Dissertations / Theses: 'Inondations – Prévision'

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Naulet, Robin. "Utilisation de l'information des crues historiques pour une meilleure prédétermination du risque d'inondation : application au bassin de l'Ardèche à Vallon Pont-d'Arc et St-Martin d'Ardèche." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://www.theses.fr/2002GRE10111.

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Abstract:

Cette thèse aborde l'exploitation de l'information historique pour améliorer la prédétermination du risque d'inondation. Après avoir présenté la problématique le chapitre 2 présente les différentes données exploitables dans l'analyse fréquentielle des crues. Les informations préhistoriques, historiques et contemporaines sont abordées en détaillant les moyens disponibles pour les obtenir et les problèmes liés à leur utilisation. Le chapitre 3 aborde l'analyse fréquentielle des crues avec prise en compte des données historiques. Une formulation généralisée pour la méthode du maximum annuels (AM) a été développée. Une adaptation de la méthode de l'algorithme des moments espérés (EMA) aux lois EV1 et GEV est également effectuée. Les méthodes adaptées aux séries de valeurs supérieures à un seuil (POT) sont présentées en second lieu. Quelques commentaires sont également effectués sur les probabilités empiriques et sur la prise en compte des erreurs de mesure des débits. Le chapitre 4 traite de l'inventaire t de la collecte des données historiques sur les inondations à travers l'étude de cas de l'Ardèche. Une méthodologie, appelée HISTORIQUE et basée sur une collaboration entre historiens et hydrologue a été développée. Les principaux résultats de la mise en oeuvre de cette méthode sur le bassin étudié sont ensuite présentés. Le chapitre 5 présente l'exploitation de l'information historique sur deux secteurs du bassin versant de l'Ardèche. Les données limnimétriques collectées sont critiquées puis converties en débits par le biais de modèles hydrauliques 1 D. Une vérification de la stationnarité des séries reconstituées est effectuée avant d'estimer les quantiles de crue. Une comparaison des résultats obtenus en exploitant soit l'information historique, soit l'information pluviométrique (méthode Gradex) montre une bonne cohérence.

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Naulin, Jean-Philippe. "Modélisation hydrologique distribuée pour la prévision des coupures de routes par inondation : application au département du Gard." Ecole centrale de Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012ECDN0007.

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Abstract:

Avec le développement des mesures de pluie à hautes résolutions spatiale et temporelle, l'utilisation de modèles hydrométéorologiques distribués est désormais envisagée pour anticiper les conséquences locales des événements pluvieux à l'échelle de vastes régions. Cependant, une estimation des conséquences locales à travers une prévision distribuée des débits reste délicate à mettre en œuvre : les incertitudes autour des valeurs de débits peuvent être importantes dans des conditions non jaugées et les conséquences de la crue sont très dépendantes de la configuration du terrain. C'est dans ce contexte que des tests préliminaires ont été conduits par l'Ifsttar afin de développer un système d'alerte capable d'évaluer, en temps réel, un risque de submersion des routes. Initialement testé sur des fenêtres de dimensions limitées, le système à été étendu au département du Gard soit une zone d'étude de 5000 km² comprenant environ 2000 points cibles pour lesquelles des niveaux de risque de coupure sont évalués. L'approche proposée combine un modèle pluie-débit distribué, adapté aux crues éclair, et un modèle d’évaluation de la vulnérabilité des routes. Le système, dont la validation a été effectuée à l'aide d'inventaires de routes submergées, a montré des résultats satisfaisants même si le nombre important de fausses alarmes qu'il génère limite son utilisation à l'échelle locale. Cette application particulière a également été utilisée pour évaluer l'apport des lames d'eau radar pour des applications hydrologiques distribuées. Au final, cette thèse a permis de mettre en avant le potentiel du système à devenir un outil innovant et performant de prévision distribuée des crues
Abstract With the development of high spatial and temporal resolution rainfall measurements, distributed hydro-meteorological models can provide useful information to anticipate the local consequences of storm events over a region. Nevertheless, the estimation of local consequences through distributed discharge forecasting is not a straightforward purpose: the uncertainties associated to discharge forecasts may be very important, especially in ungauged areas and the consequences highly depend on the local susceptibility to flooding. In this context, a prototype of road inundation warning system, providing a rating of road submersion risk every 15 minutes during a flood event, has been developed. Initially tested in limited areas, the system has been extended to the entire Gard department which represents an application area of 5000 km² including 2000 target points for which warnings are computed. The system combines a distributed rainfall-runoff model and a susceptibility rating model. The system has been validated against reported road inundations. It appeared to perform well, even if the number of generated false alarms is important. The road inundation warning system has been then used to evaluate the usefulness of radar quantitative precipitation estimates for hydrological distributed applications. In order to improve the results, data assimilation techniques have been implemented to correct the susceptibility rating of the road sections as well as the rainfall-runoff model. Finally, this work demonstrated the potential of highly distributed rainfall-runoff model in combination with local exposure models as an innovating and efficient flood forecasting tool

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Nalbantis, Ioannis. "Identification de modèles pluie-débit du type hydrogramme unitaire : développements de la méthode DPFT et validation sur données générées avec et sans erreur." Grenoble INPG, 1987. http://www.theses.fr/1987INPG0119.

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Abstract:

On decrit la methode dpft comme une methode iterative alternee d'identification, a partir d'un ensemble de crues, de la fonction de transfert d'un bassin et des pluies efficaces associees a ces crues. On propose differentes ameliorations des algorithmes utilises precedemment, en particulier, la regression en crete dans la deconvolution des pluies efficaces. Les differentes options, ainsi que les effets dus a l'echantillonnage sont testes sur des series de pluies et de debits generees, affectees ou non de bruit sur l'amplitude ou la chronologie, representant les incertitudes ou erreurs de mesures habituelles. Les resultats montrent la pertinence et la robustesse de la methode vis-a-vis de l'echantillonnage et des erreurs de mesure, et ils permettent de definir les algorithmes les plus robustes et des regles de mise en oeuvre pour l'utilisateur

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Datin, Rachel. "Outils opérationnels pour la prévision des crues rapides : traitement des incertitudes et intégration des prévisions météorologiques : développements de Topmodel pour la prise en compte de la variabilité spatiale de la pluie : application au bassin versant de l'Ardèche." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0103.

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Abstract:

Ce travail vise a ameliorer la prevision des crues subites (en particulier sur l'ardeche) et s'articule en trois parties. La premiere concerne la mise en uvre d'une chaine operationnelle de prevision hydrometeorologique. Les principales etapes sont alors de calculer les pluies moyennes sur les bassins etudies, en utilisant les mesures pluviometriques au sol, et par ailleurs les images radar, puis de tester le modele hydrologique choisi (topmodel). Nous avons ensuite quantifie les consequences, sur la simulation des debits, de l'incertitude d'evaluation des pluies moyennes par le reseau sol. Les resultats montrent que, pour des reseaux de mesures bien dimensionnes, l'estimation des pluies moyennes est satisfaisante pour le calcul des debits. En revanche, quand le reseau devient insuffisamment dense, l'erreur sur les debits peut devenir tres importante. La deuxieme partie vise a augmenter les echeances de prevision de debits, grace a un generateur de scenarios de pluies horaires. Cet outil, couple a un modele hydrologique, est souvent insuffisant pour bien cerner les debits futurs. Nous avons donc tente de l'ameliorer en ajoutant des informations sur les pluies futures. En particulier, nous avons teste les apports de la prevision immediate, d'informations sur l'arret des pluies et surtout d'une prevision de pluies journalieres. En conclusion, de telles informations sont tres pertinentes pour anticiper les debits plusieurs heures a l'avance. Enfin, dans la derniere partie, nous avons cherche a integrer la variabilite spatiale de la pluie dans topmodel, ce qui conduit a relaxer une hypothese essentielle : l'uniformite de la recharge de versant sur un bassin. Une autre consequence est de travailler avec des aires drainees variables au cours d'un episode. Une nouvelle version a donc entierement ete developpee. Les resultats obtenus sur un bassin sont tres prometteurs : l'influence de la variabilite spatiale de la pluie sur la modelisation des debits a ete montree.

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Abaza, Mabrouk. "Exploration opérationnelle de la prévision hydrologique d'ensemble avec assimilation automatique de données." Doctoral thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25488.

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Abstract:

Ce projet de recherche a pour but d’identifier une méthode d’assimilation automatique de données qui pourrait être utilisée dans le cadre de la prévision opérationnelle de crues. Le filtre de Kalman d’ensemble (EnKF) et l’assimilation variationnelle ont ainsi été comparés en premier lieu en utilisant le modèle GR4Jneige. Les résultats ont montré que l’EnKF fournit la meilleure performance pour tous les horizons de prévision lorsque comparé à différentes implantations de la méthode variationnelle. La performance de la méthode variationnelle varie toutefois d’un bassin à un autre. Les prévisions hydrologiques déterministes émises à partir de l’EnKF produisent une performance supérieure au scénario sans assimilation, ce qui n’est pas toujours le cas pour la méthode variationnelle. L’assimilation naïve des sorties ne donne pas des bons résultats au-delà du second jour de prévision. L’EnKF a par la suite été mis en œuvre avec un modèle hydrologique semi-distribué (Hydrotel) afin d’améliorer les conditions initiales de la prévision hydrologique d’ensemble (PHE). La vérification de la qualité des PHE sur le bassin versant au Saumon, pour la période exempte de l’influence de la neige, a révélé une amélioration considérable de la performance et de la fiabilité par rapport aux résultats sans assimilation. L’assimilation manuelle fournit une performance similaire à l’EnKF, mais est beaucoup moins fiable que cette dernière. Les 1000 membres de la PHE générée par EnKF peuvent se réduire jusqu’à 50 sans perte de fiabilité ou de performance. De bons résultats ont aussi été obtenus pour la période d’accumulation et de fonte de la neige, notamment par mise à jour de l’équivalent en eau de la neige en plus des variables identifiées précédemment : la teneur en eau du sol et l’écoulement terrestre. Différents produits canadiens de prévision météorologique d’ensemble (PME) ont finalement été comparés pour évaluer l’impact de leur résolution spatiale sur la qualité de la PHE – ils ont aussi été comparés à des produits déterministes. Les résultats ont montré que la PME mène à une meilleure performance que les produits déterministes. Les PME globale et régionale partagent la même performance, par contre le produit régional s’est révélé plus fiable et a une meilleure capacité à caractériser l’incertitude de la prévision.
The aim of this research project is to identify an automatic data assimilation method that could be used in an operational flood forecasting context. The Ensemble Kalman Filter (EnKF) and the variational assimilation method were first compared on the GR4Jsnow model. Results showed that the EnKF provides the best performance for all forecast horizons when compared to various implementations of the variational method. The performance of the variational method varied from one watershed to another. The deterministic hydrological forecasts issued from the EnKF generate better performance than forecasts without assimilation, which is not always the case for the variational method. The naïve output assimilation is not recommended for forecasts beyond a 2-day horizon. The EnKF was next implemented on a semi-distributed hydrological model (Hydrotel) to improve the initial conditions of the hydrological ensemble predictions (HEP), for the snow-free flows on the au Saumon watershed. The verification of the quality of the HEP showed a considerable improvement in both performance and reliabilty in comparison to the results of model without assimilation. Manual assimilation provides performance similar to the EnKF, but with much less reliability. The 1000-member HEP obtained from the EnKF can be reduced up to 50 members without any loss of reliability or performance. Similar results were obtained for snow accumulation and melt periods, especially when updating the snow water equivalent in addition to the state variables previously identified for the snow-free flows, namely the soil water content and the land flow. Different Canadian meteorological ensemble prediction systems (EPS) were also compared to assess the impact of spatial resolution of these systems on the quality of the HEP – they were also compared to deterministic products. The results showed that EPS are superior to the deterministic products. Global and regional EPS share the same performance, in contrast the regional product that turned out more reliable and characterize the uncertainty of the forecast.

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Gazzeh, Karim. "Aménagement et risques majeurs, le cas des inondations de novembre 1999 en Languedoc-Roussillon." Toulouse 2, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU20019.

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Abstract:

L'histoire récente montre que parmi les catastrophes naturelles, les inondations sont les plus fréquentes et les plus dévastatrices. Ce phénomène constitue l'un des principaux facteurs d'impact économique et social, cause de variation dans l'aménagement. En privilégiant le travail sur la vulnérabilité, la question est d'identifier ses facteurs déterminants. à l'origine d'ordre naturel, ils sont aujourd'hui également d'ordre anthropique. Structurée en trois parties, cette recherche analyse l'activité humaine dans le cadre d'un système à l'intérieur duquel le facteur économique, les attitudes sociales et la politique de prévention interagissent pour déterminer la vulnérabilité. La région Languedoc-Roussillon, a été choisie pour ce qu'elle illustre de l'imbrication des facteurs de vulnérabilité géographiques, démographiques et socio-économiques, et institutionnels et politico-administratifs
The assessments of natural disasters shows that the floods are the most frequent and the most devastating. This phenomenon constitutes one of the principal factors of economic and social impact. By privileging work on the vulnerability, the goal is to identify and analyze its natural and anthropic determining factors. Structured in three parts, this research analyzes the human activity within the framework of the interaction between the economic factor, the social attitudes and the prevention policy. After having treated these phenomena with a global scale (In the world and in France), the results show that the Languedoc-Roussillon area illustrates perfectly the overlap of the geographical, demographic, socio-economic, institutional and politico-administrative factors of vulnerability

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Toukourou, Mohamed. "Application de l'apprentissage artificiel à la prévision des crues éclair." Paris, ENMP, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005626.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est d'appliquer l'apprentissage statistique à la prévision des crues éclair cévenoles qui ont occasionné des pertes humaines et des dégâts considérables durant ces 20 dernières années. Les travaux s'inscrivent dans le cadre du projet Bassin Versant Numérique Expérimental Gardons. Dans ce contexte, ce mémoire se propose de présenter les travaux effectués pour réaliser la prévision des crues du Gardon d'Anduze à Anduze, jusqu'à un horizon de prévision de l'ordre de grandeur du temps de concentration, en l'absence de prévision de pluie, par des méthodes d'apprentissage statistique. La première partie de ce mémoire s'attache donc à présenter la famille de fonctions choisies pour réaliser cette tâche - les réseaux de neurones utilisés pour la prévision du comportement d'un processus dynamique non linéaire -, les propriétés fondamentales qui justifient leur utilisation (l'approximation universelle et la parcimonie), ainsi que les méthodes connues pour éviter le surajustement. La deuxième partie de ce mémoire présente le cours d'eau qui constitue l'objet de l'étude : le Gardon d'Anduze et ses Gardonnades ainsi que les études hydrologiques qui y sont consacrées. La troisième partie s'intéresse à la mise en œuvre de méthodes de régularisation connues : la modération des poids et l'arrêt précoce. L'efficacité de ces méthodes est connue, mais il a fallu les adapter dans ce travail pour parvenir à estimer le comportement très intense d'un événement extrême. Le mémoire montre comment éviter les phénomènes de spécialisation observés en fonction de l'ensemble d'arrêt, et il introduit la validation croisée partielle, qui est en fait spécialisée sur les événements intenses. C'est grâce à l'établissement d'une typologie des événements, et grâce à une distribution judicieuse de ceux-ci dans les différents sous-ensembles d'apprentissage, de validation, d'arrêt et de test, qu'une procédure générale a pu être établie pour définir ces sous-ensembles et concevoir le modèle de prévision. Les performances du modèle obtenu en prévision permettent d'envisager qu'une alerte fiable soit disponible sur Internet par l'intermédiaire du SCHAPI et de son site vigicrues, rendant ainsi une aide précieuse aux populations. Ainsi, ce mémoire établit que, contrairement à ce que l'on peut lire dans de nombreuses publications sur les réseaux de neurones appliqués à la prévision des crues, il n'est pas impossible de généraliser à un événement plus intense que ceux de l'ensemble d'apprentissage et il n'est pas non plus impossible d'éviter le surajustement au bruit dans les mesures. C'est également pour cela que les perspectives ouvertes par ce travail sont particulièrement importantes, tant pour intégrer de l'adaptativité dans le modèle que pour généraliser leur application à des bassins versants non jaugés
The need for accurate predictions of flash floods has been highlighted by the recent occurrences of catastrophic floods. The scope of this thesis is therefore to apply machine learning to forecast cévenol flash floods, which have caused casualties and huge damage in France over the last 20 years. The work was performed in the framework of the Bassin Versant Numérique Expérimental Gardon project, initiated by the French Ministry in charge of Sustainable Development. In this context, this work addresses the capability of machine learning to provide flood forecasts in the absence of rainfall forecasts The first part of this manuscript describes the family of functions chosen in the present study - neural networks-, their ability to forecast the behavior of non-linear dynamic processes, their fundamental properties (universal approximation and parsimony), as well as the conventional methods used to prevent overfitting. The second part of this work presents the river under investigation, the Gardon d'Anduze, as well as related hydrological studies. The third part presents the application of two traditional regularization methods: early stopping and weight decay. In order to allow the prediction of very intense floods, an original variable selection method is proposed: “partial cross validation”. After careful variable and model selection, the ability of models, obtained by either regularization method, to predict the most dramatic event of the database (September 2002) is assessed, thereby allowing an early warning of the populations. Thus, this work demonstrates that, in contrast to statements found in many publications on neural networks applied to flash-flood forecasting, the prediction of an event that is more intense than the events present in the database is feasible, provided a rigorous methodology is used. For this reason, this work opens the way to making current models more adaptive, and to applying the method to ungauged basins

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Borrell, Valérie. "Vers une modélisation hydrologique adaptée à la prévision opérationnelle des crues éclair : application à de petits bassins versants du sud de la France." Toulouse, INPT, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000215/.

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Abstract:

Étude sur la prévision des crues dévastatrices engendrées par des aléas extrêmes et se situant principalement dans des régions méditerranéennes françaises, souvent qualifiées de crues "éclair". Une analyse des différents processus hydrologiques principalement responsables de la genèse et de la propagation de telles crues montre qu'une modélisation distribuée à base physique à l'échelle temporelle de la crue (moins de 2 jours) et à l'échelle spatiale de petits bassins versants méditerranéens (moins de 1000 km2) apparaît comme pertinente. Parmi les modèles déjà existants, TOPMODEL et HECHMS ont été mis en oeuvre. Les résultats obtenus ne sont pas pleinement satisfaisants, soit car ces modèles nécessitent des chroniques pluie, soit car la variabilité spatiale et les caractéristiques des processus physiques influents ne sont pas suffisamment prises en compte par ces modèles. Afin de pallier ces inconvénients, un modèle (MARINE pour Modélisation pour l'Anticipation du Ruissellement et des Inondations pour des évéNements Extrêmes) a été conçu dans le cadre de cette thèse. Il s'agit d'un modèle pluie-débit qui intègre l'imagerie satellitale et les pluies issues du RADAR météorologique et qui ne nécessite pas de longues chroniques pluie-débit pour son calage.

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Moulin, Laetitia. "Prévision des crues rapides avec des modèles hydrologiques globaux : application aux bassins opérationnels de la Loire supérieure : évaluation des modélisations, prise en compte des incertitudes sur les précipitations moyennes spatiales et utilisation de prévisions météorologiques." Paris, AgroParisTech, 2007. http://pastel.paristech.org/5392/01/MOULIN_et_couverture.pdf.

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Abstract:

Ce travail propose d’évaluer, dans le cas des bassins versants de la Loire supérieure, l’intérêt de modèles pluie-débit globaux pour la prévision opérationnelle des crues rapides. Après une description du bassin à Bas-en-Basset, l’analyse critique des jeux de données disponibles met en évidence leur richesse, mais aussi leurs défauts. La grande variété des événements hydrométéorologiques touchant ces bassins apparaît particulièrement intéressante pour comparer des modèles hydrologiques. Des modèles conceptuels simples sont apparus plus robustes et souvent plus performants que des modèles statistiques ou des réseaux de neurones artiﬁciels. Des critères spéciﬁques à la prévision des crues mettent en évidence les informations sur l’évolution immédiate des débits apportées par la transformation de la pluie en débit, même si les erreurs de modélisation restent importantes et ﬁnalement proches d’un modèle à l’autre. Un effort particulier a été porté sur l’estimation par krigeage des précipitations moyennes spatiales, pour lesquelles un modèle d’erreur est proposé et validé sur les données. Ces incertitudes, propagées dans les modèles pluie-débit, contribuent, selon la taille des bassins, à une part variable de l’erreur totale de modélisation. Enﬁn un travail exploratoire a montré l’intérêt d’inclure des prévisions de pluies probabilisées dans une chaîne hydrométéorologique, pour augmenter les délais d’anticipation et prendre en compte les incertitudes associées. Toutefois, la disponibilité de ces prévisions impose des traitements préalables à leur utilisation. Il ressort que des outils simples peuvent laisser envisager des améliorations dans ce domaine encore très perfectible de la prévision des crues
The aim of the present work is the evaluation of lumped rainfall-runoff (RR) models for ﬂood forecasting in the case of upper Loire river catchments. Following the description of Loire catchment at Bas-en-Basset, an analysis demonstrates both the worth and the ﬂaws of presently available data sets. The high variability of these hydrometeorological events enables us to compare RR models in particularly difﬁcult but interesting contexts. Simple conceptual models appear more robust and often more efﬁcient than data-driven models. A further evaluation, based on speciﬁc criteria for ﬂood forecasting, highlight the information about ﬂood evolution provided by conceptual RR models, even though modelling errors remain altogether signiﬁcant while the various models behave in a similar way. Estimation of mean areal precipitation is conducted with kriging tools and a model of uncertainty on mean areal precipitation estimation is proposed and validated on data. These uncertainties are then propagated within RR models. Their impact is reasonably different with respect to catchment size, as a variable part of the global modelling error may be explained. Finally, an exploratory work has demonstrated the usefulness of taking into account probabilistic precipitation forecast into a hydrometeorological chain: longer anticipation has consequently been obtained. Although pre-processing linked to these forecast availability is absolutely necessary As a conclusion, simple tools let us expect improvements in this very perfectible ﬁeld

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Poinsotte, Patrice. "Pluie, crue et inondation maximale probable en Versilia (Toscane, Alpes Apuane) : une nouvelle méthode d'évaluation des aléas pluvio-hydrologiques extrêmes." Dijon, 2004. http://www.theses.fr/2004DIJOL009.

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Abstract:

Depuis quelques années, de nouvelles approches synthétiques se sont développées dans les sciences de l'eau, car la demande de protection de l'opinion publique autour de la problématique inondation est de plus en plus forte. Ces considérations nécessitent donc une amélioration de la prévention des aléas d'inondation en améliorant les méthodes d'analyse. C'est pour répondre à cette problématique que ce travail a cherché à développer une méthode basée sur la détermination de la pluie et de la crue maximale probable (PMP et CMP). L'objectif est de construire une méthodologie standard pour l'établissement des cartes d'aléas d'inondations. Cette étude nous a ainsi permis de décrire les fondements et le mode d'emploi de la méthode dont les conclusions s'articulent en quatre niveaux d'échelle, de l'échelle régionale à celle du cours d'eau
The prospect of this work is building a new methodology for flood management and damage mitigation with accepted standards, especially on risk map implementation. The objectives are to implement into models and tools a new synthetic approach based on the local-storm Probable Maximum Precipitation (PMP) and Probable Maximum Flood (PMF). These concepts are devoted to hazard mitigation and thermodynamic improvement in the Apuane Alps. Research is done in the field of regionalisation in hydrology, in the field of extreme rainfalls and discharges evaluations. First results have been obtain and are conform to the Mediterranean meteorology. The quantification and localization of maximum hazard, at watershed scale, gives a good estimation of the objectives of protection against floods. Thus, the methodology gives effective answers to help decision-makers and engineers to develop solutions in order to resolve specific problems in flood risk prevention

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Audard-Vincendon, Béatrice. "Apport des modèles météorologiques de résolution kilométrique pour la prévision des crues rapides méditerranéennes : vers une prévision d'ensemble des débits en région Cévennes-Vivarais." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1093/.

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Abstract:

Les régions méditerranéennes sont soumises au risque de crue-éclair à l'automne. Le premier volet de cette thèse a permis d'évaluer l'apport du système couplé ISBA-TOPMODEL pour la simulation de ce type de crues sur trois bassins versants cévenols. Le potentiel des prévisions déterministes à fine échelle (telles que celles fournies par le modèle AROME) pour la prévision des débits est examiné dans le deuxième volet de la thèse. On montre que les erreurs de localisation de la prévision de pluie se propagent dans le modèle hydrologique en s'amplifiant. Finalement, pour quantifier ces incertitudes, une méthode de perturbation des pluies prévues par AROME est développée et utilisée pour générer des ensembles de débits prévus. La prévision d'ensemble des débits s'est montrée meilleure qu'une prévision de débits partant de la prévision déterministe de pluie
The northwestern Mediterranean is prone to heavy rainfall events that lead to flash-floods over the small to medium basins of the region. The first part of the thesis is to assess the benefit of using the ISBA-TOPMODEL coupled system to simulate this type of flooding on three watersheds of the Cévennes-Vivarais region. Mediterranean flash-floods. The potential of convective-scale deterministic forecasts (such as those provided by the French AROME model) for flow forecasting is discussed in the second part of the Ph. D work. It is shown that location errors in the rainfall forecast propagate into the hydrologic model to grow. In the last part, to quantify these uncertainties, a perturbation method of the AROME precipitation forecast is is developed. The rainfall scenarios are then igested into ISBA-TOPMODEL to generate an ensemble of dicharge forecasts. The resulting discharge ensembles are found better than the discharge simulation driven by the single deterministic operational AROME forecast

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Boudou, Martin. "Approche multidisciplinaire pour la caractérisation d’inondations remarquables : enseignements tirés de neuf évènements en France (1910-2010)." Thesis, Montpellier 3, 2015. http://www.theses.fr/2015MON30057/document.

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Abstract:

Le retour d’une inondation identique à celle de la Seine en janvier 1910 est à l’origine de nombreuses inquiétudes pour les autorités publiques, vu l’ampleur des dommages potentiels, estimés aujourd’hui à 30 milliards d’euros. Si l’information relative aux inondations historiques fait l’objet depuis plusieurs décennies d’une exploitation pour la gestion du risque, son intérêt s’est récemment vu affirmé par la Directive Inondation 2007/60/CE. L’article 4 de première étape de la Directive, relative à l’Évaluation Préliminaire des Risques d’Inondation ou EPRI, recommande aux gestionnaires de procéder à « la description des inondations survenues dans le passé et ayant eu des impacts négatifs significatifs […] ». Cette injonction permet de s’interroger quant à la signification de ces impacts significatifs, ainsi qu’à l’intérêt de l’étude des inondations du passé. Ce travail de thèse a porté sur la mise au point d’une approche multidisciplinaire pour caractériser des inondations dites remarquables, terme utilisé pour qualifier les 176 évènements de l’EPRI dans la BDHI (Base de Données Historiques sur les Inondations). Une grille multicritères, portant à la fois sur les caractéristiques hydrométéorologiques de l’aléa et les conséquences socio-économiques et politiques des événements, a été appliquée sur les 176 évènements d’inondation (1770-2010). Neuf événements remarquables ont été retenus sur la période 1910-2010 et fait l’objet d’études monographiques présentées en annexe. Ces synthèses détaillées d’évènement d’inondation ont permis d’alimenter la réflexion autour de trois questions transversales : 1/ Quels sont les facteurs impliqués dans le processus d’aléa d’une inondation remarquable ? ; 2/ Une analyse rétrospective permet-elle de mettre en lumière les causes de la mortalité lors d’inondation remarquables ? ; 3/ De quelle manière la société gère-t-elle un évènement remarquable d’inondation ? L’analyse de ces questions s’est en particulier reposée sur la cartographie qui offre des perspectives intéressantes pour restituer les différentes échelles spatio-temporelles impliquées dans l’évènement d’inondation
The occurrence of a 100 year flood in the Paris area like the January 1910 flood event is a major issue of concern as its potential economic impacts are today estimated around 30 billion euros. This shows the interest of studying exceptional past flood events for flood risk management. It has recently been confirmed by the European Flood Directive 2007/60/CE, in which article 4 recommends describing the floods that had “significant adverse impacts”. This aspect raises some questions. What does significant adverse impact mean? What is the interest to describe those events? This PhD thesis is focussing on a multidisciplinary approach for characterizing remarkable flood events, term used to qualify the 176 flood events selected during the Preliminary Risk Assessment of 2011 into the French National Historical Flood database (BDHI).An evaluation grid, based on the hydrometeorological aspects of the flood hazard as well as the socio-economic and politic consequences of the flood event, was applied to the set of 176 floods. The results conducted to select 9 remarkable flood events from 1910 to 2010. Monograph studies are presented on each of these case studies and are used to deal with three questions on the interest of studying past flood events: 1/ what are the factors involved in the hazard process leading to a remarkable flood event? ; 2/ does a retrospective analysis helps to understand the main explicative factors of flood mortality? ; 3/ how does the society manage a remarkable flood event?The analysis is especially supplied by the use of mapping which offers some issues to better understanding the different spatio-temporal dynamics and the main factors involved in a remarkable flood event

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Allinne, Cécile. "Les villes antiques du Rhône et le risque fluvial : gestion des inondations dans les villes romaines : l'exemple de la basse vallée du Rhône." Aix-Marseille 1, 2005. http://www.theses.fr/2005AIX10084.

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Abstract:

La proximité des cours d'eau était recherchée pour l'implantation des villes, qui s'étendaient dans les plaines inondables. Les dangers étaient connus et des politiques de gestion de l'aléa fluvial existaient. Hors de Rome cependant, le problème de la perception du risque et de la gestion des inondations restait mal connu. L'objectif de ce travail a été d'examiner le problème à partir de l'étude des villes de la basse vallée du Rhône. La question s'est posée en deux étapes : établir quelle était la nature du risque sur chacun de ces sites (crues, remontées de nappes phréatiques) ; montrer quelles ont été les réponses techniques apportées par les sociétés face à l'évolution du risque. Ce travail s'est fait en étroite collaboration avec les géomorphologues spécialistes des environnements fluviaux. Leurs travaux ont permis de caractériser l'étét des milieux naturels des l'Antiquité romaine.

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Seck, Ibrahim. "Estimation et prévision immédiate des précipitations sur un bassin urbain." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2020. http://www.theses.fr/2020CLFAC055.

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Dans le contexte de changement climatique, les évènements météorologiques extrêmes sont appelés à augmenter en termes de fréquence et d’intensité. Conséquemment, le développement de systèmes d’alerte des crues soudaines est primordial pour les agglomérations urbaines. Cette thèse se penche sur deux volets de tels systèmes, à savoir l’amélioration des estimations quantitatives et la prévision immédiate des précipitations (moins de 6 heures) sur le bassin urbain « Clermont Ferrand-Riom », un bassin classé comme étant un territoire à risque important d’inondation. Deux instruments sont utilisés : le pluviomètre (réseau pluviométrique de la métropole Clermont Auvergne, et réseau pluviométrique de Météo France), et le radar météorologique (« petit » radar en bande X du Laboratoire de Météorologie Physique, et le réseau de radar ARAMIS de Météo-France). Sur le premier volet, on a examiné la performance des méthodes géostatistiques pour l’amélioration des estimations quantitatives des précipitations à haute résolution spatiotemporelle (5 minutes et 100 m), particulièrement deux méthodes multivariables (le krigeage avec dérive externe et la fusion conditionnée) pour la fusion des données radar en bande X avec les données pluviométriques locaux, et ce par type de précipitations (stratiforme, convectif ou mixte). Pour ce faire, une analyse variographique a été réalisée pour la détermination des variogrammes climatologiques caractéristiques de chaque type de précipitations. Il est en est ressorti que les estimations quantitatives des précipitations issues des données pluviométriques peuvent être améliorées de façon significative en utilisant les données radar comme variable secondaire avec les méthodes géostatistiques d’interpolation spatiale, en particulier pour la restitution de la variabilité des champs de précipitations. Deux méthodes de fusion de données radar ont également été examinées pour l’amélioration des estimations quantitatives de précipitations sur le bassin clermontois avec le radar en bande X et le produit PANTHERE (mosaïque de lames d’eau sur tout le territoire français avec une résolution de 5 minutes et 1 km avec le réseau de radars ARAMIS, essentiellement en bande C et S). La première vise à corriger les effets de l’atténuation entachant les champs en bande X en utilisant les mesures de réflectivités en bande C et S du produit PANTHERE, moins affectés par l’atténuation. La deuxième consiste à l’application de la méthode de correction quantile-quantile sur les champs de précipitations du radar en bande X pour tirer profit de la précision des mesures du produit PANTHERE. Notre évaluation de la performance de ces deux méthodes montre leur efficacité en termes de minimisation des biais des mesures du radar en bande X par rapport aux mesures pluviométriques.Dans le second volet, nous nous sommes intéressés à la capacité de notre radar en bande X à fournir des prévisions immédiates des précipitations malgré sa portée de 20 km seulement, nous avons donc appliqué une méthode « orientée objet » sur deux évènements pluvieux à partir d’images de cet instrument. Cette méthode se base sur l’identification des cellules précipitantes, la reconstitution de leurs trajectoires au fil du temps, et enfin l’extrapolation de leurs caractéristiques (comme la surface, la vitesse, la direction, le taux de précipitations moyen…) pour avoir des prévisions. Les vérifications des prévisions immédiates réalisées grâce au deux études de cas considérés montrent que les prévisions sont globalement correctes pour les échéances inférieures à 30 minutes, elles commencent à se détériorer au-delà. Les recherches menées dans le cadre de cette thèse montrent tout le potentiel que possèdent les « petits » radars pour l’estimation et la prévision immédiate des précipitations, en particulier pour les bassins urbains
Good quality rainfall estimations and nowcasts are an essential prerequisite for the development of reliable flash flood warning systems, especially for urban catchments, where the socioeconomic consequences of hazardous precipitation events are high. The risks posed by such extreme events are further heightened because of climate change. In this context, this thesis aims to investigate the potential of using a small weather radar in combination with the local rain gauge and national radar networks to improve the quantitative precipitation estimation (QPE) of rainfall, and to deliver reliable nowcasts. This research was carried out in the flood prone urban catchment of Clermont Ferrand-Riom.To improve QPEs with a high spatiotemporal resolution (5 minutes and a 100 m), the performance of geostatistical interpolation techniques has been investigated using rain gauge data as a primary variable and X-band radar data as a secondary variable for the kriging with an external drift and conditional merging techniques. Radar data was used for the inference of climatological variograms for each precipitation type (stratiform, convective or mixed) for all geostatistical interpolation techniques including ordinary kriging. The long-term evaluation of these techniques shows the benefit of using the geostatistical approach to merge rain gauge and radar data, especially to capture the spatial variability of rainfall. Additionally, two methods were examined to combine the X-band LAWR (Local Area Weather Radar) data with the PATNTHERE product (Rainfall sums with a resolution of 5 minutes and 1 km, provided by the national weather service Météo-France). The first method uses the PANTHERE product (using mainly a C-band radar over the area of interest) to correct X-band data from attenuation effects, and the second one consists of applying a quantile-quantile correction to the X-band data using the PANTHERE product to take advantage of its overall better measurement accuracy, both methods have shown satisfactory results in terms of reducing bias of X-band radar data in comparison with rain gauge data.In the second section of this research, a feature-based forecasting method has been applied to two rainfall events in order to investigate the ability of the X-band LAWR of providing reliable nowcasts. The method includes several steps aimed at identifying, tracking, and then interpolating the features of rainfall cells such as area, speed, and average precipitation intensity. The application of this method on two case studies shows that it provided satisfactory results for forecast lead times up to 30 minutes but efficiency degrades for further time frames.In conclusion, the research carried out in this thesis indicates that local X-band LAWR have great potential for rain estimates and forecast and should be considered in the development of flash flood warning systems, especially for urban catchments

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Da, Silva Rocha Paz Igor. "Quantification de l'hétérogénéité des précipitations et mesure radar bande-X pour améliorer les prévisions des inondations." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1025/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse était d'apporter une approche géophysique non linéaire à l'hydrologie urbaine. Elle a visé l'étude de la mise à l'échelle et de l'intermittence de la non-linéarité des précipitations, la réalisation d'une méthode de prévision stochastique à très court terme ("nowcast"), ainsi que son application aux processus hydrologiques dans les environnements (semi-) urbains. La partie modélisation hydrologique globale concerne la vallée de la Bièvre, zone semi-urbanisée de 110 km2 dans le sud-ouest de la région parisienne. Par conséquent, trois études différentes ont été réalisées dans cette zone à l'aide de deux modèles hydrologiques : le modèle conceptuel semi-distribué InfoWorks CS appliqué sur tout le bassin versant de Bièvre ; et le modèle physique complètement distribué Multi-Hydro, développé à l'École des Ponts ParisTech, appliqué sur deux sous-bassins versants de la Bièvre. Les principaux objectifs étaient de mieux comprendre les impacts de la variabilité spatio-temporelle des données pluviométriques en utilisant deux produits (les données radar bande-C de Météo-France avec une résolution de 1 km x 1 km x 5 min, et les données radar DPSRI band-X de l'ENPC à une résolution de 250 m x 250 m x 3.41 min) comme entrées pour les modèles, et d'identifier les capacités de chaque modèle pour traiter des données à une meilleur résolution, telles que la bande-X. Ensuite, les résultats obtenus démontrent que la fiabilité des simulations hydrologiques dépend intrinsèquement des caractéristiques des données pluviométriques. De plus, les données du radar bande-X pourraient mesurer des pics de précipitations plus élevés et le modèle complètement distribué était plus sensible à une meilleure résolution des données pluviométriques. Par la suite, des données de pluie provenant des radars météorologiques situés à des endroits complètement différents (Brésil, France, Japon) ont été analysées et comparées statistiquement afin d'améliorer la compréhension générale du comportement scalant des précipitations. De plus, le théorème d'intersection a été appliqué pour mettre en évidence les impacts de la variabilité spatiale d'un réseau virtuel de pluviomètres, qui a été généré en considérant l'emplacement des centres de masse de chaque sous-bassin versant de la vallée de la Bièvre. Ainsi, il a été possible d'identifier que la fractalité du réseau virtuel a conduit à une perte d'information importante des champs de pluie, biaisant leurs statistiques. Cela indique que le processus commun (largement retrouvé dans la littérature) de calibration des données radar à l'aide de pluviomètres devrait correctement prendre en compte cette fractalité. Enfin, une nouvelle approche de prévision stochastique immédiate a été proposée, à l'aide du modèle des multifractals universels (UM) en cascades continues. Cette méthode a été appliquée aux données des radars pluviométriques de la région amazonienne brésilienne et de Paris. Bien qu'il soit encore en développement et nécessite quelques améliorations, les premiers résultats obtenus avec ce modèle de prévision présenté ici sont vraiment encourageants et corroborent une fois de plus le besoin de données à haute résolution spatio-temporelle pour faire face aux crues soudaines
The focus of this thesis was to bring a nonlinear geophysical approach to urban hydrology. It aimed the study of rainfall non-linearity scaling and intermittency, achieving a stochastic very short-range forecast (nowcast) method, as well as its application to hydrological processes in (semi-) urban environments. The overall hydrological modelling part concerned the Bièvre Valley, which is a 110 km2 semi-urbanized area in the southwest of Paris region. Therefore, three different studies were performed within this area using two hydrological models: the conceptually-based semi-distributed model InfoWorks CS over the total Bièvre catchment, and the physically-based fully-distributed model developed at École des Ponts ParisTech called Multi-Hydro over two sub-catchments. The main goals were to better understand the impacts of spatio-temporal variability of rainfall data by using two products (the Météo-France C-band radar data with a resolution of 1 km x 1 km x 5 min; and the ENPC DPSRI X-band radar data at a 250 m x 250 m x 3.41 min resolution) as input to the models, and to identify the capacities of each model to deal with better resolution data, such as the X-band one. Then, the obtained results demonstrate that the reliability of the hydrological simulations are intrinsically dependent on rainfall data features. Moreover, the X-band radar data could measure higher peaks of rainfall rates and the fully-distributed model was more sensitive to better resolution rainfall data. Afterwards, different weather rainfall radar data from completely different sites (Brazil, France, Japan) were statistically analysed and compared in order to improve the general comprehension of rainfall scaling behaviour. In addition, the Intersection Theorem was applied to highlight the impacts of spatial variability of a virtual rain gauge network. The latter was generated by considering the location of each Bièvre Valley sub-catchment mass centre. Thus, it was possible to identify that the fractality of the virtual network led to an important information loss of the rainfall fields, biasing their statistics. This indicates that the common process (largely found in literature) of radar data calibration using rain gauges should be properly take into account this fractality. Finally, a new stochastic nowcast approach was proposed, using the continuous in scale cascade Universal Multifractals (UM) model. This method was applied to weather rainfall radar data from the Brazilian Amazon region and Paris. Although it is still under development and needs some improvements, the first results obtained with this forecast model presented here in this thesis are really encouraging and once more corroborate to the need of high spatio-temporal resolution data to cope flash floods

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Darras, Thomas. "Prévision de crues rapides par apprentissage statistique." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS100/document.

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Abstract:

Le pourtour du bassin méditerranéen subit fréquemment des épisodes de pluie diluvienne à l’origine de crues rapides pouvant provoquer de nombreuses victimes et des dégâts considérables. Afin de faire face à ce phénomène, la prévision hydrologiques, permettant au Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations de produire des vigilances crues, tient une place centrale. Durant les dernières décennies l’efficacité des réseaux de neurones formels pour la prévision des crues rapides a été montrée sur différents bassins versant. Les travaux menés au cours de cette thèse visent à développer une méthodologie générique de mise en œuvre de réseaux de neurones, testée sur les bassins versants du Gardon d’Anduze et du Lez à Lavalette, dont le comportement hydrodynamique est particulièrement non-linéaire. Afin de limiter l’incertitude des performances en prévision en fonction de l’initialisation du modèle, nous avons, dans un premier temps, proposé un modèle d’ensemble, basé sur la médiane à chaque pas de temps des sorties d’un nombre adéquat de modèles variant uniquement par leur initialisation. D’autre part, sur le bassin du Gardon d’Anduze, afin d’améliorer les performances des réseaux de neurones récurrents par l’introduction d’informations sur l’état du bassin versant avant et pendant l’épisode de crue, différentes variables susceptibles de représenter l’état du système ont été introduites successivement afin de sélectionner celles fournissant les modèles les plus performants. Sur le bassin karstique du Lez, dont la structure est très hétérogène, nous avons appliqué la méthode KnoX permettant d’estimer les contributions au débit à l’exutoire de quatre zones aux comportements hydrologique et hydrogéologique considérés comme homogènes. Ainsi les zones les plus contributives ont été identifiées ; ceci permettra dans un second temps de rechercher les variables les mieux à même de représenter l’humidité dans ces zones. Les performances des modèles développés montrent que la méthodologie générale de conception d’un modèle pluie-débit par réseaux de neurones s’adapte de manière satisfaisante aux deux bassins cibles dont les fonctionnements hydrologiques et hydrogéologiques sont pourtant très différents. Certaines pistes de progrès restent à investiguer parmi lesquelles l’amélioration de l’information d’état est prépondérante
The Mediterranean region is frequently subjected to intense rainfalls leading to flash floods. This phenomenon can cause casualties and huge material damages. Facing to this phenomenon, hydrologic forecasting is a major tool used by Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations to produce flood warning.During past decades, artificial neural networks showed their efficiency for flash flood forecasting on different type of watershed. The present thesis aims thus to contribute to the development of a generic methodology to design artificial neural networks, that is tested on Gardon d’Anduze and Lez at Lavalette watersheds, both displaying non-linear hydrodynamic behavior. To reduce uncertainties on forecasts, ensemble models, based on the median of forecasts calculated at each time step for an adequate number of models varying only by their initialization, have been proposed. In addition, in order to improve forecasting performances on Gardon d’Anduze, with artificial neural networks, we tried to introduce knowledge about the state of the watersheds before and during the flood. Several variables have thus been tested each one its turn, to select the one given the best performances. On the Lez karst system, that has a strongly heterogeneous structure, the KnoX method have been applicated in order to estimate the contribution to outflow from four geographical zones displaying hydrologic and hydrogeologic behavior considered as homogeneous. Thus, the most contributive zones to the discharge zones have been identified. This will help the investigation of representing humidity variables in these zones.The performances of models underlined that the general methodology of rainfall-runoff model conception could be applied on both basins, even though their hydrological and hydrogeological behavior are very different.The contribution of each zone, estimated from the KnoX methodology, improved comprehension of Lez karst system during flash floods. Selection of relevant variables representing the state of the Lez hydrosystem will be possible thanks to this new knowledge. Performances of models developed in this study underlined the difficulty to find satisfactory models, and showed the interest of the generic methodology used to design neural network adapted to the two targeted basins

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Astagneau, Paul. "Pistes d’amélioration de la généralité et de l’efficacité d’un modèle opérationnel de prévision des crues." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS486.

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Abstract:

Les inondations font régulièrement des victimes et occasionnent des pertes financières majeures partout dans le monde. Afin d’anticiper au mieux ce phénomène naturel, des systèmes opérationnels de prévision des crues ont été mis en place dans de nombreux pays. Ces systèmes reposent sur des modèles hydrologiques qui transforment des observations et prévisions météorologiques en prévisions de débit dans les rivières. Malgré les nombreuses améliorations apportées aux systèmes de prévision des crues au cours des deux dernières décennies, les prévisions des modèles hydrologiques restent entachées de fortes incertitudes. En France, le modèle hydrologique GRP est utilisé par la plupart des services opérationnels de prévision des crues du réseau national Vigicrues. Les retours d’expérience ont permis d’identifier plusieurs limitations du modèle, en particulier une sous-estimation fréquente des volumes et pics de crue. Plusieurs aspects de la chaîne de modélisation hydrologique peuvent contribuer à ces problèmes, parmi lesquels la structure du modèle, l’estimation des paramètres ou encore la méthode d’assimilation de données employée. Notre travail de recherche a eu pour objectif de mieux comprendre, par une approche de diagnostic détaillé, les raisons des limites du modèle GRP et d’améliorer la qualité de ses prévisions, en cherchant le degré de complexification adapté au niveau d’information couramment disponible à l’échelle des bassins versants. Ce travail est basé sur une grande base de données de 229 bassins versants français répartis sur le territoire métropolitain, sur lesquels 10 652 événements de crue ont été sélectionnés. Dans la première partie du manuscrit, nous caractérisons les erreurs en crue du modèle de simulation et cherchons les facteurs pouvant les expliquer. Dans la deuxième partie, nous utilisons l’information donnée par l’intensité de pluie au pas de temps horaire pour modifier le comportement du modèle afin d’améliorer la simulation des crues qui ont lieu à la fin de l’été et au début de l’automne. Dans la dernière partie, nous évaluons si l’amélioration de la structure du modèle améliore la prévision des crues. Les résultats montrent que le modèle sous-estime fortement le volume des crues qui résulte de fortes intensités de pluie, en particulier en condition de faible humidité antécédente des bassins. Ces sous-estimations sont parfois dues à une mauvaise estimation de la pluie efficace mais plus largement à une dynamique trop lente du routage lorsque la réaction des bassins est très rapide. La modification des flux internes du modèle à partir de l’intensité de pluie horaire permet d’améliorer la simulation des crues estivales sans dégrader la simulation des autres événements. Ces modifications de la structure permettent d’améliorer la qualité des prévisions des crues pour les échéances supérieures à 6 h. Ces améliorations donnent toutefois lieu à une complexification de l’estimation des paramètres et de la méthode d’assimilation. Plusieurs solutions sont proposées pour tenter de dépasser les problèmes d’estimation des paramètres. Plus généralement, les résultats présentés dans ces travaux mettent en évidence les interactions entre le choix de la structure du modèle, l’estimation des paramètres et la méthode d’assimilation employée, et suggèrent donc d’adopter une approche intégrant simultanément ces différentes composantes dans les démarches d’amélioration des modèles de prévision des crues. La nouvelle version du modèle de prévision proposée à l’issue de ce travail devrait en augmenter l’efficacité globale en conditions opérationnelles, et élargir son applicabilité à des types d’évènements et des contextes hydroclimatiques variés
Floods frequently have disastrous human impacts and cause heavy economic losses worldwide. In order to anticipate this natural phenomenon, operational flood forecasting systems have been implemented in many countries. These systems are based on hydrological models that turn meteorological observations and forecasts into streamflow forecasts. Although many improvements have been made over the last two decades, flood forecasts are still associated with a high level of uncertainty. The GRP hydrological model is used by most of the French operational flood forecasting services (Vigicrues network). Based on feedback from forecasters, some model deficiencies have been identified, in particular systematic underestimation of flood peaks and volumes. Several attributes of the hydrological modelling chain contribute to these issues, among which the model structure, the parameterization technique and the data assimilation procedure. The objective of this work was to better understand the causes of the model failures through a detailed diagnosis framework and to improve the quality of the GRP model’s forecasts while searching for the level of complexity compatible with the level of information commonly available at the catchment scale. This work relies on a large dataset of 229 continental French catchments where 10,652 flood events were selected. In the first part of this manuscript, the model errors in simulating floods are characterized and the explanatory factors are identified. In the second part, hourly rainfall intensities are used to dynamically modify the model’s internal fluxes, to improve the simulation of floods occurring in summer and at the beginning of autumn. In the last part, we assess whether this change in model structure leads to better flood forecasts. Results show that the model highly underestimates flood volumes in summer when high-intensity rainfall events occur, especially under low antecedent soil moisture conditions. These underestimations are sometimes due to poor estimation of effective rainfall but are mainly caused by a too slow runoff routing when the catchment response to rainfall is flashy. Dynamically modifying the internal fluxes of the model with the information provided by hourly rainfall intensities improves flood simulation in summer while maintaining the same level of performance for other flood types. These modifications lead to improvements in flood forecasting for lead times larger than six hours. However, these modifications result in an increase in parameter estimation complexity and in data assimilation complexity. Several options are proposed to overcome this issue and improve parameter estimation. Our results highlight the interactions existing between the choice of model structure, parameter estimation and the data assimilation procedure, which suggests that the improvement of forecasting models should consider all these aspects simultaneously in an integrated approach. The new flood forecasting model version that was developed in this work should lead to an increase in its overall efficiency in operational conditions and broaden its applicability to varied flood types and hydroclimatic conditions

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Habaieb, Hamadi. "Contribution à l'étude critique des algorithmes de prévision de crue en temps réel : exemples de l'Aveyron et de la Medjerdah." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT015H.

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Gouze, Jean-Claude. "Étude statistique des précipitations sur la région toulousaine et l'Aveyron et application de processus de transformation pluie-débit à la prévision des crues sur l'Aveyron." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT027H.

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Abstract:

La contribution concerne d'une part l'etude des precipitations, et d'autre part l'etude des relations pluie-debit. Ainsi, apres avoir tout d'abord evoque l'aspect de la prevision meteorologique et procede a une evaluation de celle-ci a partir des bulletins qualitatifs quotidiens, une etude statistique des pluies est realisee sur cinq stations pluviographiques de l'agglomeration toulousaine, et sur une station du bassin de l'aveyron. L'etude porte d'une part sur la production de courbes hauteur-duree-frequence, et d'aure part sur la notion d'abattement. Puis l'on aborde la partie principale du travail, qui est l'experimentation sur le bassin versant de l'aveyron d'algorithmes de relation pluie-debit, en vue de l'application operationnelle a la prevision des crues. Cette experimentation consiste a appliquer tout d'abord la methode dpft, puis a examiner un certain nombre de complements ou extensions. Les resultats semblent satisfaisants, au regard des criteres d'adequation prealablement definis. Enfin, une estimation de la crue de projet decennale est faite pour la station de villefranche, en utilisant les resultats des essais pluie-debit et de l'etude statistique des pluies

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Lovat, Alexane. "Prévision à très courte échéance des crues rapides méditerranéennes." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0105.

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Abstract:

Les régions méditerranéennes sont régulièrement exposées aux événements fortement précipitants et aux crues rapides. En situation de crise, disposer d'une prévisionhydrométéorologique sur quelques heures d'échéance peut s'avérer crucial, notamment pour l'intervention des services de secours. La prévision des conséquences hydrologiques des épisodes méditerranéens de pluie intense aux échéances de la prévision immédiate, jusqu'à 6h d'échéance, est le sujet de cette thèse. Deux aspects ont été étudiés : la modélisation des débits et du ruissellement à fine échelle, et l'utilisation de prévisions immédiates de pluie, notamment des nouveaux systèmes de prévision de Météo-France, pour anticiper les crues. L'apport d'une représentation plus fine de l'occupation et de la texture des sols pour la simulation des débits des cours d'eau et du ruissellement sur des zones urbaines et péri-urbaines a d'abord été examiné. Une étude de sensibilité a été menée sur l'impact des descripteurs de sol et de la résolution spatiale (1km et 300m) avec le modèle hydrologique ISBA-TOP sur 12 cas de crues passées, incluant celui des inondations meurtrières dans la région de Cannes en 2015. Une analyse approfondie de ce cas a été conduite en exploitant les estimations de débits obtenues dans le cadre des enquêtes post-évènement du programme HyMeX et en explorant le potentiel dedonnées d'impacts pour évaluer le ruissellement simulé. La résolution spatiale du modèle s'estmontrée avoir le plus d'impact, suivie de la description de la texture du sol et enfin de ladescription de l'occupation du sol. Le potentiel des prévisions immédiates de pluie pour laprévision des crues méditerranéennes jusqu'à 6h d'échéance a ensuite été étudié. En particulier,les prévisions de pluie issues d'une version dédiée à la prévision immédiate du modèle deprévision numérique du temps AROME (AROME-PI), et d'une méthode de fusion entreextrapolation des lames d'eau radar et prévision numérique du temps (PIAF) ont été examinées.L'évaluation a été conduite en considérant les temps de mise à disposition réelle des prévisions,qui est un paramètre important à prendre en compte pour la prévision jusqu'à quelques heuresd'échéance. Ces pluies ont été évaluées d'un point de vue hydrologique, en comparant les lamesd'eau observées et prévues sur des bassins versants affectés par des crues passées, puis àl'échelle régionale sur un grand domaine Sud-Est. Les résultats sont globalement les mêmes pourles deux évaluations. PIAF est de très bonne qualité jusqu'à 1h de prévision, mais cette qualité sedégrade très rapidement, pour atteindre une qualité comparable voire inférieure à AROME-PI audelà de 1h15/1h30 de prévision. Entre 2h et 3h d'échéance, AROME-PI est de qualité supérieure ou équivalente à PIAF. Des ensembles formés par les prévisions successives de AROME-PI et dePIAF respectivement, ont aussi été étudiés. La sensibilité des ensembles à leur taille et à l'ajout d'une tolérance temporelle sur la prévision de chacun des membres a été examinée. Les résultats indiquent que plus un ensemble contient de membres, plus il est performant. Il en est de même pour les ensembles avec une tolérance temporelle de 15 ou de 30min. Une évaluation des débits aux exutoires simulés avec ISBA-TOP et MARINE forcés par les prévisions immédiates de pluie AROME-PI et PIAF, utilisées seules ou en tant qu'ensembles, a aussi été effectuée sur deux cas de crues exceptionnelles (l'Aude en 2018 et Cannes en 2015). Pour les meilleurs scenarii basés sur les prévisions AROME-PI, l'anticipation de la bonne intensité des pics de crue et de la décrue peut atteindre jusqu'à 5h, et un peu plus pour la montée. Pour ceux basés sur les prévisions PIAF, l'anticipation varie entre 20min et 4h, selon le phénomène, le bassin et le modèle hydrologique étudié
The Mediterranean regions are regularly exposed to heavy precipitating events and flash floods. Hydrometeorological forecasts up to a few hours are crucial for planning the intervention of emergency services in these situations. The prediction of the hydrological consequences of Mediterranean events of intense rainfall at the nowcasting ranges (few minutes to 6h) is the topic of this Ph. D. thesis. Two areas were studied: modelling of river flows and runoff at a fine scale, and the use of rainfall nowcasting, and particularly those from Météo-France new forecasting systems, to anticipate floods. The sensitivity to a more detailed representation of land use and texture in ISBA-TOP for simulating river flows and runoff over urban and peri-urban areas was first studied. The influence of terrain descriptors and spatial resolution (1km and 300m) has been analyzed for 12 flood events, including the major flood event in 2015 over the Cannes region. A more detailed analysis of this case was conducted using streamflow estimates at fine scale obtained from the HyMeX post-event survey and exploring the potential of impact data to evaluate simulated runoff. The results reveal that the spatial resolution has the largest impact on the hydrological simulations, larger than soil texture and land cover. Then, the potential of rainfall nowcasting for forecasting Mediterranean flash floods up to 6h was studied. The rainfall forecasts from the nowcasting suite based on the numerical weather prediction system AROME (AROME–PI), and from the nowcasting system blending numerical weather prediction and extrapolation of radar estimation (PIAF) were examined. The availability times of forecasts, based on the operational Météo-France suites, are taken into account when performing the evaluation. The evaluation of rainfall has adopted a hydrological point of view, by comparing observed and forecast rainfall over watersheds affected by past floods. A more classical evaluation comparing rainfall observation and forecast at the same location over Southeastern France has been also carried out. The results generally led to the same conclusions for both evaluations. The performance of PIAF is very good over the first hour of forecasting, but it deteriorates very quickly, to reach about the same or even a lower skill than AROME-PI beyond about 1h15/1h30 of forecasting. Between 2 and 3 hours of forecasting, AROME-PI performs better or at the same level as PIAF. Time-lagged ensembles based on AROME-PI and on PIAF forecasts respectively, were also studied. The sensitivity of the ensembles to their size and to the addition of a time tolerance on the forecast for each member was examined. The results indicate that the more members an ensemble has, the better it performs. The same applies to the ensembles with a time tolerance of 15 or 30 minutes. An assessment of river discharges simulated with ISBA-TOP and MARINE forced by AROME-PI and PIAF rainfall forecasting, used alone or as an ensemble, was also confducted on two exceptional past flash flood events (Aude in 2018 and Cannes in 2015). For the best scenarios based on AROME-PI, the anticipation of the flood peak intensity and of the instant of recession can reach up to 5h, and a little more for the first increase of flow. For those based on PIAF, the anticipation varies between 20 minutes and 4h, depending on the phenomenon, the watershed and the hydrological model studied

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Bernède, Jean-Pierre. "Algorithmes adaptatifs et qualitatifs de prévision des crues en temps réel : application au cas de l'Aveyron." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT060H.

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A partir des hypotheses de conservation du gradient temporel intrinseque de hauteur (ou debit) en une station de prevision, de conservation de masse en regime transitoire a surface libre et par des essais de simulation sur la riviere aveyron, nous mettons en relief le role suffisamment explicatif, en situation de prevision de crues, des termes de gradients temporels, intrinseque de hauteur (ou debit), extrinseque de debit, associes a une hypothese de fermeture (sur les apports lateraux) par une integrale de dirac sur la pluie. Il en resulte dans un premier temps un modele de prevision des crues en temps reel, adaptatif par optimisation (sous contraintes) de l'erreur precedente, en association avec des lois qualitatives d'anticipation sur les variations de tendance a convexite negative. Finalement pour mieux prendre en compte la diversite des crues nous proposons un modele a ponderation evolutive sur le gradient temporel intrinseque du champ des hauteurs anamorphoses, sur le gradient temporel extrinseque de debit aux stations explicatives amonts et sur l'integrale de dirac de la pluie. L'anamorphose du champ des hauteurs et les parametres du modele sont indexes a un arbre de lois qualitatives analysant les changements potentiels de tendance en cours de realisation de l'evenement

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Edouard, Simon. "Prévision d'ensemble des crues rapides méditerranéennes." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30332/document.

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Abstract:

Les régions méditerranéennes sont particulièrement soumises au risque de crues rapides. Ces crues sont provoquées par des pluies intenses pouvant être stationnaires et qui affectent des bassins versants à la topographie marquée et aux temps de réponses courts. Ces crues peuvent être très violentes, dévastatrices voire meurtrières. Il est donc important de disposer de systèmes de prévision adaptés pour l'anticipation des pluies et des débits des cours d'eau méditerranéens. Le système couplé ISBA-TOP a été particulièrement conçu pour simuler la réponse hydrologique de bassins versants à dynamique rapide. Il s'agit d'un couplage entre le modèle de surface ISBA et une version du modèle hydrologique TOPMODEL adaptée aux crues rapides. Une première étape du travail de thèse a été d'évaluer l'apport d'une meilleure représentation des processus hydrologiques dans le sol pour la simulation des débits avec ISBA-TOP. Une version d'ISBA-TOP basée sur la version diffusive d'ISBA (ISBA-DF qui découpe verticalement les colonnes de sol en de multiples couches) a donc été comparée à la version originale d'ISBA-TOP qui utilisait l'approche ISBA-3L où 3 couches de sol sont représentées. Sur un échantillon d'une vingtaine de cas d'étude, on montre une légère amélioration des simulations de débits avec la nouvelle version d'ISBA-TOP. Cette nouvelle version permet de s'affranchir du calage de deux paramètres gérant la répartition verticale de l'eau dans les colonnes de sol qu'il était nécessaire de réaliser pour chacun des bassins étudiés. La simulation de petits bassins versants non jaugés, pour lesquels on ne dispose pas d'observations pour réaliser le calage des paramètres, peut donc être envisagée. Il n'en reste pas moins que la modélisation hydrologique avec ISBA-TOP (comme avec tout autre modèle) reste entachée d'incertitude. La seconde partie de cette thèse vise à identifier ces incertitudes et à les quantifier. Dans le cas des crues rapides, les données de précipitation utilisées en entrée du modèle hydrologique constituent la source majeure d'incertitude mais elle n'est pas la seule. La connaissance des conditions initiales d'humidité des sols est également incertaine et le modèle hydrologique, lui-même, est entaché d'incertitude de par la `` paramétrisation '' des processus physiques et de par sa structure. Afin d'explorer ces deux sources d'incertitude et de les hiérarchiser, une étude de sensibilité du modèle ISBA-TOP à ses paramètres et à ses conditions initiales d'humidité des sols a été menée. Cette étude de sensibilité a d'abord été conduite pour un cas idéalisé, d'interprétation plus facile, avant de confirmer et d'approfondir les résultats sur des cas réels. Les simulations de débit avec ISBA-TOP se sont avérées particulièrement sensibles à trois des paramètres hydrodynamiques : le contenu en eau à saturation, la conductivité hydraulique à saturation et le taux de décroissance de la transmissivité avec la profondeur. Cette sensibilité, toutefois, est très dépendante des conditions initiales d'humidité des sols. Sur la base des résultats de l'étude de sensibilité, une méthode de perturbation des paramètres du modèle hydrologique a été conçue afin de tenir compte des erreurs de modélisation. Elle est complétée par une méthode de perturbations des conditions initiales en humidité des sols afin de constituer un système de simulation hydrologique d'ensemble. Evalué sur six cas réels, il a été montré que cet ensemble a un apport pour la simulation des débits par rapport à la version déterministe du modèle
Intense precipitation events in the Mediterranean often lead to devastating flash floods. The affected watersheds are characterized by steep slopes and a short response time. Flash floods can be violent and destructive. Dedicated meteorological and hydrological systems are thus necessary to anticipate those flash floods. The ISBA -TOP coupled system was developed to simulate the hydrological reaction of fast responding rivers. It is a coupling between the ISBA surface scheme and a version of the TOPMODEL hydrological model dedicated to mediterranean flash floods simulation. A first part of the thesis aims at assessing the benefit of a better representation of hydrological processes within the soil for discharge simulation with ISBA-TOP. Moreover, it would allow the use of ISBA-TOP for any watershed even ungauged. A version of ISBA-TOP based on ISBA-DF (the diffusive version of ISBA that discretizes soil columns in multiple layers) has been compared to the original ISBA-TOP that relies on ISBA-3L (with only 3 soil layers). On 18 study cases, better discharge simulations are obtained basically using the new ISBA-TOP version. So this improved representation of hydrological processes in the soil allows to improve discharge simulations and to be confident into the results obtained for small ungauged catchments. The second part of this PhD work concerns the uncertainty that affects ISBA-TOP simulations. For flash floods, rainfall data used to drive an hydrological model are the major source of uncertainty. But initial soil moisture knowledge is also uncertain and the hydrological model himself is affected by uncertainty. The sensitivity of ISBA-TOP model to its parameters and initial soil moisture is investigated to document those two sources of uncertainty. First an academic case is used to verify some preliminary hypotheses and then real cases are studied to properly consider the different data heterogeneities. Discharge simulations with ISBA-TOP are sensitive to three hydro dynamical parameters : the saturated soil water content, the saturated hydraulic conductivity and the rate of decrease of the transmissivity with depth. This sensitivity is found very dependant on initial soil moisture conditions. Perturbation methods varying the 3 parameters that have the highest impact on discharge simulations as well as initial soil moisture allow to design an ensemble prediction system. This ensemble has been assessed for 6 real cases. Using this ensemble-based approach for discharge simulation lead to better results than using the deterministic version. The skill of the ensemble with 30 to 50 members is close to the skill of this ensemble with 100 members whereas it outerperfoms an ensemble with 10 members. The last part of the thesis is the conception of a complete hydrometeorological ensemble prediction system (HEPS). The hydrological ensemble defined in the second part of the thesis is used to take the uncertainty that affects the hydrological modelling and initials soil moisture into account. The uncertainty that affects precipitation fields is sampled using the AROME ensemble prediction system (AROME-EPS). The skill of this complete chain is better than an HEPS based on AROME-EPS and the deterministic version of ISBA-TOP. But both HEPS exhibit a low bias for discharge simulation on the study cases sample. This bias can come from a low bias that is found for the AROME-EPS rainfall forecasts. A simple bias correction applied on rainfall forecasts improves the bias on discharge forecasts

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Tanguay, Louis-Pierre. "Analyse géographique de la vulnérabilité de la population associée aux inondations dans trois municipalités québécoises : Châteauguay, Montmagny et Sainte-Brigitte-de-Laval." Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27913.

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Abstract:

Dans un contexte d'amplification d'évènements climatiques majeurs, la population fait face à différents impacts négatifs, touchant autant leur bien-être que leur environnement. Ce mémoire de maîtrise consiste à réaliser une analyse géographique de la vulnérabilité de la population québécoise face aux inondations. Une analyse plus approfondie est effectuée sur les municipalités de Châteauguay, Montmagny et Sainte-Brigitte-de-Laval. Jusqu'à ce jour, peu d'indicateurs étaient disponibles pour analyser la vulnérabilité de la population face à cet aléa climatique à l'échelle du Québec. Cette étude permet d'identifier et d'analyser les zones vulnérables aux inondations à l'échelle des municipalités québécoises. Dans le but de cartographier ces phénomènes, la sélection de variables retenues d'après une revue de littérature, la création d'indicateurs synthétiques et d'une cartographie synthétique de la vulnérabilité sont primordiales. La mise en place d'une cartographie participative auprès des acteurs municipaux a été effectuée afin de connaître la situation spécifique des municipalités face aux inondations et de valider les résultats obtenus lors de l'élaboration des indicateurs synthétiques. Cette recherche, autant au niveau méthodologique que cartographique, se base sur deux dimensions de la vulnérabilité, soit la sensibilité et la capacité à faire face. À terme, cette étude a permis de mettre en évidence les zones se retrouvant dans une situation de vulnérabilité à la survenue de cet aléa climatique extrême, correspondant ainsi aux zones sensibles et où la capacité à faire face aux inondations est moindre. Mots-clés : Vulnérabilité, inondation, sensibilité, capacité à faire face, cartographie, municipalités québécoises.

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Al, Mikdad Ouacim. "Modélisation des écoulements à surface libre en réseaux maillés et ramifiés." Compiègne, 2000. http://www.theses.fr/2000COMP1322.

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Abstract:

Depuis une vingtaine d'années se succèdent des inondations dans nos pays industrialisés causant de graves pertes humaines et des dégâts matériels consi¬dérables. Cependant le recours à des outils de simulation des écoulements à l'intérieur des rues, apporterait une meilleure connaissance des processus de submersion et de propagation des ondes de crues. C'est ainsi que des solutions d'aménagement pourront être et faire l'objet de comparaison. Ces variantes permettront de mettre en évidence les contraintes et de proposer des solutions visant à diminuer les risques. Pour cela nous avons conçu un modèle numérique 1D/2D pour les écoulements de crues dans les tissus urbains qui prend en considération les éléments suivants : le choix du schéma d'intégration numérique afin d'assurer la stabilité et la précision du modèle, la capacité de capturer les chocs notamment lors du passage d'un régime torrentiel à un régime fluvial avec apparition de ressauts hydrauliques, la capture du front raide des écoulements sur fond sec en présence ou non des précipitations avec conservation de débit et enfin la capacité de traiter les écoulements dans les réseaux à jonctions tout en assurant une distribution correcte du débit dans les branches associées.

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Rebolho, Cédric. "Modélisation conceptuelle de l'aléa inondation à l'échelle du bassin versant." Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2018. http://www.theses.fr/2018AGPT0011.

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Abstract:

La modélisation des inondations -- c'est-à-dire la production de cartes synthétiques à partir de méthodes numériques -- est un enjeu primordial dans notre société. L'urbanisation des lits majeurs a en effet multiplié les enjeux, et il est aujourd'hui indispensable, pour la sécurité des populations, d'être capable de prévoir les zones inondées consécutives à un évènement de crue. Si la prévision des débits permet déjà de lancer l'alerte en cas de crue débordante, la détermination précise des zones inondées qui en résultent est encore en développement, diverses approches ayant été proposées afin de fournir des données pertinentes aux gestionnaires de crise.Ce travail de thèse a cherché à développer des outils numériques -- des modèles -- complémentaires aux modèles hydrauliques classiques, limités par le manque de données géométriques précises des lits des rivières. L'objectif de ce travail est de développer une approche applicable sur l'ensemble du territoire avec des données facilement accessibles afin de fournir une vision à grande, moyenne et petite échelle tout en étant adaptable à un contexte de prévision opérationnelle, en se nourrissant par exemple des débits prévus par un modèle hydrologique. Deux méthodes ont ainsi été étudiées : tout d'abord un algorithme conceptuel de répartition des volumes débordés le long du réseau hydrographique, puis une méthodologie plus physique, liant des équations d'hydraulique simplifiée à un modèle conceptuel (HAND) dans le but de créer des relations débit-hauteur débordée à l'échelle du tronçon. Si le premier méthode a finalement montré ses limites, la seconde, baptisée MHYST, a montré un fort potentiel en modélisant correctement jusqu'à 80% de l'évènement débordant de mai-juin 2016 sur le Loing.Ces travaux ont permis de montrer qu'il était possible de simuler des inondations à partir d'une quantité de données restreintes, et par dessus tout, avec des données facilement accessibles, grâce à des méthodologies simplifiées qui partent d'une représentation équivalente des lits de rivières. Si les modèle développés ont permis de répondre aux principaux objectifs de la thèse, certaines questions restent en suspens, notamment en ce qui concerne l'estimation du débit de plein bord, la centralisation de cartes d'inondations observées de qualité ou encore le traitement des situations les plus complexes telles que les crues og éclair fg{} et les zones fortement urbanisées
Flood modelling has become an essential issue in today's society, due to the expansion of urban areas into the floodplains. It is now necessary, for the safety of people, to be able to forecast the position of inundated zones produced by a flood event. Flood forecasting already exists but it only deals with discharge estimations in order to alert public authorities in case of an overflowing event. The delimitation of inundated areas is still a work in progress, and it need several approaches to provide relevant information to crisis managers.This PhD aims to develop and test a methodology applicable anywhere in France with easily available data, able to provide a large-scale and meso-scale assessment of inundated territories while still being usable in a forecasting context. Two models have been developed : first, a conceptual water spreading algorithm that estimates the overflowing water volume and spreads it along the river network and then a more physical method which computes reach-scale relationships between the discharge and the height above nearest drainage (HAND) from simplified hydraulic equations. If the former has rapidly reached its limits, the latter, called MHYST, has shown a real potential by correctly modelling up to 80% of the inundation extent resulting from the May-June event on the Loing catchment.This work showed that it was possible to generate inundation maps from limited data and, above all, easily available data, thanks to simple conceptual methodologies based on a simplified representation of the river beds. The models developed in this PhD satisfied the objectives of this project, even if some interrogations remain, in particular about the estimation of bankfull discharge, which is still a problematic issue, the production of spatially accurate observations of inundated areas which are used to calibrate and validate inundation models, or the handling of complex situations such as flash floods and heavily urbanised areas

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Peredo, Ramirez Daniela. "Quels gains d’une modélisation hydrologique adaptée et d’une approche d’ensemble pour la prévision des crues rapides ?" Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS058.

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Abstract:

La prévision de crues joue un rôle fondamental dans l’anticipation et la mise en œuvre de mesures visant à protéger les personnes et les biens. L’objectif de cette thèse est d’examiner notre capacité à améliorer la simulation et la prévision d’événements majeurs de crues soudaines en France. Premièrement, nous examinons les limites de l’approche globale de modélisation hydrologique et la contribution du modèle hydrologique semi-distribué GRSD, à maillage fin et au pas de temps horaire, à la simulation d’évènements majeurs de crue. Nous proposons une modification de la structure de ce modèle afin qu’il soit mieux adapté à reproduire la réponse des bassins versants aux fortes intensités de pluie. Une adaptation de la structure du modèle, basée sur le calcul du rendement de pluies, a abouti à l’introduction d’un nouveau paramètre et à la proposition d’un nouveau modèle (GRSDi) mieux capable de simuler la réponse hydrologique à des pluies intenses qui surviennent en automne. Deuxièmement, nous explorons comment une approche de prévision d’ensemble météorologique, combinée au modèle hydrologique semi-distribué, peut contribuer à mieux prévoir les évènements de crues rapides, l’amplitude et l’instant d’occurrence des débits de pointe, que ce soit sur des bassins jaugés ou non-jaugés. Les résultats ont permis d’identifier, du point de vue hydrologique, les forces et faiblesses des produits proposés. Les travaux menés constituent un pas en avant vers l’utilisation de modèles hydrologiques conceptuels, continus et semi-distribués, dans le cadre de la prévision de crues majeures et rapides en contexte méditerranéen
Flood forecasting plays a fundamental role in anticipating and implementing measures to protect lives and property. The objective of this thesis is to investigate our ability to improve the simulation and forecasting of major flash flood events in France. First, we analyse the limitations of the lumped hydrological modelling approach, and how the contribution of the semi-distributed hydrological model GRSD, with fine mesh and hourly time step, to improve the simulation of major flood events. We also propose a modification of the structure of the model, in order to make it better suited to reproducing the response of the catchments to high rainfall intensities. An adaptation of the model structure, based on the calculation of the production rate function, resulted in the introduction of a new parameter and the proposal of a new model (GRSDi) capable of better simulating the hydrological response to heavy rains that occur in autumn, after a dry summer period. Second, we explore the ability of a meteorological ensemble prediction approach, combined with the semi-distributed hydrological model, to better predict flash flood events, the amplitude and the time of occurrence of peak flows, whether in gauged or ungauged basins. The results made it possible to identify, from a hydrological point of view, the strengths and weaknesses of the products evaluated. The work carried out constitutes a step forward towards the use of conceptual, continuous and semi-distributed hydrological models for the forecasting of major flood events and flash floods in the Mediterranean context

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Fouchier, Catherine. "Développement d'une méthodologie pour la connaissance régionale des crues." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20226/document.

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Abstract:

Deux volets distincts de l'hydrologie sont abordés, prévision et prédétermination, au travers d'une problématique commune : le transfert à l'exutoire des bassins versants d' une information hydrologique distribuée. Dans le domaine de la prévision des crues, la technologie radar procure une information pluviométrique spatialement continue. Les hydrologues disposent ainsi en temps réel de la connaissance des champs de pluie, atout indéniable pour l'anticipation des crues notamment sur des petits bassins versants par le biais de la modélisation de la pluie en débit. Dans le cadre de la méthode AIGA d'alerte crues, développée au Cemagref, une modélisation mise en oeuvre à l'échelle du pixel de pluie fournit une cartographie des contributions de débit des pixels. Dans le domaine de la prédétermination, le Cemagref a développé la méthode SHYREG qui associe un modèle régionalisé de simulation de pluies horaires à une modélisation de la pluie en débit. Une estimation statistique régionale des pluies et des débits spécifiques de différentes durées, dans une large plage de fréquence (du courant à l'exceptionnel) peut ainsi être proposée et cartographiée. L'objectif du travail présenté est d'étudier et d'élaborer des méthodologies simples de transfert de ces deux informations débitmétriques discrétisées information temps réel pour le volet prévision et information statistique pour le volet prédétermination - à l'information débit à l'exutoire du bassin versant. La méthodologie met en oeuvre des informations spatiales et une modélisation de la pluie en débit. Pour répondre à l'objectif fixé, trois axes de travail sont développés. Le premier est l'étude du comportement d'un modèle pluie-débit simple développé pour être mis en oeuvre à la maille du km². On examine en particulier s'il satisfait les caractéristiques d'invariance et de parcimonie souhaitée pour une utilisation à la fois en reconstitution de crues et en simulation. Le second axe de travail concerne l'agglomération, en prédétermination, de l'information débit statistique connue au km² pour l'estimation des quantiles de débit à l' exutoire de bassins versants de superficie plus importante dans le cadre de la méthode SHYREG. Il s'agit de tenir compte de deux phénomènes hydrologiques distincts : l'abattement spatial de la pluie et le transfert dans le réseau hydraulique. Le troisième axe de travail concerne l'agglomération de l'information hydrologique distribuée pour la reconstitution des crues dans le cadre de l'outil AIGA d'alerte crues. Différentes modélisations sont proposées pour transférer à l'exutoire les contributions des débits modélisées aux pixels
We address the routing of distributed hydrological information to the outlet of watersheds, in the fields of flood forecasting and flood prediction on ungauged watersheds in the French Mediterranean area.Flood forecasting can benefit of areal rainfall data provided in real-time by radar networks. This data used as an input to rainfall runoff models gives access to flood anticipation on small ungauged watersheds. Within the framework of the AIGA method, developed by CEMAGREF to provide floods alert, a rainfall-runoff model is implemented at the spatial resolution of the radar data, thus providing a map of the 1 km² pixel contributions to the runoff at the catchment outlet.Flood prediction consists of assessing the frequency of occurrence of floods of different given magnitude without reference to the times at which they would occur. The SHYREG flood prediction method, developed by Cemagref associates a regionalized rainfall model with a rainfall-runoff model. It provides grids of statistical estimates of rain and runoff for various duration and return periods. Our purpose is to study and work out simple methodologies to aggregate these two gridded hydrological data - real time information for the AIGA forecasting method and statistical data for the SHYREG prediction method to the catchments outlets. Our methodology implements distributed information and a rainfall-runoff model. We have first studied the behaviour of a simple rainfall-runoff model developed to be implemented in a gridded resolution (1 km² cells) for prediction as well as for forecasting purposes. We have checked that the model parameters show no redundancy and no link with the characteristics of the rainfall events. We have then addressed the question of the aggregation of gridded hydrological data. Within the SHYREG method, it consists of assessing statistical flow estimates at catchments outlets, knowing simulated flow distributions in each cell of the catchments. This aggregation would combine two distinct hydrological phenomena: areal reduction of rainfall and discharge attenuation in the channel network. Within the AIGA method, we have focused on the routing function of the rainfall-runoff model at the 1 km² cell scale, this scale being the first step of the runoff routing from the production area to the outlet of the catchment. We have then produced streamflow hindcasts for selected observed events using different routing function, within our rainfall-runoff model

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Versini, Pierre-Antoine. "Surveillance du risque hydrologique diffus le long des itinéraires routiers : éléments pour la construction d'un outil d'annonce de coupure." Marne-la-vallée, ENPC, 2007. http://www.theses.fr/2007ENPC0736.

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Bourrel, Luc. "Recherches méthodologiques sur l'estimation des précipitations par radar sur un bassin versant en région montagneuse en vue de la prévision des crues." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT088H.

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Abstract:

A travers l'exemple du bassin superieur de la garonne, on discute les conditions d'utilisation du radar pour la mesure des precipitations en vue de la prevision des crues dans des regions comportant un relief important et une saison froide. On expose le principe de la mesure des champs de precipitation a l'aide du radar et on montre quels sont les facteurs influencant la qualite de ces mesures, notamment ceux relatifs au relief et a la climatologie des precipitations et de l'isotherme 0c. La principale difficulte tient a ce qu'aux latitudes moyennes, la couche de fusion des precipitations (i. E l'isotherme 0c) est situee a une altitude faible de sorte qu'excepte pendant l'ete, le radar n'observe pas un milieu diffusant homogene: pluie ou neige. Ce probleme est aggrave dans les regions montagneuses par suite de l'obligation d'utiliser, pour les balayages azimutaux du faisceau du radar, des angles d'elevation importants, pour eviter les echos de sol. Notre conclusion est qu'une solution acceptable consiste a utiliser la mesure de la reflectivite radar a une seule longueur d'onde avec correction des effets de la variation verticale du profil de reflectivite et correction regionalisee des estimations de precipitations a l'aide d'un reseau de pluviographes. Les erreurs sur les resultats dependent principalement de la variabilite des parametres de la relation utilisee pour convertir la reflectivite en intensite de pluie et des incertitudes liees a la calibration. Pour reduire ces erreurs, l'application d'une methode a seuil est proposee (methode des aires fractionnelles)

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Turko, Maxime. "Apport potentiel des mesures de pluie par liens micro-ondes commerciaux pour l'hydrologie urbaine en Afrique." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30223.

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Abstract:

Les inondations pluviales sont un fléau en zone tropicale et tout spécialement en Afrique où elles causent chaque année des dégâts humains et matériels majeurs, impactant le développement de ces régions. Le risque d'inondation est en recrudescence, notamment dans les zones urbaines, sous l'effet combiné de phénomènes de pluies extrêmes, des changements d'occupation du sol et de la démographie galopante. Pour anticiper ces phénomènes et leur impact, il est essentiel de bien observer les évènements pluvieux à l'origine des inondations. Au Sahel la saison pluvieuse est caractérisée par une convection organisée en période de Mousson. Ces systèmes convectifs propagatifs génèrent des champs de pluie extrêmement variables spatialement et temporellement, qu'il faudrait caractériser à des échelles fines : kilométrique et infra-horaire. Les systèmes d'observations actuels dans les régions tropicales, et singulièrement en Afrique, sont insuffisants : les réseaux de pluviomètres sont peu denses et l'accès aux données est problématique ; les radars météorologiques utilisés dans les pays industrialisés ne sont pas disponibles ; l'observation satellitaire apporte une information essentielle mais encore entachée d'incertitude aux échelles convectives et en temps réel. Dans ce contexte une technique prometteuse a émergé : la mesure de pluie à partir de fluctuations de signaux observées sur les réseaux de téléphonie mobile. La méthode exploite l'atténuation mesurée entre les antennes relais, dans le domaine des micro-ondes, très sensible à la pluie. Dans le cadre du projet Rain Cell cette technique de mesure a été validée dans plusieurs chantiers pilotes en Afrique. L'objet central de cette thèse est d'analyser l'apport de ces mesures pour l'hydrologie urbaine. Après avoir présenté le contexte, une première partie de la thèse est consacrée à l'analyse des incertitudes dans l'estimation de pluie basée sur les liens micro-ondes commerciaux, et leur propagation dans la simulation hydrologique. Un simulateur de données de liens synthétiques a été réalisé et mis en œuvre pour caractériser l'impact de deux sources d'incertitudes : i) la précision des signaux bruts obtenus de l'opérateur de téléphonie et ii) la configuration géométrique du réseau, position, longueur et orientation des liens au sein du bassin. Pour analyser la propagation des incertitudes, les données sont utilisées en forçage d'un modèle hydrologique distribué, ATHYS, mis en place sur la ville de Ouagadougou au Burkina Faso. La seconde partie de la thèse illustre l'intérêt des liens micro-ondes commerciaux en analysant un jeu de données effectivement acquis au Niger, à Niamey grâce à une collaboration avec l'opérateur Orange. Sur l'agglomération de Niamey, de 100 km2 environ, les données d'une centaine de liens micro-ondes ont pu être exploitées. Ces données acquises au pas de temps de 15 minutes sont comparées à trois pluviographes du réseau AMMA-Catch à Niamey, pour huit systèmes pluvieux organisés intenses enregistrés en 2017. L'étude met en évidence l'excellente capacité du réseau de liens à quantifier les pluies, et à caractériser leur structure spatiale et temporelle. [...]
Urban floods due to intense precipitation are a major problem in many tropical regions as in Africa. The flood risk is increasing due to extreme rainfall, land use change and increasing population density, especially in urban areas. To anticipate these phenomena and their impacts, monitoring rainfall and its evolution is needed, with a dedicated observing system. In West Africa, most rainfall is provided by organized convection during the monsoon period. To characterize rainfall within these propagative systems with an intense front of convective cells, observation at fine space and time scale is needed (kilometric and sub-hourly) is needed. In tropical regions and especially in Africa, the operational hydrometeorological network is insufficient: the data access and density of pluviograph networks are problematic; meteorological radars are not available and even if satellite observation provides essential information on convective systems, the rainfall estimation lacks precision at convective scale and in real time. In this context a promising technique has emerged: rainfall measurement based on signal fluctuations on the mobile phone network. The method is based on estimating attenuation of microwave signal due to rainfall between relay antennas. The technique has been tested in several prospective studies in Africa, linked to the Rain Cell project. The main purpose of this PhD is analysing the potential contribution of these measurements for urban hydrology in Africa (or other poorly observed regions). After the introduction, the first part of this thesis analyses uncertainties in rainfall measurement from commercial microwave links, and their propagation in hydrological simulation. The analysis is based on emulating synthetic microwave links to characterize two sources of uncertainty: i) the signal accuracy given by the telephone operator ii) the networks geometrical setup, defined by link positions, length, and orientation in a watershed. The distributed hydrological model Athys is used to test the propagation of the uncertainties in the simulated discharge with a case test in Ouagadougou, Burkina Faso. The second part of the thesis illustrates rainfall estimation from commercial microwave links over an urban area, thanks to a real dataset acquired in Niamey, Niger, in collaboration with the telephone operator Orange. A hundred microwave links are exploited around Niamey (100 km²). The rainfall derived from this 15 minutes data is compared with three pluviographs from the AMMA-Catch network for eight intense organized rainfall systems recorded in 2017. The excellent capacity to quantify and reproduce the spatio-temporal rainfall structure by the microwave links network is highlighted by this study.[...]

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Rebolho, Cédric. "Modélisation conceptuelle de l'aléa inondation à l'échelle du bassin versant." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2018. http://www.theses.fr/2018AGPT0011/document.

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Abstract:

La modélisation des inondations -- c'est-à-dire la production de cartes synthétiques à partir de méthodes numériques -- est un enjeu primordial dans notre société. L'urbanisation des lits majeurs a en effet multiplié les enjeux, et il est aujourd'hui indispensable, pour la sécurité des populations, d'être capable de prévoir les zones inondées consécutives à un évènement de crue. Si la prévision des débits permet déjà de lancer l'alerte en cas de crue débordante, la détermination précise des zones inondées qui en résultent est encore en développement, diverses approches ayant été proposées afin de fournir des données pertinentes aux gestionnaires de crise.Ce travail de thèse a cherché à développer des outils numériques -- des modèles -- complémentaires aux modèles hydrauliques classiques, limités par le manque de données géométriques précises des lits des rivières. L'objectif de ce travail est de développer une approche applicable sur l'ensemble du territoire avec des données facilement accessibles afin de fournir une vision à grande, moyenne et petite échelle tout en étant adaptable à un contexte de prévision opérationnelle, en se nourrissant par exemple des débits prévus par un modèle hydrologique. Deux méthodes ont ainsi été étudiées : tout d'abord un algorithme conceptuel de répartition des volumes débordés le long du réseau hydrographique, puis une méthodologie plus physique, liant des équations d'hydraulique simplifiée à un modèle conceptuel (HAND) dans le but de créer des relations débit-hauteur débordée à l'échelle du tronçon. Si le premier méthode a finalement montré ses limites, la seconde, baptisée MHYST, a montré un fort potentiel en modélisant correctement jusqu'à 80% de l'évènement débordant de mai-juin 2016 sur le Loing.Ces travaux ont permis de montrer qu'il était possible de simuler des inondations à partir d'une quantité de données restreintes, et par dessus tout, avec des données facilement accessibles, grâce à des méthodologies simplifiées qui partent d'une représentation équivalente des lits de rivières. Si les modèle développés ont permis de répondre aux principaux objectifs de la thèse, certaines questions restent en suspens, notamment en ce qui concerne l'estimation du débit de plein bord, la centralisation de cartes d'inondations observées de qualité ou encore le traitement des situations les plus complexes telles que les crues og éclair fg{} et les zones fortement urbanisées
Flood modelling has become an essential issue in today's society, due to the expansion of urban areas into the floodplains. It is now necessary, for the safety of people, to be able to forecast the position of inundated zones produced by a flood event. Flood forecasting already exists but it only deals with discharge estimations in order to alert public authorities in case of an overflowing event. The delimitation of inundated areas is still a work in progress, and it need several approaches to provide relevant information to crisis managers.This PhD aims to develop and test a methodology applicable anywhere in France with easily available data, able to provide a large-scale and meso-scale assessment of inundated territories while still being usable in a forecasting context. Two models have been developed : first, a conceptual water spreading algorithm that estimates the overflowing water volume and spreads it along the river network and then a more physical method which computes reach-scale relationships between the discharge and the height above nearest drainage (HAND) from simplified hydraulic equations. If the former has rapidly reached its limits, the latter, called MHYST, has shown a real potential by correctly modelling up to 80% of the inundation extent resulting from the May-June event on the Loing catchment.This work showed that it was possible to generate inundation maps from limited data and, above all, easily available data, thanks to simple conceptual methodologies based on a simplified representation of the river beds. The models developed in this PhD satisfied the objectives of this project, even if some interrogations remain, in particular about the estimation of bankfull discharge, which is still a problematic issue, the production of spatially accurate observations of inundated areas which are used to calibrate and validate inundation models, or the handling of complex situations such as flash floods and heavily urbanised areas

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Lecourt, Grégoire. "Modélisation à bases physiques de l'hydrologie de l'Arve à Chamonix et application à la prévision des crues." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30134/document.

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Abstract:

Les risques naturels en montagne font l'objet de mesures de prévention, souvent liées à des démarches de prévision. Dans certaines situations, la prévision de la survenue d'évènements liés à ces risques, voire la simple connaissance des processus physiques qui leur est associé, constitue un enjeu scientifique important compte-tenu de la grande complexité et de la forte hétérogénéité de ce milieu. La connaissance des mécanismes de formation des crues rapides sur les petits bassins versants englacés, ainsi que la perspective de leur prévision, est un exemple de ces risques difficilement maitrisables. La diversité des facteurs influençant les débits des rivières, leur complexité individuelle ainsi que celle de la manière dont ils interagissent, la forte variabilité spatio-temporelle des conditions météorologiques de la montagne ainsi que les modifications ayant lieu sur le long terme en raison du changement climatique font que ce phénomène nécessite une étude approfondie mobilisant des compétences pluri-disciplinaires, allant de la mesure de terrain au développement de modèles numériques prenant en compte les divers phénomènes liés à ce risque. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet mis en oeuvre en partenariat avec les collectivités locales oevrant dans la vallée de Chamonix, voué à apporter un appui scientifique à la maitrise de ce risque. Au sein de ce projet, cette thèse porte sur le développement et le déploiement d'un modèle hydrologique prenant en compte la neige et les glaciers. Ce modèle se veut avoir deux objectifs : 1) servir d'outil de recherche permettant par exemple d'exploiter les mesures de terrain réalisées, en les confrontant aux résultats produits par ce modèle, et plus généralement de servir d'outil d'étude et de compréhension du fonctionnement de ce bassin, et 2) servir d'outil d'aide à la prévision des crues, en étant en mesure de fournir une prévision des débits de l'Arve à Chamonix à partir des données de prévision météorologique. L'exploitation des possibilités toujours grandissantes de la modélisation à bases physiques fait également partie des objectifs de cette thèse. En particulier, l'utilisation d'un modèle de neige à bilan d'énergie permettant notamment une représentation détaillée de l'interaction neige-glace a été mise en oeuvre, associée à l'exploitation des nombreuses mesures de terrain pour une évaluation en profondeur des résultats du modèle. Enfin, un déploiement expérimental de ce modèle en prévision a eu lieu à la fin de cette thèse
Natural hazards in mountain are subject to prevention measures, which often partly rely on a forecasting component. In some situations, forecasting these hazards and understanding their underlying physical processes is a major scientifical issue, considering the great complexity and the strong heterogeneity of these backgrounds. Knowing underlying mechanisms of flash-floods on little catchments with glacier cover, and the perspective to forecast be able to forecast it, is an example of these risks difficult to master. The diversity of contributions to river discharge, their individual complexity and the one of the way they interact, the strong spatio-temporal variability of meteorological conditions of mountain and long-terms modifications occuring due to climate change make that this phenomenon needs to be deeply studied within a plury- disciplinary work, going from terrain measurement to development of computationnal models taking into account the diversity of physical phenomenons relating to this risk. This thesis belongs to a research project conducted in collaboration with local authorities operating in the Chamonix Valley. The goal is to provide a scientific support to help managing this hazard. The role of this thesis in this research project is to develop, test and deploy an hydrologic model taking snow and ice into account. This model is intended to be used as a research tool among other research tools of this projects (terrain measurements for example) and also to be able to help forecasting floods, when being driven by forecast meteorological data. This thesis benefitted from the continuous development of new possibilities from physically-based simulation. We have used an energy-balance multi layer snowpack model that permits a detailled representation of glacier accumulation and melt, and snow-ice interaction. It was possible to perform a multi-criteria evaluation of the model, thanks to the numerous in-situ field measurements in the Arve valley, especially glaciers mass balance measurements. Finally, this model has been deployed and tested as a pre-operationnal forecast tool

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Nardo, Caseri Angélica. "Apport de la simulation conditionnelle géostatistique pour la prévision immédiate d'ensemble de pluies et l’alerte aux crues rapides." Electronic Thesis or Diss., Paris, AgroParisTech, 2017. http://www.theses.fr/2017AGPT0002.

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Abstract:

Chaque année, les crues soudaines provoquées par des pluies intenses sur de petits bassins versant à réaction rapide sont la cause de pertes humaines et économiques considérables. Pour réduire ces impacts, il est nécessaire d’avoir recours à des systèmes de prévision combinant prévision météorologique et hydrologique à une échelle spatio-temporelle suffisamment fine. Etant données les nombreuses difficultés liées à cet exercice, ces systèmes doivent être capables de bien appréhender les principales sources d’incertitude susceptibles d’influencer leurs prévisions. Les incertitudes associées aux pluies observées ou prévues sont souvent considérées comme celles qui ont un impact le plus important sur les prévisions hydrologiques, surtout lorsqu'il s'agit de crues rapides et très localisées.Le but principal de cette thèse est d'étudier le potentiel d’une méthode de simulation conditionnelle géostatistique pour générer un ensemble de scénarios de pluies qui peuvent être utilisés par un système de prévision des crues soudaines. Pour ce faire, nous cherchons à générer un ensemble de champs de pluie fiable (au sens statistique), tout en exploitant au mieux les points forts des mesures souvent disponibles pour la prévision immédiate : les propriétés spatio-temporelles fournies par les données radar et les intensités pluviométriques mesurées par les pluviomètres au sol. Nous nous appuyons pour cela sur les données de pluie (radar et pluviomètres) de 17 événements intenses observés entre 2009 et 2013 dans le département du Var (sud-est de la France).La première étape de cette thèse est dédiée à la prise en compte des incertitudes sur les observations de pluie. Pour cela, le simulateur SAMPO-TBM développé à l’Irstea de Lyon est adapté pour fournir des simulations des champs de pluie alternatifs au champ de pluie radar observé, tout en respectant, à travers le conditionnement des simulations, les valeurs de pluie observées par les pluviomètres. L’évaluation de ces champs générés montre que la méthode mise en place est capable de générer des scénarios de pluie fiables et ainsi proposer une quantification des incertitudes sur les champs de pluie observés.Dans la deuxième étape de cette thèse, nous évaluons la capacité de notre méthode à être utilisée pour la prévision immédiate de pluies. Plusieurs méthodes sont testées pour la paramétrisation du simulateur et pour l’ajustement des sorties. Ces méthodes sont évaluées en considérant les principaux attributs souhaités pour une prévision d’ensemble : la précision, la fiabilité, la justesse, la discrimination et la performance globale des prévisions. La méthode la plus performante est celle estimant les paramètres du simulateur sur une fenêtre glissante de 4h, mais également en donnant un poids prépondérant à la dernière heure d’observation pour le paramètre lié à la moyenne des pluies non-nulles, associée à une correction des sorties basée sur la dernière erreur de prévision.Enfin, dans la dernière étape de cette thèse, les prévisions d’ensemble de pluie sont utilisées en entrée de la méthode AIGA d’avertissement aux crues rapides développée à Irstea Aix-en-Provence. Cette approche permet d’estimer la période de retour (en débit) de l’événement en cours sur des bassins non jaugés. L’événement du 3 au 7 novembre 2011 dans le département du Var est utilisé pour illustrer le potentiel de notre méthode. Des cartes probabilisées indiquant à différentes échéances et sur l’ensemble du réseau hydrographique du département le risque de dépassement d’une certaine période de retour sont générées. Celles-ci sont comparées à la localisation de dégâts relevés sur le terrain après l’événement démontrant un réel intérêt pour la gestion de crise en temps réel
Each year, flash floods, generated by small fast-responding catchments hit by intense rainfall, are responsible for huge human and economic losses. To mitigate these impacts, it is necessary to use forecasting systems combining meteorological and hydrological forecasts at small temporal and spatial scales. Because of the underlying difficulties, these systems have to be able to communicate the uncertainties of their forecasts. Uncertainties associated to observed or future rainfall are often seeing as those having the most important impact, in particularly in the case of flash floods localised on small areas.The main aim of this thesis is to study the potential of a geostatistical conditional simulation method to generate an ensemble of rainfall scenarios that can be used by a flash flood warning system. We seek to generate a reliable ensemble of rain fields by making the best use of the strengths of the measurements often available for nowcasting: the spatial and temporal properties of rainfall fields provided by the radar data and the rainfall intensities measured by rain gauges. In order to achieve our objectives, we use radar and rainfall data from 17 intense rainfall events observed in the Var region (south-east France) between 2009 and 2013.The first part of this thesis was devoted to taking into account the uncertainties on the observations of rainfall. For this purpose, the SAMPO-TBM generator developed at Irstea-Lyon is adapted to provide simulations of alternative rain fields to the observed radar rain field, while respecting the rainfall values observed by the rain gauges through a conditioned simulation. The evaluation of the generated fields shows that the method implemented is able to generate a reliable ensemble of rain fields and thus to propose a quantification of the uncertainties on the observed rain fields.In the second part of this thesis, the capacity of our method to be used for the nowcasting of rainfall is evaluated. Several methods are tested for the parameterization of the rainfall generator and for the adjustment of the outputs. These methods are evaluated by considering the main attributes of forecast quality, such as accuracy, reliability, precision, discrimination and overall forecast performance. The best method is the one estimating generator parameters over the last four hours, but also using only the last hour for the parameter related to the mean of the non-zero rainfall distribution, combined by the adjustment of the outputs based on the last forecast error.Finally, in the final part of this thesis, ensemble rainfall forecasts are used as inputs of the flash flood forecasting method AIGA developed at Irstea Aix-en-Provence. The AIGA method enables return period of the ongoing event to estimate at ungauged catchments. The 3th-7th November 2011 event in the Var region is used to illustrate the potential of our method. Nowcasting maps indicating, for different lead times and for the whole hydrological network of the region, the probability to exceed a given return period are produced. They are compared to the localization of observed damages collected from field surveys, illustrating a real interest for the real time crisis management

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Kharroubi, Ouissem. "Prévision des crues par modèle de réseau de neurones artificiels : application au bassin versant de l’Eure." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10034/document.

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Abstract:

La croissance des populations riveraines engendre un accroissement de la vulnérabilité de nos sociétés aux inondations donc une forte demande sociale pour prévenir et prévoir ces catastrophes naturelles. Pour atteindre cet objectif, la disposition d’outils de prévision des crues, opérationnels et fiables, est primordiale. Mais la prévision des crues demeure un exercice loin d’être évident. D’une part, parce que les exigences en matière de prévision (précision et délai d’anticipation) sont de plus en plus fortes et d’autre part, parce que les outils physiques de prévisions des crues sont limités par les connaissances relatives de l’hydro-système. Dans ce contexte, ce mémoire présente les travaux effectués pour réaliser des modèles de prévisions des crues pluie-débit, à base de réseaux de neurones artificiels (RNA), dans les bassins versants de l’Eure, de l’Iton et de l’Avre jusqu’à un horizon de prévision de 48h. D’abord, une analyse de la complexité géographique des bassins sera menée afin de déterminer les différents éléments influençant leurs régimes hydrologiques. Ensuite, une démarche méthodologique d’analyse statistique des données a permis une synthèse sur la nature hydrologique des bassins étudiés et d’apporter les éléments nécessaires à la définition des relations non-linéaires pluie-débit. Cet apport a permis la création d’un modèle pluie-débit non-linéaire de prévision des crues. Un modèle RNA capable d’effectuer des prévisions des crues jusqu’au 48h d’anticipation. Ce processus a été testé sur les trois bassins versants et les résultats des tests montrent une production de prévisions fiables ainsi qu’une capacité de généralisation à d’autres hydro-systèmes
The growth of riparian populations generates an increase in vulnerability of our societies to flood. Therefore, a high social demand to prevent and predict these natural disasters must be tacking to protect the population against floods. To achieve this objective, the provision of flood forecasting tools, operational and reliable, is primordial. But the flood forecasting still an exercise far from being evident. Firstly, because the forecast requirements (precision and time anticipation) are becoming more and more higher. And secondly, because the physical flood forecasting tools is limited by the relative knowledge of floods hydro-systems. In this context, this thesis presents the work done to produce rainfall-runoff flood forecasting models based on artificial neural networks (ANN) in the Eure watershed (and two sub-basins) up to a 48 hours horizon forecasting. Firstly, an analysis of the geographical complexity of studied basins will be conducted in order to determine the different factors that influencing the hydrological Eure watershed regime. Then, a methodological process to data statistical analysis, has allowed a synthesis on the hydrological nature of the watersheds studied and brings the elements needed to the definition of the non-linear relations rainfall-runoff. This contribution has allowed the creation of a rainfall-runoff nonlinear model for flood forecasting. ANN model able to perform a reliable forecasting of flood up to a 48 hours horizon forecasting. This process has been tested on three watersheds and the test results show a reliable forecasts as well as an ability of generalization to other hydro-systems

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Boutilier, Miranda. "Décomposition de domaine et méthodes numériques multi-échelles pour la modélisation des crues urbaines." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5042.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse sont consacrés à la simulation et à l'analyse numérique des problèmes d'inondations urbaines. Les inondations urbaines provoquées par des précipitations exceptionnelles sont particulièrement dévastatrices en termes de dégâts économiques et humains. La modélisation numérique peut être utilisée pour prédire, anticiper et contrôler de tels événements. Du point de vue numérique, le défi majeur réside dans le grand contraste entre la taille typique du domaine de simulation (10-100km) et la taille des caractéristiques structurelles pertinentes, qui doivent être représentées à des échelles métriques ou infra-métriques. Cette thèse aborde le caractère multi-échelle des inondations urbaines en mobilisant la décomposition de domaine (DD) et les méthodes numériques multi-échelles (Ms). La première partie de la thèse se concentre sur un problème de diffusion linéaire posé dans des domaines contenant un grand nombre de perforations polygonales représentant des structures réalistes dans les zones urbaines. Nous proposons un espace d'approximation grossier de faible dimension basé sur un partitionnement polygonal grossier du domaine. Comme dans la méthode d'éléments finis multi-échelles, cet espace est constitué des fonctions de base discrètes localement harmoniques. La principale contribution théorique de cette section est une estimation de l'erreur concernant la projection H¹ de la solution sur l'espace grossier. L'analyse d'erreur est indépendante de la régularité globale de la solution, ce qui est un atout majeur compte tenu des singularités géométriques du domaine. En combinant la méthode de Schwarz avec recouvrement et la correction de l'espace grossier à la base de la méthode multi-échelle proposée, on parvient à un solveur itératif et un préconditionneur efficaces, dont les performances sont étudiées numériquement.La deuxième partie de la thèse étend notre méthodologie numérique aux modèles d'écoulement non linéaires. En particulier, nous nous intéressons à l'équation de l'onde diffusive, obtenue à partir des équations de Saint-Venant en négligeant les termes d'inertie. Nous montrons que le préconditionneur à deux niveaux que nous avons conçu pour les problèmes de diffusion linéaire se prête également au problème de l'onde diffusive linéarisé qu'on obtient à chaque itération de la méthode de Newton. En outre, nous présentons des techniques de préconditionnement non linéaires, y compris la méthode RASPEN à un et deux niveaux, ce qui permet de réduire considérablement le nombre d'itérations par rapport à la méthode de Newton traditionnelle. Les exemples numériques illustrant les performances des méthodes proposées comprennent un cas test basé sur des données topographiques de la ville de Nice.Dans la dernière partie, pour les EDP elliptiques non linéaires, nous étudions une méthode multi-échelle qui combine des outils de la méthode d'éléments finis multi-échelles classique avec ceux de l'apprentissage automatique. Notre approche repose sur la formulation sous-structurée approchée dans laquelle les traces de la fonction inconnue sont recherchées dans un espace d'éléments finis grossier. Le problème sous-structuré est résolu par la méthode de Newton, faisant appel à des opérateurs Dirichlet-to-Neumann (DtN) locaux à chaque itération. Dans le but de réduire le coût de calcul associé à l'évaluation des opérateurs DtN, ces derniers sont remplacés par des modèles approchés construits sur la base des réseaux de neurones artificiels. Les expériences numériques concernant les problèmes non linéaires de p-Laplace et de diffusion dégénérée en 1D et 2D aboutissent à des résultats prometteurs. Avec seulement quelques points d'entraînement par dimension du domaine des opérateurs DtN, le modèle approché atteint une précision de quelques pour cent. Une amélioration supplémentaire peut être obtenue en utilisant la solution approché comme le point initial de la méthode de Newton appliquée à la formulation originale
The work of this thesis is dedicated to the simulation and numerical analysis of urban flood problems.While urban flooding caused by exceptional rainfall is particularly devastating in terms of economic and human damage, numerical modeling can be used to predict, anticipate and control such events.From the numerical perspective, the major challenge comes from a large contrast between a typical size of the simulation domain (10-100km) and the size of the relevant structural features, which have to be represented at metric or infra-metric scales. This thesis addresses the multi-scale character of the urban flows by means of Domain Decomposition (DD) and Multi-scale (Ms) numerical methods.The first part of the thesis focuses on linear diffusion problems posed in domains containing a large number of polygonal perforations representing realistic structures in urban areas. We propose a low-dimensional coarse approximation space based on a coarse polygonal partitioning of the domain. Similarly to other multiscale numerical methods, this coarse space is spanned by locally discrete harmonic basis functions. The main theoretical contribution of this part is an error estimate regarding the H¹-projection over the coarse space; this error estimate is independent of the global regularity of the solution, which is expected to be low due to multiple corner singularities.Additionally, this part numerically explores the combination of the coarse space with overlapping Schwarz domain decomposition methods. This combination leads to an efficient two-level iterative linear solver and preconditioner for a Krylov method.The second part of the thesis extends our methodology to nonlinear urban flow models. That is, we design DD and Ms methods to numerically solve the Diffusive Wave equation, which is obtained from Shallow Water systems by neglecting inertia terms. We show that the two-level preconditioner previously designed for linear diffusion problems performs well on the linearized Diffusive Wave model which arises at each iteration of Newton's method. Furthermore, we present nonlinear preconditioning techniques, including one and two-level RASPEN, which significantly reduce iteration counts when compared to Newton's method. These nonlinear preconditioning techniques use the coarse space to form robust two-level methods. Numerical experiments are conducted, with the main example being the numerical solution of the Diffusive Wave equation on a large urban area of Nice, France.In the last part of the thesis, for nonlinear elliptic PDEs, we investigate a multi-scale method that combines tools from the classical Multi-scale Finite Element Method and Machine Learning. Our approach is based on the approximate substructured formulation in which the traces of the unknown function belong to a coarse finite element space. The substructured problem is solved by Newton's method, using local Dirichlet-to-Neumann (DtN) operators at each iteration. In order to reduce the computational cost associated with the evaluation of DtN operators, the latter are replaced by approximate models built on the basis of artificial neural networks.Numerical experiments on nonlinear p-Laplace and degenerate scattering problems in 1D and 2D show promising results. With only a few training points per dimension of the DtN operator domain, the approximate model achieves an accuracy of a few percent

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Marchandise, Arthur. "Modélisation hydrologique distribuée sur le Gardon d'Anduze : étude comparative de différents modèles pluie-débit, extrapolation de la normale à l'extrême et tests d'hypothèses sur les processus hydrologiques." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20254.

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Abstract:

Les bassins cévenols (Sud de la France) sont soumis en automne à des événements pluviométriques intenses à l’origine de crues « éclair » dévastatrices, comme le montre l'exemple de la crue de septembre 2002. En termes de protection des populations, la prévision à court terme de ces épisodes est un enjeu majeur. Les modèles pluie-débit constituent un des outils pour la prévision, et restent encore largement perfectibles en extrapolation temporelle (vers les extrêmes) et spatiale (transposition à des bassins non jaugés). Ces deux aspects sont étudiés dans ce travail, à travers une analyse des performances des modèles de la normale à l'extrême, et une interprétation de ces performances. Le site d'étude est le bassin du Gardon d'Anduze (545 km2). Dans un premier temps, 3 modèles spatialisés ont été calés et validés sur un échantillon d'une trentaine de crues observées entre 1972 et 2003. Ces modèles s'appuient sur des processus de nature différente : ruissellement hortonien par dépassement de la capacité d’infiltration des sols pour ALTHAIR, ruissellement sur sols saturés pour TopModel, relation empirique entre cumul de pluie et coefficient de ruissellement pour SCS. Les performances de ces modèles sont globalement équivalentes, et montrent que des modèles a priori différents peuvent être contraints numériquement afin de reproduire les crues de façon satisfaisante. Néanmoins, les valeurs des paramètres des modèles susceptibles de recevoir une interprétation physique diffèrent sensiblement des valeurs mesurables sur le terrain. Dans un second temps, on s'intéresse à l'origine de ces différences, et on teste des hypothèses liées à la variabilité spatiale des épaisseurs de sol et des déficits en eau. Ces hypothèses sont étudiées à l'aide d'un modèle bi-couches à base mécaniste : TOPKAPI. Différentes distributions spatiales d’épaisseurs de sol sont générées; elles montrent la sensibilité du modèle à la nature (distribution aléatoire ou distribution corrélée) et aux propriétés (variance en particulier) de la distribution. Les valeurs des paramètres ajustés sur le sous-bassin de Saumane (101 km2), en particulier la conductivité hydraulique Ks, sont modifiées lorsqu’on introduit une variabilité des épaisseurs de sol. Elles se rapprochent de leur estimation sur le terrain. La connaissance de la variabilité temporelle et spatiale des épaisseurs de sols revêt donc une grande importance, et doit motiver par la suite une exploration plus systématique. Ce travail permet de préciser les apports et les conditions d'applications des modèles pluie-débit spatialisés dans un contexte de prévision : apport de la mesure radar de la pluie, protocoles de calage des modèles, importance de l'initialisation des stocks hydriques et des déficits en eau, prise en compte des organisations spatiales de ces stocks ou déficits dans les formations superficielles. Cette analyse demande à être étendue à d'autres types de bassins méditerranéens : bassins sédimentaires de la plaine littorale, bassins karstiques.

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Valy, Janique. "Croissance urbaine et risque inondation en Bretagne." Phd thesis, Université Rennes 2, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00624646.

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Abstract:

L'occupation des plaines inondables par le bâti est un phénomène ancien mais qui s'est fortement accru à la fin du XXème siècle. Les plaines d'inondation françaises ne dérogent pas à cette règle et ce malgré la mise en place de réglementations. La Bretagne a subi ces vingt dernières années plusieurs événements hydroclimatiques exceptionnels qui ont touché de nombreux secteurs urbanisés notamment dans les communes périphériques de Rennes, les centres urbains de l'axe de la Vilaine et ceux du littoral. Cette succession d'événements a déclenché une réflexion sur le risque inondation à l'échelle régionale. Elle a également montré la vulnérabilité de certains espaces urbains, remettant en cause les logiques d'aménagement du territoire, notamment à proximité des agglomérations à forte croissance. Ces extensions urbaines, étudiées à l'échelle communale et infra-communale dans le cadre de cette thèse, s'organisent à partir d'un état initial plus ou moins vulnérable. Elles sont questionnées au regard de la réglementation et des contraintes climatiques. Les secteurs retenus sont donc Quimper et trois communes appartenant à l'agglomération rennaise. Une fois la zone inondable délimitée, la croissance urbaine communale est analysée grâce à une approche historique (implantation et évolution des centres anciens) et par une analyse des croissances urbaines au XXème et XXIème siècles. Cette approche permet ainsi de déterminer les trajectoires communales d'occupation spatiale notamment dans les plaines alluviales. L'analyse permet alors de dégager les logiques de croissance urbaine et de constater l'aggravation du risque. Pour comprendre les trajectoires urbaines dans les secteurs à risque, des projets urbains spécifiques ont été étudiés. Cette analyse permet d'appréhender précisément les enjeux résultants de l'urbanisation mais également de connaître l'attitude des porteurs de projets (en l'occurrence des élus locaux) face à l'inondation qu'elle soit passée ou qu'elle survienne durant la réalisation du secteur urbain. Il en ressort que l'adaptation au risque se traduit souvent par une prise en compte a minima de celui-ci et qu'il n'est que peu intégré dans les projets d'aménagement lors de leur conception ou de leur mise en place

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Bouchenafa, Walid. "Modélisation des inondations en tunnel en cas de crue de la Seine pour le Plan de Protection des Risques Inondations de la RATP (PPRI)." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2338/document.

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Abstract:

La crue de 1910 de la Seine a eu une incidence directe sur le fonctionnement des différents réseaux (réseau électrique, assainissement des eaux usées, transport, eau potable). Le réseau RATP a été particulièrement atteint dans son fonctionnement. Les dommages qu’une crue centennale pourrait engendrer aujourd’hui risquent d’être plus importants encore car le réseau actuel est plus vulnérable du fait des nombreux équipements électriques et informatiques qu’il comporte. La majorité des émergences (les entrées d’eau) de la RATP est située en zone inondable. Lors d’une crue majeure de la Seine, les écoulements dus aux inondations se propagent directement dans la partie souterraine et centrale du réseau (Métro et RER) par le biais de ces émergences. Cette thèse s'intéresse à la simulation hydrodynamique des écoulements dans le réseau RATP en utilisant le logiciel MIKE URBAN dédié à la modélisation des réseaux d’assainissement. Cette modélisation nécessite une bonne connaissance de l’origine des écoulements pour mieux les prendre en compte. En effet, le réseau RATP est inondé par les eaux superficielles et les eaux d’infiltration. Afin de mieux quantifier les volumes entrants dans le réseau, un modèle physique d’une bouche de métro type a été réalisé. Les résultats des essais physiques ont permis de valider un modèle numérique qui caractérise les écoulements autour d’une bouche de métro et quantifie les volumes entrants. Cela a permis également de proposer une formule théorique de débit tenant compte de la géométrie d’une bouche de métro. Les écoulements par infiltration sont quant à eux modélisés en fonction de la charge de la nappe et validés avec des mesures in situ. Ce travail de recherche a comme objectif d’améliorer et valider un modèle de simulation. Il s’agit de mettre en œuvre un outil opérationnel d’aide à la décision qui permettra à la cellule inondation de la RATP de bien comprendre le fonctionnement de son réseau afin d’améliorer son plan de protection contre le risque inondation
The 1910 flood of the Seine had a direct impact on the functioning of the different networks (Electricity network, sewerage, transport, water distribution). The RATP network was particularly affected in its functioning. The damage that centennial flood could cause today may be even greater because the current network is more vulnerable because of the numerous electrical and computer equipment that it comprises. The majority of the emergences (The water ingress) of the RATP is located in flood areas. During a major flooding of the Seine, the flows due to the floods propagate directly into the underground and central part of the network (Metro and RER) through these emergences. This thesis is interested in a hydrodynamic simulation by MIKE URBAN, Model used to model the RATP network due to its MOUSE engine developed by DHI for the sewerage networks. This work also presents the results obtained on a physical model of a subway station. The experimental data were used to model water ingress within the RATP network from the subway station. Network protection against infiltration requires a thorough knowledge of underground flow conditions. Infiltrations through the tunnels are estimated numerically. The aim of this research is to improve and validate a simulation model. It is a question of implementing an operational decision support tool which will allow the flood cell of the RATP to understand the functioning of its network in order to improve its flood risk protection plan

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Renard, Florent. "Le risque pluvial en milieu urbain : de la caractérisation de l'aléa à l'évaluation de la vulnérabilité : le cas du Grand Lyon." Lyon 3, 2010. https://scd-resnum.univ-lyon3.fr/out/theses/2010_out_renard_f.pdf.

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Abstract:

Le milieu urbain et son imperméabilisation associée conduisent à transporter des quantités d’eau de pluie de plus en plus considérables. Ces eaux ruisselées provoquent un accroissement des volumes et des débits de pointe dans le système d’assainissement. Cet excédent d’eau occasionne des inondations chroniques et sévères. La question du risque pluvial fait ainsi partie des enjeux notoires de la ville. Sa maîtrise est indispensable pour permettre un développement durable du milieu urbain. Cette thèse répond à deux objectifs majeurs. Le premier, fondamental, améliore la connaissance de la pluie sur le Grand Lyon. Le second, plus tourné vers l’opérationnalité, vise à approfondir les relations entre les types de pluies et les débordements, ainsi qu’à apporter des solutions méthodologiques et pratiques en vue de l’évaluation de la vulnérabilité urbaine. L’amélioration de la connaissance de l’aléa pluvial du Grand Lyon nécessite le recours à plusieurs échelles temporelles et spatiales. L’accent a ici été mis sur une caractérisation à l’échelle locale, peu étudiée jusqu’à présent sous la forme d’une approche climatique et météorologique. Cette étude repose sur l’usage de deux outils complémentaires : le réseau de mesure au sol et le radar météorologique. En complément, l’étude globale de la distribution des débordements a montré la nécessité de connaître d’une manière précise les différents enjeux du territoire et d’en estimer la vulnérabilité. Ces cartes de vulnérabilités, couplées avec des zonages d’aléas préexistants, permettent une lecture des risques associés plus fine qui rend ainsi plus aisée la décision des gestionnaires du territoire de l’agglomération urbaine de Lyon
The urban environment and its associated sealing lead to collect and transport quantities of rainwater increasingly significant. These surface water flows cause increasing volumes and peak in the wastewater system. This excess water causes chronic and severe floods. The question of rainfall risk is thus part of the issues of the city. His management is essential to enable sustainable development of urban areas. This PhD has two major objectives. The first one, fundamental, is to enhance the knowledge of the rain in the Greater Lyon. The second, more forward-operability oriented, aims to develop relations between the types of rains and overflows, and provide solutions and practical methodology for assessing urban vulnerability. Improving the knowledge of the storm hazard of Greater Lyon requires multiple temporal and spatial scales. The focus here has been on a characterization at the local scale, not enough studied until now as in a climate and weather approach. This study is based on the use of two complementary tools: the network of ground measurements and weather radar. These first results obtained using the network of ground measurements were compared with observations from the weather radar. This improved knowledge of the rain has helped to identify risks and their consequences on the sewerage system by a junction with the overflows. Vulnerability maps, coupled with existing zoning of hazards, provide a reading of risks which makes the decision easier for land managers in the Greater Lyon. This approach is innovative because the reflections on the risk of pluvial origin were previously based solely on the only maps of hazards

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Segretier, Wilfried. "Approche évolutionnaire et agrégation de variables : application à la prévision de risques hydrologiques." Thesis, Antilles-Guyane, 2013. http://www.theses.fr/2013AGUY0673/document.

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Abstract:

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans la lignée des approches de modélisation hydrologiques prédictives dirigées par les données. Nous avons particulièrement développé leur application sur le contexte difficile des phénomènes de crue éclairs caractéristiques des bassins versants de la région Caraïbe qui pose un dé fi sé.curi taire. En envisageant le problème de la prévision de crues comme un problème d'optimisation combinatoire difficile nous proposons d'utiliser la notion de métaneuristiques, à travers les algorithmes évolutionnaire notamment pour leur capacité à parcourir efficacement de grands espaces de recherche et fi fournir des solutions de bOlIDe qualité en des temps d'exécution raisonnables. Nous avons présenté l'approche de prédiction AV2D : Aggregate Variable Data Driven dom le concept central est la notion de variable agrégée. L'idée sous-jacente à ce concept est de considérer le pouvoir prédictif de nouvelles variables définies comme le résultat de fonctions tatistiques, dites d'agrégation calculées sur de donnée' correspondant à des périodes de temps précédent uo événem nt à prédire. Ces variable sont caractérisées par des ensembles de paramètres correspondant a leur pJ:opriétés. Nous avons imroduitle variables agrégées hydrométéorologiques permettant de répondre au problème de la classification d événements hydrologiques. La complexité du parcours de l'espace de recherche engendré par les paramètres définissant ces variables a été prise en compte grâce à la njse en oeuvre d'un algorithme évolutionnaire particulier dont les composants ont été spécifiquement définis pour ce problème. Nous avons montré, à travers une étude comparative avec d'autres approches de modélisation dirigées par les données, menée sur deux cas d'études de bassins versant caribéens, que l'approche AV2D est particulièrement bien adaptée à leur contexte. Nous étudions par la suite les bénéfices offerts par les approches de modélisation hydrologiques modulaires dirigées par les données, en définissant un procédé de division en sous-processus prenant en compte les caractéristiques paniculières des bassins versants auxquels nous nous intéressons. Nou avons proposé une extension des travaux précédents à travers la définition d'une approche de modélisation modulaire M2D: Spatial Modular Data Driven, consistant à considérer des sous-processus en divisant l'ensemble des exemples à classifier en sous-ensembles correspondant à des comportements hydrologiques homogènes. Nous avons montré à travers une étude comparative avec d autres approches dU'igées par les données mises en oeuvre sur les mêmes sous-ensembles de données que celte approche permet d améliorer les résultats de prédiction particulièrement à coun Lenne. Nous avons enfin proposé la modélisation d un outil de pi
The work presented in this thesis is in the area of data-driven hydrological modeling approaches. We particularly investigared their application on the difficult problem of flash flood phenomena typically observed in Caribbean watersheds. By considering the problem of flood prediction as a combinatorial optimization problem, we propose to use the notion of Oleraheuristics, through evolutionary algorithms, especially for their capacity ta visit effjciently large search space and to provide good solutions in reasonable execution times. We proposed the hydrological prediction approach AV2D: Aggregate Variable Data Driven which central concept is the notion of aggregate variable. The underlying idea of this [concept is to consider the predictive power of new variables defined as the results of statistical functions, called aggregation functions, computed on data corresponding ta time periods before an event ta predict. These variables are characterized by sets of parameters corresponding ta their specifications. We introduced hydro-meteorological aggregate variables allowing ta address the classification problem of hydrological events. We showed through a comparative study on two typical caribbean watersheds, using several common data driven modelling techniques that the AV2D approach is panicul.rly weil fitted ta the studied context. We also study the benefits offered by modulaI' approaches through the definition of the SM2D: Spatial Modular DataDriven approach, consisting in considering sub-processes partly defined by spatial criteria. We showed that the results obtained by the AV2D on these sub-processes allows to increase the performances particularly for short term prediction. Finally we proposed the modelization of a generic control tool for hydro-meteorological prediction systems, H2FCT: Hydro-meteorological Flood Forecasting Control 1'001

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Aviotti, Audrey. "Contribution à la caractérisation de la vulnérabilité de l'habitat individuel face à l'inondation : vers un outil d'autodiagnostic." Phd thesis, Paris, ENMP, 2011. https://pastel.hal.science/pastel-00687154.

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Abstract:

La fréquence des évènements naturels, l'augmentation du coût de la sinistralité et les conséquences socio-économiques affectant les particuliers et leurs biens sont autant d'indicateurs qui amènent les pouvoirs publics et la profession de l'assurance à s'orienter vers une meilleure connaissance de la vulnérabilité de l'habitat face au risque inondation ceci dans un contexte où la politique publique de prévention est en évolution. De par leur appartenance aux valeurs de l'économie sociale, les Mutuelles d'Assurance Niortaises, accompagnées des Collectivités Territoriales ont chargé un centre de recherche appliquée à la prévention des risques à la personne, CALYXIS, d'une étude prospective sur cette problématique. Cette thèse présente la démarche de conception d'un outil d'évaluation et s'interroge sur les modalités de déploiement et d'appropriation de ce dernier. La démarche présentée se positionne selon une " approche horizontale " du point de vue de la sphère publique et de la sphère privée et vise à répondre aux besoins de l'intérêt général en responsabilisant les particuliers à la prévention et en favorisant une " approche verticale ". Elle repose sur une méthode de conception d'un autodiagnostic permettant l'identification, la qualification et la réduction des vulnérabilités de l'habitat des particuliers aux inondations. Sur la base d'un apport de connaissances scientifiques et techniques d'experts en assurance complété d'enquêtes de terrain et d'une étude expérimentale des dossiers sinistres inondation CatNat, le travail de modélisation de notre objet d'étude a abouti à un inventaire de facteurs " intrinsèques " et " extrinsèques " pouvant aggraver ou diminuer les dommages à l'échelle micro-économique. La variabilité de ces indicateurs aide à établir des profils de vulnérabilité pour lesquels nous définissons des plans d'actions. Cette démarche doit renforcer d'une part, le positionnement du particulier dans la gestion du risque inondation et d'autre part le positionnement des pouvoirs publics et de la profession de l'assurance dans leur intégration de nouvelles connaissances et leur participation à l'orientation des changements en cours
In France, as in many other countries, the framework for public prevention policy is changing. The increasing frequency of natural disasters, the consequent rise in loss ratios and the socio-economic impact on individuals and their property are all factors that have prompted government and the insurance industry to deepen their understanding of the vulnerability of households to flooding. As a demonstration of their commitment to socio-economic values, the Mutuelles d'Assurance Niortaises (an association of French insurance companies), in collaboration with local authorities, appointed CALYXIS (a European research centre specialised in risk prevention) to carry out a prospective study. This thesis describes the process undertaken by CALYXIS for the design of an assessment tool (like a "Serious Game"), and investigates its deployment modalities and questions of ownership. From the point of view of public and private spheres of activity it takes a 'horizontal' approach; at the same time it aims to meet the needs of the general public by empowering households in the area of prevention through the promotion of a 'vertical' approach. It proposes a design for a self-diagnostic method which makes it possible to identify, describe and reduce the vulnerability of households to flooding. The work is based on scientific and technical contributions from insurance experts, complemented by fieldwork and an experimental study of flood claim files from CatNat (CATastrophes NATurelles, a French organisation that monitors natural disasters). The result of this modelling is an inventory of 'intrinsic' and 'extrinsic' factors, which exacerbate or reduce damage at the micro-economic level. Variability in these factors is used to draw up vulnerability profiles that are used to define action plans. The aim of the approach is, on the one hand, to strengthen the position of the individual in managing flood risk, and on the other hand, to improve the ability of government and the insurance industry to integrate new knowledge and inform the direction they take in the development of current policy

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Aviotti, Audrey. "Contribution à la caractérisation de la vulnérabilité de l'habitat individuel face à l'inondation : vers un outil d'autodiagnostic." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00687154.

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Abstract:

La fréquence des évènements naturels, l'augmentation du coût de la sinistralité et les conséquences socio-économiques affectant les particuliers et leurs biens sont autant d'indicateurs qui amènent les pouvoirs publics et la profession de l'assurance à s'orienter vers une meilleure connaissance de la vulnérabilité de l'habitat face au risque inondation ceci dans un contexte où la politique publique de prévention est en évolution. De par leur appartenance aux valeurs de l'économie sociale, les Mutuelles d'Assurance Niortaises, accompagnées des Collectivités Territoriales ont chargé un centre de recherche appliquée à la prévention des risques à la personne, CALYXIS, d'une étude prospective sur cette problématique.Cette thèse présente la démarche de conception d'un outil d'évaluation et s'interroge sur les modalités de déploiement et d'appropriation de ce dernier. La démarche présentée se positionne selon une " approche horizontale " du point de vue de la sphère publique et de la sphère privée et vise à répondre aux besoins de l'intérêt général en responsabilisant les particuliers à la prévention et en favorisant une " approche verticale ". Elle repose sur une méthode de conception d'un autodiagnostic permettant l'identification, la qualification et la réduction des vulnérabilités de l'habitat des particuliers aux inondations. Sur la base d'un apport de connaissances scientifiques et techniques d'experts en assurance complété d'enquêtes de terrain et d'une étude expérimentale des dossiers sinistres inondation CatNat, le travail de modélisation de notre objet d'étude a abouti à un inventaire de facteurs " intrinsèques " et " extrinsèques " pouvant aggraver ou diminuer les dommages à l'échelle micro-économique. La variabilité de ces indicateurs aide à établir des profils de vulnérabilité pour lesquels nous définissons des plans d'actions. Cette démarche doit renforcer d'une part, le positionnement du particulier dans la gestion du risque inondation et d'autre part le positionnement des pouvoirs publics et de la profession de l'assurance dans leur intégration de nouvelles connaissances et leur participation à l'orientation des changements en cours.

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Laganier, Olivier. "Un couplage de modèles hydrologique et hydraulique adapté à la modélisation et à la prévision des crues à cinétique rapide – Application au cas du bassin versant du Gardon (France)." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2014. http://www.theses.fr/2014EMSE0749/document.

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Abstract:

Les bassins versants du pourtour méditerranéen français sont touchés par des pluies parfois intenses et à fort cumuls, qui peuvent engendrer des crues à cinétique rapide. Les derniers exemples majeurs en date sont ceux de l’Aude en 1999, du Gard en 2002 et du Var en 2010, dont les conséquences furent dramatiques. Ces travaux de thèse visent à évaluer une approche de modélisation complémentaire aux outils dont disposent déjà les Services de Prévision des Crues pour la prévision des crues à cinétique rapide : le couplage de modèles hydrologique et hydraulique, qui est a priori adapté pour la modélisation à l’échelle des grands bassins méditerranéens, de superficies supérieures à 1 000 km² (Ardèche, Cèze, Gardon, Vidourle…). Des éléments de réponses aux 4 questions suivantes sont recherchés : 1) le couplage est-il adapté pour la modélisation des débits atteints lors d’évènements passés, d’importance intermédiaire ? 2) le couplage est-il performant pour la modélisation des débits, cotes atteintes, et extension d’inondation, observés lors d’un épisode majeur? 3) comment envisager d’améliorer la modélisation des apports latéraux non-jaugés au modèle hydraulique, tout en adoptant une démarche adaptée à la prévision ? 4) le couplage est-il performant en prévision ? Le couplage employé combine le modèle hydrologique SCS-LR de la plateforme ATHYS (Bouvier et al., 2004), et le code de modélisation hydraulique 1D MASCARET (EDF-CETMEF, 2011). Il est appliqué au bassin versant du Gardon (2 040 km²), dans le sud de la France
The French catchments around the Mediterranean Sea are affected by intense rains, which can cause fast and flash floods. The last major events are the one of the Aude river in 1999, of the Gard area in 2002, and of the Var area in 2010, whose consequences were tragic. This PhD intends to assess a modeling strategy complementary to the tools that are already used by the regional flood warning services: the coupling of hydrologic and hydraulic models, which is a priori well-adapted for the modelling of catchments of large-scale areas (larger than 1 000 km²) around the Mediterranean Sea (such as the ones of the Ardèche river, the Cèze river, the Vidourle river, the Gardon river…). The works aim at bringing elements of responses to the following questions: 1) is the coupling adapted to the modelling of floods hydrographs of past events of moderate importance? 2) in case of an extreme event (like in September 2002), is the coupling effective for the modelling of discharges, of water levels, and of flood extension? 3) how can we improve the modelling of ungauged lateral inflows to the hydraulic model, while applying a method adapted to forecasting? 4) Is the coupling efficient at forecasting? The coupling used combines the SCS-LR hydrologic model of the ATHYS platform (Bouvier et al., 2004), and the MASCARET 1D hydraulic model (EDF-CETMEF, 2011). It is applied to the Gardon river basin (2 040 km²), in the South of France

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Ribstein, Pierre. "Modèles de crues et petits bassins versants au Sahel." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1990MON20019.

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Les fortes crues des petits bassins saheliens se caracterisent par une preponderance du ruissellement superficiel par rapport aux autres types d'ecoulements (ecoulement retarde, ecoulement de base). Cette caracteristique peut s'expliquer par l'homogeneite des formes des fortes pluies, mais aussi par l'absence de nappe souterraine proche de la surface et par les particularites des organisations pelliculaires de l'horizon superficiel du sol. Ces differents facteurs font du sahel une region ideale pour l'application du concept d'hydrogramme unitaire, avec comme objectif l'analyse et la predetermination des fortes crues. Plusieurs modeles fondes sur la technique de l'hydrogramme unitaire sont presentes. Ils se differencient par l'expression analytique de la fonction de production et par la methode d'identification de la fonction de transfert. Ces modeles sont appliques aux donnees de huit petits bassins versants de superficie inferieure a 100 km#2. Cette application permet de delimiter le domaine de validite de ce type de modelisation. Une methode de predetermination de crues sur des bassins non jauges est proposee. Les hypotheses de base de cette methode sont confirmees par des resultats de la modelisation

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Argence, Sébastien. "Prévisibilité de précipitations intenses en Méditerranée : impact des conditions initiales et application aux inondations d'Alger de novembre 2001." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451051.

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Abstract:

Malgré l'amélioration constante des modèles de prévision opérationnelle, certains événements demeurent difficilement prévisibles, même à courte échéance. Dans ces cas, la qualité de la prévision dépend fortement de celle des conditions initiales qui lui sont fournies. Dans ce contexte, il apparaît essentiel d'améliorer des méthodes existantes et d'en développer de nouvelles afin de prendre au mieux en compte les incertitudes liées aux conditions initiales, en particulier pour la prévision d'événements intenses tels que les fortes pluies qui touchent régulièrement le bassin Méditerranéen. L'impact d'incertitudes aux conditions initiales sur la prévision de la dite “supertempête” d'Alger (novembre 2001) a été examiné au travers de simulations haute résolution réalisées avec le modèle Méso-NH. Ce cas était caractérisé par la présence d'un profond thalweg d'altitude associé à une cyclogenèse intense. Il a été montré qu'une faible perturbation initiale de la profondeur du thalweg d'altitude (et de l'intensité de l'anomalie positive de tourbillon potentiel associée) pouvait se propager et s'intensifier durant la simulation, impactant alors la prévision du cyclone de surface. Une étude détaillée des conditions de développement de la convection profonde dans chaque expérience a montré que les perturbations de petites échelles observées sur les champs de précipitations étaient directement liées à la prévision du cyclone et donc aux perturbations initiales. Dans une seconde partie, l'influence de corrections de tourbillon potentiel sur la prévision du même cas d'étude a été examinée. A l'aide du modèle opérationnel Français ARPEGE, nous avons montré que la prévision démarrant de l'analyse opérationnelle du 9 novembre 2001 à 1200 UTC n'était pas capable de reproduire le cycle de vie et le creusement de la dépression de surface. Des corrections locales de tourbillon potentiel guidées par des observations satellites issues du canal vapeur d'eau de Meteosat 7 ont conduit à une amélioration significative de la prévision du minimum dépressionnaire et des précipitations associées. A l'aide de simulations très haute résolution (2 km) Méso-NH et de l'utilisation de l'approche dite modèle-vers-satellite, nous avons montré que l'impact des modifications initiales était particulièrement positif lors des périodes de forte activité convective précédent celles de précipitations intenses.

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Finaud-Guyot, Pascal. "Modélisation macroscopique des inondations fluviales et urbaines : Prise en compte des écoulements directionnels et des échanges lit majeur - lit mineur." Phd thesis, Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20142.

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Abstract:

Les approches 1D sont valides pour la modélisation des écoulements en rivière tant qu'ils peuvent être négligés dans la plaine d'inondation. Quand ces approximations sont invalides, il est fait appel aux modèles 1D à casiers ou aux modèles 2D. Dans le premier cas, les transferts de quantité de mouvement sont toutefois négligés. Pour la modélisation 2D des écoulements en rivière, un maillage précis du lit mineur doit être réalisé pour une prise en compte correcte de sa topographie. Le maillage est donc composé de mailles de petite taille et le pas de temps de calcul doit donc être réduit pour garantir la stabilité du schéma numérique. Une méthode alternative consiste à coupler les modèles 1D et 2D. Ces modèles 1D-2D ne sont généralement pas complètement satisfaisant dans la mesure où seuls les transferts de masse entre les modèles sont pris en compte. Dans le logiciel proposé SW12D, le couplage est réalisé en incluant le modèle 1D dans le 2D et en prenant en compte les transferts de masse et de quantité de mouvement. Ce formalisme permet une réduction considérable du nombre de mailles, en comparaison à un maillage 2D classique, et par conséquent de la durée de simulation. Des tests numériques ainsi que des exemples sur topographie réelle ont été réalisés avec un modèle 2D classique et SW12D. L'approche proposée représente correctement les pertes de charge dues à la sinuosité de l'écoulement ainsi que les court-circuits de méandre. Par ailleurs, les résultats sont suffisamment précis pour des applications d'ingénierie courante et obtenus avec un temps de calcul réduit. Cela constitue une amélioration significative par rapport aux modèles 1D et 2D
One-dimensional approaches prove to be efficient in river flow modelling as long as overbank flow can be neglected. When such approximation cannot be made, one-dimensional cell-based or two-dimensional models are used. However, in the first case, the momentum transfer, essential to a correct representation of phenomena such as meander shortcuts, is neglected. For 2D river flow modelling, a precise meshing of the river bed is required to correctly take the topography into account. The mesh close to the river bed is therefore composed of small cells and the simulation timestep has to be reduced to insure the numerical scheme stability. An alternative approach consists in coupling 1D and 2D models. Existing 1D-2D models prove not to be satisfactory in the general case, since only mass transfer are taken into account, neglecting momentum transfer. In the proposed approach, the coupling is performed by including a 1D model into the 2D model and providing a full transfer of both mass and momentum. This formalism allows for drastic reduction in the number of cells in comparison with a 2D meshing, and thus a substantial reduction of computation time. Numerical test cases as well as real-world application examples have been carried out for both a classical 2D and the proposed 1D-2D approaches. The proposed approach correctly represents the head loss due to channel bends as well as meandering shortcuts phenomena and provides good enough results for engineering applications with a reduced computational time. This is therefore a substantial improvement compared to both classical 1D and 2D models

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Saint-Martin, Clotilde. "Prise en compte des vulnérabilités territoriales dans l'avertissement des crues rapides : vers une amélioration de la méthode AIGA." Thesis, Montpellier 3, 2018. http://www.theses.fr/2018MON30061/document.

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Abstract:

Anticiper les inondations constitue un enjeu majeur pour les communes exposées aux crues car c’est sur cette anticipation que repose l’ensemble de la chaîne d’alerte, garante de la sécurité des personnes et des biens. Si un système de suivi du risque de dommages liés aux crues est disponible pour un cinquième du réseau hydrographique français, les petits cours d’eau composant les quatre cinquièmes restants ne font pas partie du dispositif de suivi temps réel du ministère en charge de l’écologie, appelé « Vigicrues ». Or il s’agit également des cours d’eau les plus concernés par le phénomène de crues rapides, pour lesquelles l’anticipation joue un rôle crucial en gestion de crise. Voilà pourquoi début 2017, Vigicrues a été complété par un service automatique d'avertissement des crues appelé Vigicrues Flash. Ce système permet de fournir en temps réel une information sur l’intensité de la crue des cours d’eau pour 10 000 communes françaises.Même si ce nouveau service constitue un réel progrès pour les communes jusqu’alors dépourvues de système d’anticipation, la méthode AIGA qui constitue le cœur de Vigicrues Flash possède certaines limites. L’une d’entre elles, est le fait que la méthode n’avertit que sur le niveau de rareté de la crue, sans tenir compte des enjeux présents. Or, pour générer un avertissement efficace, il est nécessaire de prendre en compte les conséquences potentielles de cette crue. Cette thèse a donc pour but de permettre l’estimation anticipée des dommages liés aux crues rapides, en particulier sur les bassins non jaugés. Pour cela, nous proposons une méthode d’estimation du risque de dommages fondée d’une part sur la qualification de l’intensité de l’aléa crue par la méthode AIGA et d’autre part sur la prise en compte de la vulnérabilité du territoire. Cette dernière a été construite à partir d’une approche bottom-up innovante, directement auprès de gestionnaires du risque. Le croisement de ces deux types d’informations a permis de fournir une première caractérisation du risque de dommages liés aux inondations sous la forme d’un indice de risque dynamique.En adaptant des tests de performances issus de la météorologie, nous avons pu évaluer notre indice par rapport à la méthode AIGA seule. Des informations sur les dommages déjà existantes (les arrêtés « CATNAT » issus de la BD GASPAR) ou spécifiquement collectées (la BD DamaGIS constituée pour cette thèse à partir d’informations présentes notamment sur les réseaux sociaux) constituent nos données de validation. Notre évaluation a porté sur 12 communes dans les Alpes-Maritimes, 69 dans le Gard et 28 dans le Var, et s’est faite de deux manières complémentaires : d’une part une évaluation en continue et exhaustive à partir des arrêtes CATNAT pris pour nos communes sur toute la période 1998-2016 ; et d’autre part une évaluation événementielle, mais à l’échelle infra-communale.Nos résultats montrent que le passage de la caractérisation de l’aléa à celle du risque améliore nettement la pertinence des avertissements émis, surtout à l’échelle infra-communale. Les dommages y sont mieux détectés, avec un taux moindre de fausse alertes. Cette thèse ouvre donc de réelles perspectives d’amélioration de la chaîne de l’alerte actuelle, permettant de mieux organiser la réponse des services de secours et de gestion de crise face à l’annonce de dommages potentiels liés aux crues rapides
Anticipating floods is a major challenge for communities at risk of flooding as the entire warning system – responsible for the safety of people and goods - relies on this anticipation. There is an existing monitoring system “Vigicrues” for flood damage for a fifth of the river network in France. But for four-fifths of this network, made of small rivers, no monitoring is available. Yet those rivers are the most affected by flash floods which especially require anticipation for crisis management purposes. This is why at the beginning of 2017, the Vigicrues system for flood monitoring has been completed with a new flood warning system called Vigicrues Flash. This system provides automatic information in real-time on flood severity of ungauged basins for 10 000 French communities.Even if this new system is a real innovation for communities with no monitoring at all, the AIGA method which is used in Vigicrues-Flash has some limits. The first one is that the warnings are only based on the assessment of flood severity. But estimating flood severity is not enough to issue efficient flood warnings. To be able to do so, taking into account potential flood losses is essential. The main goal of this work is to enable an anticipated estimation of flood related damage, especially for ungauged basins. We offer a method to assess the risk of flood related damage based on flood severity assessed by the AIGA method and a territorial vulnerability assessment. This last one has been built on a bottom-up approach developed with crisis managers. Putting together this data has enabled a first assessment of the risk of flood risk damage as a dynamic risk index.By adjusting performance testing used in the meteorology field, we have been able to evaluate our risk index and to compare the results with the AIGA method. In order to do so, we have used existing damage data (CATNAT from the GASPAR database) as well as a specific multisource database (using notably social media data) which has been put together as part of this study (DamaGIS). The evaluation process has been tested for 12 communities in the Alpes-Maritimes, 69 in the Gard and 28 in the Var department. Two types of evaluation have been performed: a first comprehensive one continuously with CATNAT data on the 1988-2016 period; and another one per flood event at a finer scale.Our results show that moving from hazard assessment to risk assessment has significantly increased the relevance of the warnings and mostly at a smaller scale than the community one. Though, there is a better detection of flood related damage as the false alarm rate has been significantly reduced. This PhD work offers promising prospects to improve the current French warning system for floods and enable a more efficient emergency response

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Nguyen, Quoc Son. "Application du modèle distribué événementiel SCS-LR pour la prévision des crues méditerranéennes : performances du modèle et variabilité spatiale des paramètres." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTG019/document.

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Abstract:

Les modèles pluie-débit sont des outils essentiels pour de nombreuses applications hydrologiques, notamment la prévision des crues. L’objet de cette thèse est d’examiner les performances d’un modèle événementiel distribué, dont l’intérêt est de résumer la représentation des processus à la phase de crue, et la condition initiale à un indice de saturation du bassin facilement observable ou accessible. Ce dernier dispense de modéliser la phase inter-crue, et simplifie la paramétrisation et le calage du modèle. Le modèle étudié combine une fonction de production type SCS et une fonction de transfert type lag and route, appliquées à une discrétisation du bassin en mailles carrées régulières.Le modèle est d’abord testé sur le bassin versant du Real Collobrier. Ce bassin méditerranéen est suivi depuis plus de 50 ans par l’IRSTEA, et dispose d’une exceptionnelle densité de mesures de pluies et de débits. Cet environnement favorable permet de limiter les incertitudes sur l’estimation des pluies et d’évaluer les performances intrinsèques du modèle. Dans ces conditions, les crues sont bien reconstituées à l’aide d’un jeu de paramètres unique pour l’ensemble des épisodes testés, à l’exception de la condition initiale du modèle. Celle-ci apparaît fortement corrélée avec l’humidité du sol en début d’épisode, et peut être prédéterminée de façon satisfaisante par le débit de base ou l’indice w2 fourni par le modèle SIM de Météo-France. Les performances du modèle sont ensuite étudiées en dégradant la densité des pluviomètres, et rendent compte du niveau de performances du modèle dans les cas que l’on rencontre le plus souvent. .La variabilité spatiale des paramètres du modèle est étudiée à l’échelle de différents sous-bassins du Real Collobrier. La comparaison a permis de mettre en évidence et de corriger un effet d’échelle concernant l’un des paramètres de la fonction de transfert. Les relations entre la condition initiale du modèle et les indicateurs d’humidités des sols en début d’épisode restent bonnes à l’échelle des sous-bassins, mais peuvent être significativement différentes selon les sous-bassins. Une seule relation ne permet pas de normaliser l’initialisation du modèle sur l’ensemble des sous-bassins, à une échelle spatiale de quelques km2 ou dizaines de km2. Dans le cas de l’indice d’humidité du sol w2, une explication possible est que cet indice ne prend pas en compte suffisamment finement les propriétés des sols. Enfin, la variabilité spatiale des paramètres du modèle est étudiée à l’échelle d’un échantillon d’une quinzaine de bassins méditerranéens de quelques centaines de km2, associés à des paysages et des fonctionnements hydrologiques divers. La comparaison montre qu’à cette échelle, le lien entre les indicateurs de saturation du bassin et la condition initiale peut rester stable par type de bassin, mais varie significativement d’un type de bassin à l’autre. Des pistes sont proposées pour expliquer cette variation.En conclusion, ce modèle événementiel distribué représente un excellent compromis entre performances et facilité de mise en œuvre. Les performances sont satisfaisantes pour un bassin donné ou pour un type de bassin donné. L’analyse et l’interprétation de la variabilité spatiale des paramètres du modèle apparaît cependant complexe, et doit faire l’objet du test d’autres indicateurs de saturation des bassins, par exemple mesures in situ ou mesures satellitaires de l’humidité des sols
Rainfall-runoff models are essential tools for many hydrological applications, including flood forecasting. The purpose of this thesis was to examine the performances of a distributed event model for reproducing the Mediterranean floods. This model reduces the parametrization of the processes to the flood period, and estimates the saturation of the catchment at the beginning of the event with an external predictor, which is easily observable or available. Such predictor avoids modelling the inter-flood phase and simplifies the parametrization and the calibration of the model. The selected model combines a distributed SCS production function and a Lag and Route transfer function, applied to a discretization of the basin in a grid of regular square meshes.The model was first tested on the Real Collobrier watershed. This Mediterranean basin has been monitored by IRSTEA for more than 50 years and has an exceptional density of rainfall and flow measurements. This favourable environment made it possible to reduce the uncertainties on the rainfall input and to evaluate the actual performances of the model. In such conditions, the floods were correctly simulated by using constant parameters for all the events, but the initial condition of the event-based model. This latter was highly correlated to predictors such as the base flow or the soil water content w2 simulated by the SIM model of Meteo-France. The model was then applied by reducing the density of the rain gauges, showing loss of accuracy of the model and biases in the model parameters for lower densities, which are representative of most of the catchments.The spatial variability of the model parameters was then studied in different Real Collobrier sub-basins. The comparison made it possible to highlight and correct the scale effect concerning one of the parameters of the transfer function. The catchment saturation predictors and the initial condition of the model were still highly correlated, but the relationships differed from some sub-catchments. Finally, the spatial variability of the model parameters was studied for other larger Mediterranean catchments, of which area ranged from some tenth to hundreds of square kilometres. Once more, the model could be efficiently initialized by the base flow and the water content w2, but significant differences were found from a catchment to another. Such differences could be explained by uncertainties affecting as well the rainfall estimation as the selected predictors. However, the relationships between the initial condition of the model and the water content w2 were close together for a given type of catchment.In conclusion, this distributed event model represents an excellent compromise between performance and ease of implementation. The performances are satisfactory for a given catchment or a given type of catchment. The transposition of the model to ungauged catchment is less satisfactory, and other catchment saturation indicators need to be tested, e.g. in situ measurements or satellite measurements of soil moisture

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Cernesson, Flavie. "Modèle simple de prédétermination des crues de fréquences courante à rare sur de petits bassins versants méditerranéens." Montpellier 2, 1993. http://www.theses.fr/1993MON20018.

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Abstract:

L'objectif de cette etude est de proposer a l'amenageur un outil susceptible de generer des scenarios de crues vraisemblables afin de simuler les risques courus par l'ouvrage projete. On vise a appliquer cette methode sur des petits bassins cristallins mediterraneens. La methode developpee au cours de ce travail est basee sur la simulation de hyetogrammes horaires sur une longue periode (mille ans, par exemple) puis sur la transformation de la pluie en debit grace a un modele pluie-debit a trois parametres. Nous sortons du cadre traditionnel, qui affecte la meme recurrence a l'ensemble des parametres descriptifs d'une crue de projet (debit de pointe et volume), en presentant une collection d'hydrogrammes qui serviront de base de calcul des amenagements: influence des champs d'inondation, laminage dans une retenue. . . Les resultats obtenus apres simulation du fonctionnement de l'amenagement, peuvent alors etre exploites de facon frequentielle. Les premiers resultats de l'extension de la methode qui consiste en la regionalisation des parametres des modeles sont encourageants

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Riad, Souad. "Typologie et analyse hydrologique des eaux superficielles à partir de quelques bassins versants représentatifs du Maroc." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-Riad.pdf.

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Abstract:

La gestion et l'utilisation adéquate des eaux superficielles nécessitent une connaissance des écoulements des bassins versants à aménager pour satisfaire les besoins en eau et pour prévenir les crues dévastatrices qui entraînent des dégâts humains et matériels occasionnés le long des cours d'eau. Cette gestion exige l'élaboration de méthodes adéquates afin d'appréhender les risques d'inondation et par la suite contribuer à un développement socio-économique durable. C'est pourquoi, il s'est avéré intéressant d'analyser le régime hydrologique des eaux superficielles de certains bassins versants représentatifs en zone semi-aride du Maroc. L'analyse et la connaissance des caractéristiques hydrologiques au sein des différents bassins versants situés dans des contextes géologiques et climatiques différentes fait appel à de nombreux outils statistiques et certaines techniques de la modélisation des écoulements superficiels. La démarche méthodologique adoptée, basée sur des approches différentes et complémentaires, a permis d'identifier diverses affinités entre les bassins versants étudiés, de dégager les facteurs intervenant dans la répartition du débit et dans la genèse des phénomènes de crues, de caractériser l'hydrodynamisme des eaux superficielles de chaque bassin versant et de procéder à la modélisation des eaux superficielles pour la simulation et la prévision des débits à l'exutoire du bassin. Le modèle de réseaux de neurones artificiels peut être utilisé comme outil de prévision pour évaluer les risques d'inondations dans le cadre de l'aménagement hydraulique. Cette nouvelle technique peut donc être applicable à d'autres systèmes hydrologiques pour une gestion prévisionnelle des ressources en eau de surface du climat semi-aride plus particulièrement en période de crue.

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Dissertations / Theses on the topic 'Inondations – Prévision'

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