Prédétermination des débits de crues extrêmes en sites non jaugés : régionalisation de la méthode par simulation SHYREG

Flood frequency estimation in ungauged sites based on simulation : regionalisation of the simulation-based method SHYREG

• Auteur / Autrice : Jean Odry
• Direction : Patrick Arnaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement. Hydrologie
• Date : Soutenance le 14/12/2017
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (France). Centre d'Aix-en-Provence
• Jury : Président / Présidente : Christophe Bouvier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Brigode, Anne-Catherine Favre Pugin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ludovic Oudin, Roger Moussa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inondations

Hydrologie

Mots clés libres

Hydrologie

Analyse fréquentielle des crues

Non jaugé

Régionalisation

Shyreg

Hydrology

Flood Frequency Analysis

Ungauged

Regionalisation

Shyreg

Résumé

L’estimation de l’aléa hydrologique en sites non jaugés présente un enjeu important pour la gestion des risques. La complexité du phénomène réside à la fois dans la nécessité d’avoir une approche multivariée (estimation de caractéristiques multiples des crues : durées, périodes de retour) qui propose une extrapolation raisonnable des événements. SHYREG est une méthode basée sur la simulation de scénarios de crues, qui présente ces avantages. Évaluée lors du projet ANR ExtraFlo, elle présente de bonnes performances en justesse et en stabilité lorsqu'elle est calée sur des données locales de débits. Cette méthode vise à estimer des débits de crue en tout point du territoire. Elle doit donc pouvoir être appliquée en site non jaugés.Le travail de thèse présenté ici se focalise sur le transfert de la méthode vers le non jaugé en s’intéressant aux valeurs des débits simulés mais aussi à leur cohérence. Tout d’abord, une révision du calage a permis de s’assurer de la cohérence des débits simulés le long d’un cours d’eau. Ensuite, l’application d’un large panel de méthodes de régionalisation a permis de déterminer que la régionalisation devait s’appuyer à la fois sur la structure spatiale et sur les caractéristiques physiographiques des bassins. Finalement, une méthode qui régionalise SHYREG simultanément à son calage a été retenue. Une comparaison avec d’autres approches régionalisées a mis en évidence la qualité du modèle développé.

Flood hazard estimation in ungauged sites presents a major challenge for risk management. The complexity of the phenomenon arises from both the need for a multivariate approach (estimation of different flood characteristics: peak flow, volume, duration ...), and for an approach which offers a reasonable extrapolation of extreme events. The SHYREG method is based on the simulation of flood scenarios and presents these benefits. It has been evaluated during the ANR ExtraFlo project. It showed good performance in both accuracy and stability when calibrated against local discharge data. However, weaknesses have been identified when implemented in ungauged sites.The objective of the present thesis is to develop the method in order to improve the SHYREG performances in ungauged sites. Two kinds of modifications were implemented. First, the calibration of the method in gauged sites was reviewed. The main idea was to integrate more data and to take more into account the coherence between simulated discharges in different sites. Then, diverse regionalisation schemes extracted from the scientific literature were considered. Their application demonstrated the necessity to exploit information from nearby sites and the physical properties of the catchments. Finally, a version which realises the regionalisation simultaneously to the calibration has been selected. Its comparison with other method showed the quality of this new version of SHYREG.