Mieux prévoir les crues nivales : évaluation de prévisions probabilistes de débit sur des bassins versants de montagne français

Better predicting snowmelt-induced floods : evaluation of probabilistic streamflow forecasts on mountainous catchments in France

¹ Cemagref / Irstea, Antony, UR HBAN
e-mail : pierre.nicolle@irstea.fr
² Coyne et Bellier
e-mail : audrey.valery@gdfsuez.com

Résumé

La prévision hydrologique présente des enjeux considérables concernant la sécurité des personnes et des biens, ainsi que la gestion des ressources en eau. Bien prévoir les débits est essentiel pour prendre les bonnes décisions. Certains types de bassins versants présentent cependant des défis particuliers : c’est notamment le cas des espaces montagneux, où l’importante présence de neige et les difficultés de mise en place de réseaux de mesures compliquent la simulation et la prévision opérationnelle des débits. Cette étude vise à évaluer les prévisions hydrologiques obtenues à partir d’une approche de modélisation qui intègre un module neige au sein d’un modèle de prévision hydrologique. Le module CemaNeige [Valéry, 2010] et le modèle de prévision hydrologique GR3P à trois paramètres [Tangara, 2005] ont été utilisés. L’évaluation des prévisions du modèle intégré GR5P à cinq paramètres (GR3P avec module neige) a été réalisée au pas de temps journalier et sur un échantillon de 176 bassins versants français situés dans des massifs montag­neux. Le modèle hydrologique utilise en entrée quatre années de prévisions du système de prévision d’ensemble PEARP de Météo-France (2005-2009). Onze scénarios équiprobables de débits sont prévus à chaque jour et pour deux échéances de prévision (j+1 et j+2). Les débits prévus sont évalués par rapport aux débits observés de la banque HYDRO. Les résultats illustrent l’importance du traitement du stockage et de la fonte de la neige, notamment pour les bassins versants à régime dominant de type nival et de transition. L’amélioration des débits prévus en tenant compte de la neige est encore plus importante lorsque l’échéance de prévision augmente.

Abstract

Hydrological forecasting presents considerable challenges concerning the protection of people and properties, as well as the management of water resources. Good streamflow estimates are essential to make the right decisions. However, some catchments present particular challenges : this is the case of mountainous areas, where the occurrence of snow and the difficulties of implementing observational networks complicate flow modelling and operational flow forecasting. This study aims to evaluate flow forecasts obtained from a modelling system that integrates a snow module into a hydrological forecasting model. The CemaNeige snow routine [Valéry, 2010] and the three-parameter GR3P hydrological model [Tangara, 2005] were used. The analysis of the streamflow forecasts from the five-parameter integrated system GR5P (GR3P with snow modelling) was performed at the daily time step and on a set of 176 French catchments located in mountainous areas. The hydrological model was fed with four years of PEARP ensemble forecasts from Météo-France (2005-2009). Eleven equally probable scenarios of streamflow are predicted daily and for two forecasting lead times (d+1 and d+2). Forecast discharges are evaluated against observed discharges from the HYDRO database. The results illustrate the importance of the treatment of snow storage and melting, especially for nival and transitional hydrological regimes. The improvement by accounting for snow becomes even more significant when the forecasting lead time increases.