Review on the discharge estimate of the Flood of Rhone, in December 2003
Expertise sur l`évaluation du débit de la crue du Rhône de décembre 2003
Résumé
This report, which is carried out, on request of the « Compagnie Nationale du Rhône" (CNR, or National Rhône Management Company) , presents a critical analysis of the evaluation of the flow rate of the flood of the Rhône at Beaucaire, in December 2003. It includes four parts : the first one comments the estimation of the uncertainties of the gauging of the river in flood. It is situated, according to a CETIAT report (2005) in a range from 5% to 14% for the measurements with a current meter and in a range 6%-7% for the gauging with ADCP. These values appear as valid for the flow rates of small floods, but certainly under-estimated in a time of large flood. The second part reviews the gauging which are carried out during the 1993, 1994, 1996, 2000, 2002, and 2003. The measured values do not call for any specific observation, except for the September 2002 gauging (large recession stage with a possible hysteresis effect on the calibration curve), from October 1993 (over-estimation of the non-gauged flow rate flowing into the major bed), January 1994 (hydraulic coherence control which was not checked) and December 2003 (elimination of two rough surface gauging). The third part is about the possible effects of compensatory dredging achieved in 1997-1998 at the occasion of the works for building the new Beaucaire bridge. Excavations downstream of the station of Beaucaire, are about 2m over a section of about 500 m. The modeled drop of the water surface profile remains very small, about 2 cm, and cannot explain a possible alteration of the calibration curve in Beaucaire. The last part is about the extrapolation of the calibration curve for the determination of the flow rate of the 3-4 December 2003 flood. The path which was determined by the "C.N.R." uses an average curve linking the majority of the intervals of uncertainty on the gauging. It leads to a value of 12 500 m3/s, composed of a flow rate of 12 000 m3/s obtained thanks to the calibration curve (maximum level of 11.3 m) and an additional flow rate of 500 m3/s taking into account the effect of the drop of the water surface profile caused by a breach in the dykes of Fourques (-15cm and -25cm). We have reviewed the drawing of the calibration curve by eliminating the gauging of September 2002 and January 1994, and by correcting the values of October 1993. The flow rate which was associated to the level 11.3 m is equal to 11 450 m3 /s. As the estimation of the C.N.R. of a drop of 20 cm due to the breach of the dyke of Fourmes is assumed, the maximum flow rate of the December 2003 flood related to a level of 11.5 m would be 11 800 m3 /s. The final uncertainty on this estimation is about 10%, which remains outstandingly low for such an event. The drawing chosen by the "C.N.R." at the beginning of 2005 appears as a good compromise for the next floods, considering that the scatter of the gauging points on the calibration curve is to be attributed to a complex hydraulic operation, with a high variability of the conditions of the propagation of the floods. The determination of the uncertainties on the calibration curve of the next floods leads to a value of 15% to 20% It is therefore essential to continue the gauging during floods, in order to reduce this uncertainty, as this was the case during the December 2003 event.
Ce rapport, réalisé à la demande de la Compagnie Nationale du Rhône (CNR), présente une analyse critique de l`évaluation du débit de la crue du Rhône à Beaucaire, en décembre 2003. Il comporte quatre parties : la première commente l`estimation des incertitudes des jaugeages en crue, qui est située selon un rapport du CETIAT (2005) dans une fourchette de 5 à 14% pour les mesures au moulinet et 6 à 7 % pour les jaugeages à l`ADCP. Ces valeurs apparaissent valides pour les débits de faible crue, mais certainement sous-estimées en période de forte crue. La seconde partie passe en revue les jaugeages effectués lors des crues de 1993, 1994, 1996, 2000, 2002 et 2003. Les valeurs mesurés n`appellent pas de remarques particulières, sauf pour les jaugeages de septembre 2002 (phase de décrue marquée avec un effet d`hystérésis possible sur la courbe de tarage), d`octobre 1993 (sur-estimation du débit non jaugé s`écoulant dans le lit majeur), janvier 1994 (contrôle de cohérence hydraulique non vérifié) et décembre 2003 (élimination de deux jaugeages sommaires de surface). La troisième partie s`intéresse aux effets possibles de dragages compensatoires réalisés en 1997-98 à l`occasion des travaux de construction du nouveau pont de Beaucaire. On note la présence d`excavations en aval de la station de Beaucaire, d`environ 2m sur un tronçon de près de 500 m. L`abaissement modélisé de la ligne d`eau reste très faible, de l`ordre de 2 cm, et ne peut expliquer une éventuelle modification de la courbe de tarage à Beaucaire. La dernière partie traite de l`extrapolation de la courbe de tarage pour le calcul du débit de la crue du 3 au 4 décembre 2003. Le tracé retenu par la CNR début 2005 utilise une courbe moyenne passant par la majorité des intervalles d`incertitude sur les jaugeages. Il conduit à une valeur de 12 500 m3/s, composée d`un débit de 12 000 m3/s obtenu à l`aide de la courbe de tarage (cote maximale de 11.3 m) et d`un débit supplémentaire de 500 m3/s prenant en compte l`effet d`abaissement de la ligne d`eau provoqué par une brèche dans les digues de Fourques (-15 à -25 cm). Nous avons repris le tracé de la courbe de tarage en excluant les jaugeages de septembre 2002 et janvier 1994, et en corrigeant les valeurs d`octobre 1993. Le débit associé à la cote 11.3m est égal à 11 450 m3/s. Si l`on retient l`estimation de la CNR d`un abaissement de 20 cm dû à la brèche de la digue de Fourques, le débit maximal de la crue de décembre 2003 relatif à une cote de 11.5 m serait de 11 800 m3/s. L`incertitude finale sur cette estimation est de l`ordre de 10%, ce qui reste remarquablement faible pour un événement de ce type. Le tracé retenu par la CNR début 2005 apparaît comme un bon compromis pour les prochaines crues, sachant que la dispersion des jaugeages sur la courbe de tarage est à attribuer à un fonctionnement hydraulique complexe, avec une forte variabilité des conditions de propagation des crues. Le calcul d`incertitude sur la courbe de tarage des prochaines crues conduit à une valeur de 15 à 20%. Il est donc essentiel de poursuivre les jaugeages en crue, pour réduire cette incertitude, comme cela a été le cas lors de l`événement de décembre 2003.