Prévision des crues : les données nécessaires (HU)

Traduction en anglais : Flood forecasting : necessary data

Dernière mise à jour : 17/06/2024

article en chantier

Cet article traite des données nécessaires à la prévision des crues mises en œuvre dans la démarche Vigicrues.

Il a bénéficié de la relecture et des contributions de Nicolas Cavard (SPC Loire-Allier-Cher-Indre).

Cet article fait partie d'une série de sept articles qui traitent des différents aspects de la prévision des crues par les services de l’État. En plus de celui-ci, cette série comprend :

• un article général : Prévision des crues et des inondations : vue globale (HU) ;
• 5 autres articles détaillant différents aspects (dont certains encore en cours d'écriture) :
  • Prévision des crues : les modèles utilisés ;
  • Prévision des crues : erreurs, incertitudes et évaluation des performances ;
  • Prévision des crues : son historique en France ;
  • Prévision des crues : les outils opérationnels utilisés en France ;
  • Prévision des crues : développements récents ou en cours en France.

L'essentiel

Le chapitre 1 présente les trois types de données nécessaires à la prévision des crues et des inondations :

• les données d’observation :
  • acquises antérieurement et utilisées pour des statistiques ou le calage des modèles,
  • acquises en temps quasi réel lors du déroulé des évènements (pluies et crues consécutives), pour l’analyse des évolutions en cours, l’alimentation des modèles et l’ajustement de leurs résultats ;
• les variables d’état, qui permettent de décrire dans les modèles hydrologiques ou hydrauliques les principales caractéristiques, respectivement, des bassins versants élémentaires ou des cours d’eau du réseau hydrographique principal, acquises pour la construction des modèles et, dans certains cas, complétées pour l’initialisation des modélisations en temps réel,
• les paramètres des modèles, qui sont plus éloignés d’une réalité mesurable ou évaluable, et qu’il faut ajuster puis valider sur des jeux de données historiques, lors du calage des modèles.

Sont ensuite abordées de façon plus approfondie :

• dans le chapitre 2, les données météorologiques, essentiellement pluviométriques, provenant de mesures ponctuelles au sol ou d’images radar-météorologiques ajustées sur ces mesures au sol, et elles relèvent en quasi-totalité des données d’entrée et de contrôle des modèles, ainsi que leur prévision avec des modèles météorologiques ;
• dans le chapitre 3, les données hydrométriques, concernant les niveaux d’eau et les débits dans les cours d’eau ;
• dans le chapitre 4, les variables d’état et les paramètres (par exemple des niveaux initiaux de réservoirs) décrivant les bassins versants modélisés, nécessaires aux modèles hydrologiques de prévision, acquises le plus souvent en préalable :
  • lors de l’élaboration et du calage, ou de la réactualisation, des modèles pour la prévision ou de ceux dont ils sont issus (créés dans le cadre d’autres démarches de réduction des risques d’inondation),
  • et à l’initialisation d’une phase de prévision (par exemple pour l’humidité des sols) ;
• dans le chapitre 5, les variables d’état et les paramètres (par exemple les coefficients de rugosité) caractérisant les cours d’eau modélisés, ces données doivent être disponibles pour les divers tronçons de calcul aussi bien dans le réseau hydrographique principal que pour décrire la topographie des zones inondables ; elles sont acquises elles aussi en préalable ou à l’initialisation de la prévision (par exemple, pour établir le débit de base).

Les trois types de données nécessaires à la prévision des crues et des inondations

Les données d’observation

Ces données constituent des ressources importantes indépendamment ou en préalable de la modélisation hydrologique ou hydraulique, en général ou pour la modélisation, pour :

• constituer des séries historiques validées, qui sont des bases de travail indispensables pour les personnes chargées des statistiques ou du calage des modèles ;
• aux prévisionnistes, une première vision des évènements en préparation ou en cours et des évolutions à attendre pour la suite de l’évènement.

Elles sont aussi utilisées en temps réel dans les processus de prévision des crues :

• comme données d’entrée :
  • des modèles hydrologiques : c’est le cas des données pluviométriques (lames d’eau précipitée ou prévue sur le bassin versant),
  • des modèles hydrauliques, en complément des résultats des modèles hydrologiques, ce sont les données hydrométriques (niveaux d’eau et débits, directement mesurés ou déduits des niveaux d’eau) mesurées aux stations situées en amont des tronçons de cours d’eau modélisés :
• comme données de contrôle des résultats :
  • des modèles hydrologiques : il s’agit des données hydrométriques mesurées sur les stations situées à l’exutoire des bassins versants élémentaires, qui sont comparées aux résultats de ces modèles pour caler leurs paramètres, ou pour évaluer en cours d’évènement les performances des prévisions antérieures, et dans certains cas les assimiler aux résultats au modèle (Voir : Prévision des crues : les modèles utilisés) ;
  • des modèles hydrauliques : ce sont les mesures hydrométriques acquises sur les stations installées en aval des tronçons de cours d’eau modélisés, utilisées aussi pour évaluer les performances des prévisions antérieures et dans certains cas leur assimilation.

Les variables d’état des modèles

Ce sont des données mesurables ou évaluables, qui permettent de décrire les principales caractéristiques des bassins versants élémentaires et des cours d’eau du réseau hydrographique principal modélisé.

Elles sont acquises en préalable au processus de modélisation, pour la construction des modèles, ou juste avant le processus de prévision, par exemple :

• pour les modèles hydrologiques, les données décrivant l’humidité initiale des bassins versants au démarrage de l’évènement pluvieux ;
• pour les modèles hydrauliques, les données rendant compte des conditions avant le début de la crue ou pendant celle-ci : débit de base ou modifications survenues dans la géométrie des chenaux d’écoulement (embâcles, rupture de digue, etc.) ;

Les paramètres des modèles

Ces données représentent aussi les caractéristiques des bassins versants ou des tronçons de cours d’eau modélisés, mais elles sont plus éloignées d’une réalité mesurable ou évaluable.

Il faut caler leur valeur puis la valider (Voir : Prévision des crues : les modèles utilisés) en utilisant des jeux de données d’observation historiques qui ont eux-mêmes été préalablement vérifiés puis validés. Ces paramètres concernent :

• pour les modèles hydrologiques : des données à la fois pluviométriques et hydrométriques ;
• pour les modèles hydrauliques.