Methodology for climate change assessment of flood dynamics using deterministic hydrological model - Application to the Vugia-Thubon catchment - Vietnam

Évaluation de l'impact de l'évolution climatique sur la dynamique des crues à l'aide d'une approche hydrologique déterministe - application au bassin de Vugia Thubon - Vietnam

¹ Nice Sophia Antipolis University, Polytech Nice Sophia, Innovative City lab URE 005, maintenant Faculty of Water Resource Engineering, University of Science and Technology, the University of Da Nang, Viet Nam
² Nice Sophia Antipolis University, Polytech Nice Sophia, Innovative City lab URE 005
gourbes@unice.fr

Abstract

In recent years, Climate Change is commonly known as global warming and associated with sea level rise. Such process is one of the most serious challenges facing the human beings in the 21st century. Under the impact of these phenomena, extreme climatic phenomena are expected to be more frequent and serious, leading to natural disasters especially related to water. Flood risk represents a major issue especially for developing countries where the economy as well as the adaptation capacity against disaster is still poor. As shown in World Bank studies, with more than 70% of the population working in agriculture, inhabitants essentially concentrate at the coastal plain, Vietnam is one of the countries most heavily affected by the consequences of climate change. To get more understanding on the impact of this natural phenomenon to Vietnamese people, a methodology has been elaborated in order to assess different climate scenarios over a large catchment and flood dynamics. The simulations are based on a validated deterministic hydrological model which is integrating geology, soil, topography, river systems and climate variables. The validation of this model is obtained through measurements and observations made at different stations within the catchment. The actual climate in the period of 1998-2004 is properly reproduced by the model which provides a clear view about the flood processes. Future climate is obtained from downscaled GCM data that provide a scenario for 2094-2100 of hydrological variables. The new simulation allows to analyze the changes in the flood dynamics and to perform the frequency and the return period analysis. The approach allows providing an operational model for integrating the climate change within the engineering design activities dedicated to flood protection measures and resilience strategies.

Résumé

Depuis quelques années l'évolution climatique est au centre des préoccupations en particulier avec le processus de réchauffement et de remontée du niveau marin. Cette dynamique est l'un des plus importants défis à relever pour le 21e siècle. Sous l'effet du réchauffement, les processus extrêmes sont censés être plus intenses et plus fréquents, engendrant ainsi davantage de catastrophes naturelles. Dans ce contexte, le risque inondation constitue un enjeu majeur en particulier pour les pays en voie de développement où la situation économique reste fragile tout comme la capacité d'adaptation. Les récentes analyses de la Banque mondiale ont montré que plus de 70% de la population Vietnamienne se concentrent sur la plaine côtière qui accueille activités agricoles et développement urbain. Cet espace s'avère particulièrement vulnérable vis à vis de l'évolution climatique. Afin d'évaluer l'impact de cette évolution sur la dynamique des crues, une méthodologie originale basée sur une approche hydrologique déterministe et différents scénarios climatiques a été développée. Un modèle hydrologique déterministe distribué intègre la géologie, les sols, la topographie, le réseau hydrographique et bien sur les variables climatiques. La validation de l'approche a été réalisée à partir des données disponibles sur le bassin versant du Vugia Thubon. Le climat sur la période 1998_2004 constitue la référence actuelle et est bien reproduit par le modèle qui simule avec justesse les processus d'inondation. La prise en compte du climat futur est réalisée à partir de simulations issues de plusieurs modèles globaux (GCM) qui fournissent des scénarios pour la période 2094-2100. Les simulations hydrologiques avec ces nouvelles conditions permettent d'analyser les changements dans la dynamique des crues ainsi que dans les fréquences et périodes de retour. Cette méthode permet de produire des résultats qui sont exploitables dans le cadre d'une approche opérationnelle dédiée à élaboration de stratégies de protection et de résilience.