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SACFLOOD: Comment évolue le danger lié aux crues dans les Alpes?

 

A l’avenir, du fait de l’augmentation des précipitations, les crues devraient être plus fréquentes et intenses. Afin de pouvoir mieux évaluer les risques d’inondation et d’adopter des mesures ciblées, le projet s’est penché sur les rapports entre précipitations, capacité de stockage du sol et conditions d’écoulement.

Description du projet (projet de recherche terminé)

Le but du projet était d’identifier les bassins hydrographiques alpins susceptibles de réagir d’une manière étonnamment violente à une hausse des précipitations. Ces bassins hydrographiques stockent de grandes quantités d’eau et ont donc une réaction d’écoulement retardée. En revanche, si un drainage substantiel de ces réserves intervient dans les délais de formation des crues, les réactions d’écoulement deviennent bien plus fortes.

Méthodes

Plusieurs sources ont été surveillées dans le bassin hydrographique du Schächen. De plus, le comportement hydrologique des pentes et des zones de talus a été examiné. Par ce biais, nous avons identifié les zones qui réagissent aux chutes de pluie avec un degré d’atténuation variable. Il a été constaté que les pentes raides aux sols profonds ainsi que les zones de talus peuvent avoir une réponse d’écoulement considérablement retardée. Les mesures ont révélé d’importantes différences de la profondeur du socle rocheux entre les sites, jusqu’à 100 mètres de profondeur dans un site de talus.

Par ailleurs, des mesures ont été effectuées sur une pente de terre raide. Cette pente était associée à l’une des sources observées qui a son débit de crête uniquement après que la pluie a cessé. Des forages pour les mesures de la nappe phréatique ont été effectués dans le socle rocheux et des capteurs d’humidité du sol ont été installés. Le comportement de la pente pendant des précipitations extrêmes, survenant naturellement tous les 100 ans seulement, a été étudié avec une expérience d’aspersion qui a déversé plus de 500 mm de pluie artificielle. Cette expérience a confirmé la forte capacité de stockage de ces pentes raides. Pour comprendre les mécanismes responsables de la réaction atténuée, un modèle numérique de la pente a été établi avec HydroGeoSphere. Les résultats ont mis au jour le rôle du sol et des masses d’eau souterraine pour le retard dans l’écoulement. Le sol sert de tampon initial et lisse l’infiltration jusqu’à la nappe phréatique d’où elle ne s’écoule que lentement. L’interaction de ces processus est responsable du retard du débit de crête.

Les connaissances obtenues ont été incorporées dans un processus de cartographie. Les cartes élaborées distinguent les zones ayant des caractéristiques de stockage et de drainage différentes. Cela permet d’évaluer les différences entre les bassins hydrographiques étudiés sur le plan de la réponse d’écoulement de crue. Les cartes servent d’input pour le modèle Qarea+ développé. Ce modèle étudie les différents stockages et tient explicitement compte des processus de drainage lents. Les réactions de débit du Schächen et du Rhin postérieur ont été modélisées. Il a été constaté que les outils de cartographie et de modélisation pourraient bien expliquer la réponse d’écoulement de crue atténuée dans le Schächen et la forte réponse d’écoulement dans le Rhin postérieur.

Résultats

Le projet a identifié trois groupes de bassins hydrographiques: (1) les bassins hydrographiques tels que celui du Rhin postérieur présentent une part importante de zones à réactions rapides qui dominent la réponse de crête en cas de crue. Ces bassins réagissent de manière prévisible. (2) Les bassins hydrographiques tels que celui du Schächen ont une grande part de zones à réactions retardées qui commencent à contribuer à l’écoulement des crues après une quantité substantielle de précipitations. Il faut s’attendre à une augmentation importante de l’écoulement pour les précipitations plus extrêmes. (3) Bassins hydrographiques tels que celui de la Dischma: une petite fraction de zones à réaction rapide est complétée par une grande fraction de zones à réactions extrêmement amorties. Leur réponse aux crues est toujours fortement atténuée et donc peu sensible aux précipitations extrêmes.

Importance

Le projet a contribué à comprendre les processus pertinents de formation de l’écoulement des crues et aide donc à identifier les bassins hydrographiques de type 2, qui sont critiques en périodes de précipitations accrues.

Titre original

Susceptibilité de l’écoulement des crues dans les bassins hydrographiques aux changements des conditions météorologiques limites (SAC-FLOOD)

Direction du projet

  • Dr. Felix Naef, Institut für Umweltingenieurwissenschaften, ETH Zürich
  • Dr. Eduard Hoehn, Wasserresourcen und Trinkwasser, Eawag Dübendorf
  • Prof. Dr. Wolfgang Kinzelbach, Institut für Umweltingenieurwissenschaften, ETH Zürich
  • Prof. Dr. James Kirchner, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL)
  • Dr. Simon Scherrer, Scherrer Hydrologie AG
  • Dr. Petra Schmocker-Fackel, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL)

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 Contact

Dr Felix Naef Institut für Umweltingenieurwissenschaften
ETH Zürich
Wolfgang-Pauli-Str. 15 8093 Zürich +41 44 632 41 36 naef@ifu.baug.ethz.ch

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