Indications fournies par les modèles hydrologiques

Une fois émis les avis de crue éclair, Josef et Ana souhaitent vous parler des résultats des modèles de propagation des crues. Ils disposent d'un modèle distribué complexe pour le bassin de la Chance et utilisent un modèle semi-distribué pour le bassin central, qui inclut des apports globaux des deux affluents, le Mystère et l'Ouest.

Vous leur indiquez n'avoir jamais utilisé de modèles distribués et ne pas connaître leurs avantages et leurs inconvénients. Ana vous donne des renseignements importants à ce sujet pendant que Josef examine les hydrogrammes prévus :

  • « Les modèles globaux sont assez simples, le bassin y est traité comme une seule et même unité. Les entrées sont des moyennes hydrologiques et météorologiques à l'échelle du bassin. Les sorties d'un modèle global sont généralement des hydrogrammes à l'exutoire du bassin. Ces modèles exigent moins de données et moins de puissance de calcul que les méthodes plus modernes. »
  • « Les modèles distribués simulent en détail les caractéristiques hydrologiques et météorologiques en représentant les paramètres de chaque bassin sur des points de grille. » Elle énonce quelques aspects importants à retenir sur les modèles distribués :
  • Avantages
    • Ils représentent beaucoup mieux la variabilité de la réponse hydrologique dans le bassin
    • Ils sont plus proches de la réalité dans le cas de crues éclair
  • Inconvénients
    • Ils exigent plus de puissance de calcul que les modèles globaux
    • Ils ont davantage besoin de données d'entrée exactes, à haute résolution

  • « Dans cette approche, chaque cellule est dotée de paramètres qui permettent une estimation indépendante de l'écoulement. Le débit en tout point peut être estimé mathématiquement. L'un des inconvénients de la modélisation distribuée est qu'il faut entrer un grand volume de données pour chaque maille. S'il manque des données, il faut les estimer d'une manière ou d'une autre, ce qui introduit un facteur d'incertitude. C'est pourquoi l'approche distribuée n'est utilisée que pour le bassin de la Chance, où les observations sont nombreuses. »

Josef vous appelle pour discuter des hydrogrammes de prévision. « Commençons par les bassins du Mystère et de l'Ouest, qui seront les premiers à recevoir des précipitations. »

Mystère

Station hydrométrique sur le Mystère

Ouest

Hydrogramme prévu à la station sur l'Ouest. Selon la prévision du modèle global, l'écoulement augmente rapidement peu après 6 heures et atteint une crête légèrement inférieure au niveau critique de crue vers 14 heures. Il diminue ensuite rapidement jusqu'aux environs de 20 heures, puis recommence à augmenter assez vite. L'écoulement atteint un pic proche du niveau de crue vers 38 heures, puis diminue régulièrement pendant le reste de la période de prévision.

Fond de carte

Croquis du bassin central et des bassins de la Chance, du Mystère et de l'Ouest, avec les cours d'eau et affluents qui les traversent. Les bassins de la Chance, du Mystère et de l'Ouest s'étendent au nord et à l'ouest du bassin central, plus vaste. La ville de Chance se trouve sur la rivière du même nom, au centre du bassin, mais en amont d'un affluent important au sud. Le village Mystère se trouve sur la rivière du même nom, au centre du bassin. Le bassin de l'Ouest renferme une zone de coupe à blanc des forêts dans ses montagnes occidentales. Grande-Ville se trouve dans le centre-sud du bassin central, juste en aval du lieu où le Mystère et l'Ouest rejoignent le Grand-Fleuve.

Ana vous rappelle qu'il n'y a pas de mesures in situ dans le bassin du Mystère ; le modèle hydrologique global utilisé pour cet affluent a été étalonné avec des observations effectuées dans les bassins voisins. C'est, dit-elle, pratique courante dans ce SHN et dans d'autres Services hydrologiques de la région. Elle précise que, d'ordinaire, les prévisions du modèle ne sont pas aussi bonnes dans ce cas-là. Ana explique que l'étalonnage du modèle pour le bassin de l'Ouest repose en partie sur deux stations pluviométriques situées dans la partie sud, si bien que les précipitations moyennes dans le bassin présentent parfois un écart important et, comme dans le cas du Mystère, les prévisions du modèle pour l'Ouest comportent souvent d'assez grandes erreurs.

Question 1

Ana vous demande : « À votre avis, pourquoi voit-on un double pic d'écoulement ici ? Pourquoi le débit ne s'élève-t-il pas régulièrement jusqu'à un point culminant à la fin de la pluie ? Ce qu'on a dit sur les prévisions issues de modèles atmosphériques devrait vous aider à répondre. »


Le double pic semble dû aux deux épisodes distincts de précipitation, comme le prévoyait le modèle méso-échelle. La première vague de pluie attendue sur le bassin du Mystère, le bassin de l'Ouest et, éventuellement, certains secteurs du bassin de la Chance devrait être de courte durée, il s'écoulera assez de temps entre la fin de cet épisode et l'épisode suivant pour qu'une partie du ruissellement soit sortie du bassin d'ici là.

Vous déclarez que la situation semble s'aggraver sur le Mystère, le débit de pointe dépassant nettement le niveau de crue. Josef et Ana sont d'accord, ils s'inquiètent beaucoup des effets que ces débits élevés auront sur le Grand-Fleuve, et la populeuse Grande-Ville, plus tard dans la période de prévision. Ils étudient ensuite les hydrogrammes de prévision pour la Chance et le Grand-Fleuve.

Chance S1

Hydrogramme prévu à la station 1 sur la Chance. L'écoulement fluctue pendant les 16 premières heures environ avant d'augmenter régulièrement. Le débit de pointe est atteint vers 36 heures, à peu près au niveau critique de crue.

Chance S2

Hydrogramme prévu à la station 2 sur la Chance. L'écoulement fluctue pendant les 24 premières heures, puis augmente régulièrement jusqu'à atteindre à peu près le niveau critique de crue vers 40 heures.

Grand-Fleuve S1

Hydrogramme prévu à la station 1 sur le Grand-Fleuve. L'écoulement fluctue pendant les douze premières heures, puis augmente de manière régulière et prononcée jusqu'à un pic d'environ 12,0 m, légèrement au-dessus du niveau critique de crue, vers 50 heures.

Vous remarquez tous que la Chance et le Grand-Fleuve devraient atteindre ou dépasser le niveau critique de crue.

En conséquence, Josef et Ana émettent des avis de crue de niveau 1 pour le Mystère, la Chance et le Grand-Fleuve, qui pourraient déborder à la fin de la deuxième journée de la période de prévision.

Tableau des communiqués publics visant les conditions hydrologiques. Les bassins du Mystère et de l'Ouest ainsi que les zones situées au sud de l'affluent Sud dans le bassin de la Chance font l'objet d'un avis de crue éclair de niveau 1, ce qui signifie que des pluies abondantes pourraient déclencher une crue éclair. Les cours principaux du Mystère, de la Chance et du Grand-Fleuve font l'objet d'un avis de crue fluviale de niveau 1, ce qui signifie que les rivières et les fleuves pourraient sortir de leur lit.

Vous leur demandez s'ils devraient indiquer l'amplitude des crues attendues, d'autant que les hauteurs prévues sont proches du niveau record sur le Mystère.

Josef répond : « Étant donné l'efficacité médiocre, dans le passé, du modèle hydrologique utilisé pour ce bassin, je pense préférable de ne pas mentionner la possibilité d'une crue record. Nous en saurons beaucoup plus dans quelques heures, quand on verra avec quelle exactitude le modèle méso-échelle a prédit la première vague de précipitations à cet endroit. S'il faut diffuser des avis de niveau 2, ce qui sera sans doute le cas si les modèles météorologiques sont exacts, on pourra indiquer le niveau de crue auquel s'attendre. »