Prédétermination des crues et cotes de projet par les méthodes SHYPRE et SCHADEX - Application à un aménagement fictif sur le Tech

Estimation of design floods and reservoir levels with SHYPRE and SCHADEX methods - application to a fictive dam on the Tech catchment

¹ EDF - DTG, 21, Avenue de l'Europe - BP41 38040 Grenoble Cedex 9
emmanuel.paquet@edf.fr
² HYDRIS Hydologie 5 avenue du grand chêne 34270 Saint Mathieu de Tréviers
prenom.nom@hydris-hydrologie.fr
³ IRSTEA, unité OHAX 3275 route Cézanne CS 40061, 13182 Aix en-Provence - Cedex 5
prenom.nom@irstea.fr

Résumé

Une pratique courante de dimensionnement des barrages vis-à-vis du risque crue est de simuler hydrauliquement le passage d'une crue extrême décrite par un hydrogramme de référence associé à une valeur en pointe d'un temps de retour donné. Or, les scénarios hydrologiques les plus pénalisants sont très variables d'un aménagement à un autre, et dépendent des caractéristiques du barrage, de la retenue, et des organes débitants. Ces scénarios sont caractérisés par de multiples variables (pointe, volume, cote initiale, etc.), ce qui rend difficile la caractérisation rigoureuse de leur temps de retour.

Les méthodes d'estimation de crues extrêmes basées sur la simulation stochastique génèrent un grand nombre de crues de dynamique variable. En couplant ces méthodes à une simulation hydraulique de l'aménagement étudié, on produit une distribution des cotes maximales atteintes dans la retenue, à partir de laquelle on extrait une cote de projet.

Dans le cadre du projet EXTRAFLO, deux méthodes de simulation, SHYPRE et SCHADEX, ont été appliquées à un barrage virtuel situé sur le Tech (477 km², Pyrénées-Orientales) et couplées à une simulation hydraulique de l'aménagement, afin d'établir les distributions de cotes maximales atteintes jusqu'au temps de retour 10 000 ans. Plusieurs variables ont été analysées pour comprendre les mécanismes en jeu : débits de pointe, débits moyens en 24h et 72h, hydrogrammes de crue, cote initiale du plan d'eau.

Les résultats issus de ces deux approches produisent des estimations des quantiles extrêmes de débit et de cote assez convergentes, en dépit d'importantes différences méthodologiques. Les cotes extrêmes ainsi déterminées ont finalement été comparées à l'approche classique consistant à simuler le passage d'un hydrogramme de projet dans l'aménagement.

Abstract

A common dam design practice toward flood risk is to simulate the reservoir level reached for a design hydrograph. However, the most critical hydrological scenarios are highly variable from one catchment to another, and depend on the characteristics of the dam, the reservoir, the spillways, etc. These scenarios are characterised by multiple variables (peak, volume, initial level, etc.), thus making complex the estimation of their return time.

The extreme flood estimation methods based on stochastic rainfall-runoff simulation generate a large number of floods with various dynamics. By coupling these methods with the hydraulic simulation of a dam, the distribution of maximum reservoir levels can be computed, from which design values can be extracted.

Within the EXTRAFLO project, two simulation methods, SHYPRE and SCHADEX, have been applied to a virtual dam located on the Tech catchment (477 km², France) and coupled with the hydraulic simulation of the dam, allowing to compute the distribution of the reservoir levels up to the 10 000 years return time. Several variables were analyzed to study the involved processes: peak flow, 24 and 72h flow, flood hydrographs, initial reservoir levels.

These two approaches produce neighbouring estimates of extreme flood and reservoir quantiles, despite significant methodological differences. Design reservoir levels were finally compared to the traditional approach consisting of simulating the abatement of a design hydrograph.