Reservoir level frequency estimation using stochastic approaches based on rainfall-runoff modelling: application to a fictive dam.
Estimation de la distribution de cotes de retenue par simulation stochastique pluie-débit. Cas d'un ouvrage fictif
Résumé
The impact of hydrological hazard on the reliability of hydraulic structures is difficult to take into account from the complexity of the phenomenon.A common dam design practice toward flood risk is to simulate the reservoir level reached for a design hydrograph. However, the most critical hydrological scenarios are highly variable from one catchment to another, and depend on the characteristics of the dam, the reservoir, the spillways, etc. These scenarios are characterised by multiple variables (peak, volume, initial level, etc.), thus making complex the estimation of their return period.The extreme floods estimation methods based on stochastic rainfall-runoff simulation generate a large number of floods with various dynamics. By coupling these methods with the hydraulic simulation of a dam, the distribution of maximum reservoir levels can be computed, from which design values can be extracted.Two simulation methods, SHYPRE and SCHADEX, have been applied to a virtual dam located on the Tech catchment (477 km², France) and coupled with the hydraulic simulation of the dam, allowing to compute the distribution of the reservoir levels up to the 10 000 years return period. Several variables were analysed to study the involved processes: peak flow, 24 and 72h flow, flood hydrographs, initial reservoir levels.These two approaches produce neighbouring estimates of extreme flood and reservoir quantiles, despite significant methodological differences. Design reservoir levels were finally compared to the traditional approach consisting of simulating the abatement of a design hydrograph.The advantage of these simulation methods is that they allow direct study of the structure response frequency distribution. The structure response depends on the dam functioning, its management and its probability of failure, which can be easily modelled. We can then study in an integrated manner, all operating scenarios of structure coupled to possible flood scenarios.
Les méthodes d'estimation de crues extrêmes basées sur la simulation stochastique génèrent un grand nombre de crues de dynamique variable. En couplant ces méthodes à une simulation hydraulique de l'aménagement étudié, on produit une distribution des cotes maximales atteintes dans la retenue, à partir de laquelle on extrait une cote de projet. Cet article présente deux méthodes de simulation développées en France, SHYPRE et SCHADEX, appliquées à un barrage virtuel situé sur le Tech (477 km², Pyrénées-Orientales) et couplées à une simulation hydraulique de l'aménagement, afin d'établir les distributions de cotes maximales atteintes jusqu'à une période de retour 10 000 ans. Ces deux approches sont comparées à une approche plus classique basée sur la détermination d'une crue de projet unique. Les résultats montrent que les deux méthodes par simulation conduisent à des estimations de débit et de cotes assez convergentes, en dépit d'importantes différences méthodologiques. La comparaison à l'approche classique montre que les résultats de cette dernière sont fortement tributaires des hypothèses que l'on peut faire sur l'estimation de la crue de projet. Les méthodes par simulation permettent d'avoir une approche plus exhaustive des configurations auxquelles sont soumis les barrages. Elles permettent ainsi de tester de multiples configurations probables et de fournir une aide à la décision quant au dimensionnement ou à la gestion de l'ouvrage.
Origine : Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte
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