019 41Vous pouvez aussi lire
