Flash flood mitigation as a positive consequence of anthropogenic forcing on the groundwater resource in a karst catchment

The Mediterranean coastal region is prone to high-intensity rainfall events that are frequently associated with devastating flash floods. This paper discusses the role of a karst aquifer system in the flash floods of a Mediterranean river, the Lez river. Most of the Lez river watershed is located on karst terrains where interactions between surface water and groundwater take place. During extreme rainfall events, the presence of fractures and well-developed karst features in carbonate terrains enhances the infiltration processes and involves the concentration of the recharge into highly organized and permeable flow paths. The groundwater, therefore, quickly moves towards the natural outlets of the karst system. The influence of the Lez karst aquifer system on the associated river floods dynamics is analysed while considering the spatially distributed rainfall, as well as the time series of the groundwater level within the aquifer and of the Lez river discharge measured at various gauging stations. Special attention is given to the relative importance of the surface and underground processes involved in flash flood genesis. It is shown that the karst groundwater contributes to flash floods under certain conditions, while high-rate pumping within the karst aquifer, which generates significant drawdown, may mitigate flash floods under other conditions

Modèle simple de prédétermination des crues de fréquences courante à rare sur petits bassins versants méditerranéens

The goal of this experiment is to propose a tool susceptible to generate possible flood scenarios in order to simulate the risk ran by a projected piece of work. The goal is to apply this method to small Mediterranean crystalline watersheds. The method developed in this experiment is based on the simulation of hourly hyetograms over long periods (a thousand years, for example), then on the transformation of rainfall into flow using a rainfall-output model with three parameters. We are out of the traditional framework which affects the same recurrence to all parameters describing a flood (head output and volume), by presenting a series of hydrograms which will be the bases for calculating the projects: influence of flooding fields, lamination in a reservoir... The obtained results can be used in a sequential manner after simulation of the operation of the piece of work. The first results of the extension of the method, which is the regionalisation of the parameters, are promising. / L'objectif cette étude est de proposer à l'aménageur un outil susceptible de générer des scénarios de crues vraisemblables afin de simuler les risques courus par l'ouvrage projeté. On vise à appliquer cette méthode sur des petits bassins cristallins méditerranéens. La méthode développée au cours de ce travail est basée sur la simulation de hyétogrammes horaires sur longues périodes (mille ans, par exemple) puis sur la transformation de la pluie en débit grâce à un modèle de pluie-débit à trois paramètres. Nous sortons du cadre traditionnel, qui affecte la même récurrence à l'ensemble des paramètres descriptifs d'une crue de projet (débit de pointe et volume), en présentant une collection d'hydrogrammes qui serviront de base au calcul des aménagements : influence des champs d'inondation, laminage dans une retenue... Les résultats obtenus, après simulation du fonctionnement de l'aménagement, peuvent alors être exploités de façon fréquentielle. Les premiers résultats de l'extension de la méthode qui consiste en la régionalisation des paramètres des modèles sont encourageants

Modèle SHYPRE: Simulation de crues grâce à la modélisation pluie-débit

The SHYPRE model associates a stochastic generator of hourly hyetograms and a rain modelling in terms of flow. The simulation done over a thousand years provides " realistic " types of flood hydrograms. The results are compared to those of a classical hydrological survey of a design flood. The use of this method when dealing with transient hydraulic problems provides more pessimistic information than the classical method. / Le modèle SHYPRE associe un générateur stochastique de hyétogrammes horaires et une modélisation de la pluie en débit. La simulation effectuée, sur 1 000 années, génére les hydrogrammes de crues de forme "réaliste". Les résultats sont comparés à ceux de l'étude hydrologique classique de la crue de projet. En première approximation, les résultats sont comparables mais l'utilisation de cette information pour traiter un problème d'hydraulique transitoire aboutit à des informations plus pessimistes que celles d'un traitement classique d'une crue de projet unique

Augmentation de la capacité des barrages en service

Faced with water demand increase, it becomes essential to mobilize properly the resource to meet the demand, in quantity or in quality. Of course, new resources can be found to avoid waste, but it is better to improve existing resource management. Thus increasing dam storage capacity can be an interesting alternative to the building of new dams. To increase useful storage capacity, without decreasing safety, several technics are available. Mechanical systems like valves or gates could be put up. These quite classical systems require high surveillance and very regular maintenance. Inflatable rubber dams could be put on the dam weir. They sink automatically when upstream load increases. Finally, the last system, fusegates, is very recent and begins to be widely developped in France. Fusegates are put on the weir, they can rotate and tilt over during large floods. Before planning dam storage increase, it is necessary to know if addditional water resource can be mobilized and for what conditions. In this book is developped a method based on the continuous simulation of storage hydrologic and hydraulic working. / Face à l'augmentation des besoins en eau, bien mobiliser la ressource devient essentiel pour satisfaire les demandes, que ce soit en quantité ou en qualité. On peut bien sûr trouver de nouvelles ressources, mais pour éviter un gaspillage, il est préférable d'améliorer la gestion des ressources existantes. Ainsi l'augmentation de la capacité des barrages existants peut être une alternative intéressante à la construction de nouveaux ouvrages. Pour augmenter la capacité utile des retenues, sans en dégrader la sécurité, diverses techniques sont envisageables. Des organes mobiles tels que des clapets, des vannes ou des vannes secteurs peuvent être installés. Ces dispositifs, tout à fait classiques exigent une surveillance accrue et un entretien très régulier. En variante, des boudins gonflables peuvent être mis en place sur le déversoir du barrage. Ces boudins s'affaissent automatiquement lorsque la charge amont augmente. Enfin, le dernier système, les hausses fusibles, est un dispositif très récent et qui commence à être largement développé en France. On pose sur le déversoir, des hausses qui peuvent basculer lors des fortes crues. Avant d'envisager la rehausse d'une retenue, il est bien sûr primordial de savoir si une réserve d'eau supplémentaire peut être mobilisée et dans quelles conditions. Dans ce document est développée une méthode basée sur la simulation en continu du fonctionnement hydrologique et hydraulique de la retenue

Régionalisation en hydrologie : application au développement

Dans le but de générer des scénarios de crues de fréquence courante à rare grâce à un modèle pluie-débit, un modèle de génération de hyétogrammes horaires a été mis au point. Ce modèle stochastique est actuellement opérationnel sur quelques postes du BVRE du Réal Collobrier, et permet de générer des chroniques de pluies horaires sur de longues périodes (entre 1 000 et 10 000 ans). Le travail présenté concerne l'extension géographique d'application de ce modèle à la façade méditerranéenne. Il est nécessaire pour cela, de lier les paramètres à la seule information pluviométrique journalière afin de faciliter sa régionalisation. (Résumé d'auteur

Exemple d'application de la méthode du GRADEX sur un petit bassin versant méditerranéen

As an example, the GRADEX method is applied to a small well equipped watershed. This helps find its sensitivity for the evaluation of the peak flow. / A titre d'illustration, la méthode du Gradex est appliquée sur un petit bassin versant bien instrumenté. Ceci permet de préciser la sensibilité de la méthode sur l'estimation du débit de pointe

Etude du comportement hydrologique d'un petit bassin versant méditerranéen après la destruction de l'écosystème forestier par un incendie, premières analyses

The Rimbaud basin (149 ha) is part of an experimental study area near Toulon, SW France, in which hydrological data have been monitored since 1967. Following a fire which destroyed 85% of the vegetation cover (which varied from maquis scrub (interspersed with cork oak (Quercus suber) and young maritime pine (Pinus pinaster) trees) to dense chestnut (Castanea satival) stands) in 1990, runoff, flood frequency and rainfall data for the basin were compared with a hydrological model which simulated pre-fire conditions. There was a 25% increase in annual runoff, and an increased flood frequency despite a lower than average annual rainfall total. / Le cycle hydrologique du bassin versant du Rimbaud (Massif des Maures, France méditerranéenne) est suivi depuis 1967. En août 1990, un incendie de forêt a détruit 85% de la couverture végétale. Aprés une année d'observation du bassin incendié,l'étude présente les conséquences sur son comportement hydrologique. Deux résultats essentiels liés à la destruction de la végétation se dégagent : la production du bassin accuse un supplément d'écoulement qui atteint,sur le cycle hydrologique, 150mm. Ce supplément d'écoulement se manifeste essentiellement en hautes eaux, le processus de formation des crues est bouleversé. Certaines réponses de crue revêtent un caractère impulsionnel, en marge de l'hydrologie classique. Des évènements pluviométriques tout à fait banals ont généré au moins trois pointes de crue supérieures à l'estimation décennale basée sur la chronique antérieure à l'incendie

Detecting trend on ecological river status – how to deal with short incomplete bioindicator time series? Methodological and operational issues

Among the various parameters monitored in river monitoring networks, bioindicators provide very informative data. Analysing time variations in bioindicator data is tricky for water managers because the data sets are often short, irregular, and non-normally distributed. It is then a challenging methodological issue for scientists, as it is in Saône basin (30 000 km2, France) where, between 1998 and 2010, among 812 IBGN (French macroinvertebrate bioindicator) monitoring stations, only 71 time series have got more than 10 data values and were studied here. Combining various analytical tools (three parametric and non-parametric statistical tests plus a graphical analysis), 45 IBGN time series were classified as stationary and 26 as non-stationary (only one of which showing a degradation). Series from sampling stations located within the same hydroecoregion showed similar trends, while river size classes seemed to be non-significant to explain temporal trends. So, from a methodological point of view, combining statistical tests and graphical analysis is a relevant option when striving to improve trend detection. Moreover, it was possible to propose a way to summarise series in order to analyse links between ecological river quality indicators and land use stressors