Simulation de pluies extrêmes dans les Cévennes

Barrage écréteur de crue de la Rouvière pendant l’épisode de pluie intense du Gard en septembre 2002.

Bien que bénéficiant d’un climat généralement sec, le sud-est de la France est sujet à des épisodes de pluies intenses pendant l’automne. Des masses d’air humide provenant de la Méditerranée, dont l’eau est encore chaude, provoquent ces pluies en se déplaçant vers les contreforts de la chaîne de montagnes des Cévennes. Les bassins versants (zones à l’intérieur de laquelle toutes les eaux alimentent un même exutoire : cours d’eau, lac, mer) de la région sont fortement affectés par ces pluies et les niveaux des rivières sont susceptibles de monter de plus d’une dizaine de mètres en quelques heures. Ces crues, appelées crues éclairs créent des dommages matériels et humains considérables. L’étude statistique des débits permet d’estimer le risque d’inondation, et de construire des infrastructures pour protéger la population contre les crues éclairs.
En général, on se base sur le débit qui est dépassé en moyenne tous les cent ans, appelé débit  centennal, ou tous les mille ans, débit millénal, pour fixer le dimensionnement des ouvrages.

L’estimation de la crue centennale ou millénale repose sur des modèles hydrologiques appelés modèles de pluie-débit. Ces modèles permettent, étant donné des conditions météorologiques sur un bassin versant comme la hauteur de pluie et la température, de simuler des débits plausibles et d’en estimer la distribution de probabilité (voir la brève prédire les crues avec quelle incertitude?). Des chroniques de pluie simulées servent à alimenter les modèles pluie-débit pour suppléer aux chroniques d’observations qui sont généralement trop courtes ou présentent des lacunes.

Ces chroniques sont fournies par des modèles statistiques appelés générateurs stochastiques. Les propriétés statistiques des pluies observées : moyenne, variabilité, valeurs extrêmes, corrélation temporelle et spatiale, succession de jours avec ou sans pluie, sont intégrées dans les générateurs qui restituent des chroniques simulées avec les mêmes propriétés. Les simulations réalisées par le générateur sont illimitées, et permettent de « fabriquer » des événements extrêmes réalistes, que l’on injectera ensuite en entrée des modèles pluie-débit. Les modèles pluie-débit récents prennent en compte l’organisation spatiale de la pluie, et le générateur de pluie doit également reconstituer statistiquement la structure spatiale de la pluie, en particulier la façon dont les pluies extrêmes sont susceptibles de se produire simultanément en certains endroits du bassin versant.

Ainsi, la simulation de chroniques de pluie par un générateur stochastique reproduisant la structure temporelle et spatiale de la pluie permet, en alimentant un modèle hydrologique pluie-débit, de simuler des débits dans toute la gamme des valeurs de débit plausibles pour un bassin versant. À partir de la distribution des débits simulés, on peut estimer alors la crue centennale et millénale sur lesquelles est basée la construction d’infrastructure destinée à protéger la population.

Brève rédigée par Julie Carreau d’après ses propres travaux effectués en collaboration avec Luc Neppel et Christophe Bouvier (Laboratoire HydroSciences Montpellier).

Pour en savoir plus :

Crédits Images : Observatoire  du Risque Inondations dans le Gard.

3 Commentaires

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *


× 3 = twenty one

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>