La prévision des crues de la Seine en région parisienne

Transcription

1 Colloque CNFSH, Juin 2009 Inondations urbaines : quelles synergies pour les recherches hydrologiques? La prévision des crues de la Seine en région parisienne UR Ouvrages hydrauliques et hydrologie, centre d Aix-en- Provence Direction régionale de l environnement Ile-de-France Service de prévision des crues Pierre JAVELLE Yan LACAZE

2 > Plan 1 Contexte 2 Organisation du SPC 3 Exemples de modèles 4 Perspectives de recherches

3 1 - Contexte

4 > Des zones inondables très urbanisées 1 - Contexte

5 > Enjeux en Ile-de-France Population impactée en cas de crue équivalente à 1910 en Île-de-France habitants les pieds dans l eau (avec caves inondées et sans électricité) habitants ayant leur cave inondée (et sans électricité) habitants sans électricité soit au total habitants impactés directement environ Plus de 12 milliards d de dégâts (estimation hors réseaux ) Des scénarios de crue ont été construits (modélisation hydraulique + recoupement avec les enjeux) afin de préparer les acteurs de la sécurité civile et les populations à la crise (Plan de Secours Spécialisé Inondations) Il en ressort un besoin d anticipation de 72h de la crue à Paris pour pouvoir organiser la gestion de crise

6 > Attentes opérationnelles 7,95 m : rails noyés à la gare d Austerlitz 7,30 m : arrivées d eau par l amont dans le 12è et 13è et débordement dans le 4è, 7è, 15è... 5,50 m : début d inondation des sous-sols des bâtiments 4,30 m : arrêt de la navigation et des activités des ports

7 > Le Service de Prévision des Crues Seine Moyenne, Yonne, Loing

8 2 Organisation du SPC

9 > Fonctionnement en temps réel OBSERVATIONS en temps réel PREVISIONS de pluie Hauteurs et débits Pluie horaire Gestion d ouvrages (GLS, EDF, VNF) Service de prévision des crues SMYL PREVISIONS

10 > Prévisions fournies par Météo-France aux SPC Temps réel - Prévisions deux fois par jour : matin pour J et J+1 après-midi pour J, J+1, J+2 - Sur des zones géographiques définies de qq 100 km - Par intervalles de cumuls sur 24h - De la forme [min ; max] du simple au double : ex : 0, [Traces ;3], [1 ;5], [3 ;10], [7 ;15], [10 ;20], [15 ;30], [20 ;40], etc.

11 > Intégration des barrages de navigation

12 > Intégration des barrages de navigation Deux effets : Ex : Vives Eaux Modification de la relation hauteur/débit (jusqu à un certain débit) Génération d onde artificielle en début de crue (destockages en cascade au moment de l effacement des barrages) Ex : mars 2006

13 > Intégration des barrages de navigation Pour la prévision : -le débit observé peut fausser la base de prévision - il devrait être corrigé en connaissant la manœuvre effectuée

14 > Apports urbains Contribution faible aux crues de la Seine DQ à Paris (m3/s) Pluie (mm) à Paris Montsouris

15 > Contraintes et spécificités de la prévision La prévision des crues se heurte à de nombreux facteurs d incertitude : les données temps réel (fonctionnement des barrages, état des sols ) historiques (crues anciennes non/mal mesurées ) les incertitudes liées à la météorologie le temps disponible et les contraintes de l opérationnel les limites des outils de prévision ou de modélisation limites techniques et simplifications nécessaires devant la complexité des phénomènes précision et domaine de validité des outils

16 3 Exemples de modèles

17 > «L héritage» de M. Bachet Mise en place des réglettes de Bachet à partir de 1934

18 > «L héritage» de M. Bachet > Mise en place des réglettes de Bachet à partir de 1934 > Des prévisions jusqu à 3 jours! Bachet et Beau (1940), Annales des Ponts et Chaussées, VII Note n 2, Juillet-Août, 23-42

19 > «L héritage» de M. Bachet > Mise en place des réglettes de Bachet à partir de 1934 > Des prévisions jusqu à 3 jours! > Difficulté liée à la réaction aux pluies CHALIFERT DAMERY POMMEUSE Bachet et Beau (1940), Annales des Ponts et Chaussées, VII Note n 2, Juillet-Août, 23-42

20 > Modèles hydraulique et hydrologique Hydraulique 1D MIKE 11 + Prise en compte des barrages de navigation (MIKE) + Assimilation de données (MIKE et GR) Pluie-débit global > apports amont NAM GR > apports intermédiaires (diffus ou ponctuels) NAM > prévisions complémentaires GR DHI/SAFEGE et Cemagref

21 > Exemples de prévisions obtenues (GR3P-Vigie) 1 Sensibilité à la pluie future? 2 Evaluation des performances? Cemagref-Antony (2009)

22 > Sensibilité à la pluie future Exemple d Aisy-sur-Armançon (1350km ) avec un modèle pluie-débit global GR3P horaire Pluie parfaite horaire Pluie parfaite journalière Pluie future nulle

23 > Sensibilité à la pluie future Quelle durée de cumuls des pluies prévues? Exemple pour une prévision des débits à 24h avec GR3P Sta. Riv. S(km_) Bazoches Seine Dornecy Yonne 781 Ouagne Beuvron 264 Corvol Sauzay 81 Arcy Cure 1180 Gurgy Yonne 3820 Dissangis Serein 643 Chablis Serein 1120 Beaumont Serein 1340 Aisy Armançon 1350 Tronchoy Armançon 1970 Chessy Armance 480 Brienon Armançon 2990 Joigny Yonne 8880 Courlon Yonne Montbouy Loing 409 Charny Ouanne 562 Gy Ouanne 883 Chalette Loing 2300 Episy Loing 3900 La Ferte Marne 8480 Pommeuse Grand Morin 770 Noisiel Marne Paris Seine Durée des cumuls de pluie prévue 3h 6h 12h 24h Pluie nulle Lacaze et al., Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre Stations non dégradées : 100% 100% 83% 50% 37% Pas de dégradation par rapport à une pluie future horaire Dégradation par rapport à une pluie future horaire

24 > Evaluation des performances Selon quel(s) critère(s)? Qobs Qprev Qnaïf tp tp+l PERS( L) = 1 RMSE(modèle testé)? RMSE(modèle de référence)? D autres sont possibles

25 > Evaluation des performances Qualité des prévisions à une échéance égale au tps de réaction avec GR3P Bonne Moyenne Faible Cemagref-Antony (2009)

26 > Evaluation des performances Comparaison des modèles GR3P et MIKE/NAM > Réalisée sur 2 crues (avril 1998 et mars 2006) > Sur les bassins de l Yonne et du Loing

27 > Evaluation des performances Crue d avril 1998 Intérêt de l assimilation des débits observés plus à l amont Pluie future horaire connue Yonne à Joigny (8880 km ) RMSE (m3/s) Armançon (1350 km ) Cure Serein (1180 km ) (643 km ) Beuvron Yonne amont Cure Serein Armançon Délais de prévision (h) Beuvron (264 km ) Yonne amont (781 km )

28 4 Perspectives de recherches

29 > Perspectives de recherches Travaux actuels au Cemagref : > Sur la prise en compte des débits - Méthodes d assimilation (Antony) - Couplage propagation et pluie-débit (Antony/Montpellier) > Sur la prise en compte des pluies - Utilisation du radar sur des bassins non-jaugés (Aix-en-P.) - Prévision des pluies par analogues (Lyon) - Prévision d ensemble probabiliste (Antony) A plus long terme : > Prévision de zones inondées

30 Cas de Mars 2001 Seine à Paris Catchment H : River Seine at Paris, S=43800 km_ Date of forecast: P_obs (mm) P_meanEPS Q_obs (mm) Qf_Pobs Qf_meanEPS Q2yr Q5yr Q10yr Crue 1910 (8m62) Q (m3/s) Q (mm) Inondation RER C (6m) Activation du COZ (5m50) Arrêt navigation (4m30) P (mm) Fermeture voies sur berges (3m20) 10j Aucun risque de dépassement March 2001 Ramos, M.H., Thielen, J., Pappenberger, F. (2008) Utilisation de la prévision météorologique d'ensemble pour la prévision hydrologique opérationnelle et l'alerte aux crues. Proc. Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre 2008,

31 Cas de Mars 2001 Seine à Paris Catchment H : River Seine at Paris, S=43800 km_ Date of forecast: P_obs (mm) P_meanEPS Q_obs (mm) Qf_Pobs Qf_meanEPS Q2yr Q5yr Q10yr Crue 1910 (8m62) Q (m3/s) Q (mm) Inondation RER C (6m) Activation du COZ (5m50) Arrêt navigation (4m30) Fermeture voies sur berges (3m20) P (mm) Aucun risque de dépassement March 2001 Ramos, M.H., Thielen, J., Pappenberger, F. (2008) Utilisation de la prévision météorologique d'ensemble pour la prévision hydrologique opérationnelle et l'alerte aux crues. Proc. Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre 2008,

32 Cas de Mars 2001 Seine à Paris Catchment H : River Seine at Paris, S=43800 km_ Date of forecast: P_obs (mm) P_meanEPS Q_obs (mm) Qf_Pobs Qf_meanEPS Q2yr Q5yr Q10yr Crue 1910 (8m62) Q (m3/s) Q (mm) Inondation RER C (6m) Activation du COZ (5m50) Arrêt navigation (4m30) Fermeture voies sur berges (3m20) P (mm) Aucun risque de dépassement March 2001 Ramos, M.H., Thielen, J., Pappenberger, F. (2008) Utilisation de la prévision météorologique d'ensemble pour la prévision hydrologique opérationnelle et l'alerte aux crues. Proc. Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre 2008,

33 Cas de Mars 2001 Seine à Paris Catchment H : River Seine at Paris, S=43800 km_ Date of forecast: P_obs (mm) P_meanEPS Q_obs (mm) Qf_Pobs Qf_meanEPS Q2yr Q5yr Q10yr Crue 1910 (8m62) Q (m3/s) Q (mm) Inondation RER C (6m) Activation du COZ (5m50) Arrêt navigation (4m30) Fermeture voies sur berges (3m20) P (mm) Risque de dépassement non nul March 2001 Ramos, M.H., Thielen, J., Pappenberger, F. (2008) Utilisation de la prévision météorologique d'ensemble pour la prévision hydrologique opérationnelle et l'alerte aux crues. Proc. Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre 2008,

34 Cas de Mars 2001 Seine à Paris Catchment H : River Seine at Paris, S=43800 km_ Date of forecast: P_obs (mm) P_meanEPS Q_obs (mm) Qf_Pobs Qf_meanEPS Q2yr Q5yr Q10yr Crue 1910 (8m62) Q (m3/s) Q (mm) Inondation RER C (6m) Activation du COZ (5m50) Arrêt navigation (4m30) Fermeture voies sur berges (3m20) P (mm) Risque de dépassement non nul March 2001 Ramos, M.H., Thielen, J., Pappenberger, F. (2008) Utilisation de la prévision météorologique d'ensemble pour la prévision hydrologique opérationnelle et l'alerte aux crues. Proc. Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre 2008,

35 Cas de Mars 2001 Seine à Paris Catchment H : River Seine at Paris, S=43800 km_ Date of forecast: P_obs (mm) P_meanEPS Q_obs (mm) Qf_Pobs Qf_meanEPS Q2yr Q5yr Q10yr Crue 1910 (8m62) Q (m3/s) Q (mm) Inondation RER C (6m) Activation du COZ (5m50) Arrêt navigation (4m30) Fermeture voies sur berges (3m20) P (mm) Dépassement possible March 2001 Ramos, M.H., Thielen, J., Pappenberger, F. (2008) Utilisation de la prévision météorologique d'ensemble pour la prévision hydrologique opérationnelle et l'alerte aux crues. Proc. Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre 2008,

39 Cas de Mars 2001 Seine à Paris Catchment H : River Seine at Paris, S=43800 km_ Date of forecast: P_obs (mm) P_meanEPS Q_obs (mm) Qf_Pobs Qf_meanEPS Q2yr Q5yr Q10yr Crue 1910 (8m62) Q (m3/s) Q (mm) Inondation RER C (6m) Activation du COZ (5m50) Arrêt navigation (4m30) Fermeture voies sur berges (3m20) P (mm) Dépassement certain March 2001 Ramos, M.H., Thielen, J., Pappenberger, F. (2008) Utilisation de la prévision météorologique d'ensemble pour la prévision hydrologique opérationnelle et l'alerte aux crues. Proc. Colloque SHF «Prévisions hydrométéorologiques», Lyon, novembre 2008,

44 > Perspectives de recherches Travaux actuels au Cemagref : > Sur la prise en compte des débits - Méthodes d assimilation (Antony) - Couplage propagation et pluie-débit (Antony/Montpellier) > Sur la prise en compte des pluies - Utilisation du radar sur des bassins non-jaugés (Aix-en-P.) - Prévision des pluies par analogues (Lyon) - Prévision d ensemble probabiliste (Antony) A plus long terme : > Prévision de zones inondées

45 > La montée de crue vue par les scénarios

46 > Conclusions > Prévision des crues : des données temps réel, des modèles et des prévisionnistes. > Prévision des pluies déterminante (même pour la Seine à Paris) > Domaine à fort potentiel d interaction entre recherche et opérationnel