Are historical stage records useful to decrease the uncertainty of flood frequency analysis ? A 200-year long case study
Les relevés de niveaux historiques de crue sont-ils utiles pour réduire l'incertitude sur l'estimation des crues extrêmes ? Etude de cas sur une période de 200 ans
Résumé
Flood frequency analysis (FFA), a widely used method to estimate flood hazard, is affected by several sources of uncertainty. Extending flood samples by reanalyzing historical systematic stage records has the potential to reduce sampling uncertainty, but the historical flood discharges derived from this reanalysis are generally affected by large uncertainties. This paper explores whether historical stage records improve design flood estimates through a chain of uncertainty estimation methods for FFA. Uncertainties are estimated and propagated from stage and rating curves to design flood estimates using Monte Carlo procedures. The role of both streamflow and sampling uncertainties in design flood estimation is examined. This procedure is applied to the 205-year long systematic stage series of the Rhône River at Beaucaire, France (95 590 km 2). The estimated streamflow 95% uncertainty varies from 30% (XIX th Century) to 5% (1967-2020). The total uncertainty of design flood is significantly reduced when the length of the series increases from 20 to 100 years due to sampling uncertainty reduction. However, the total uncertainty remains stable beyond this sample size: this is because large uncertainties affecting the XIX th Century flood discharges compensate for the reduction in sampling uncertainty. Enlarging the sample size to two centuries leads to including the two largest known floods in 1840 and 1856. In turn, this induces a 15% increase of the 1000-year flood estimates.
L'analyse probabiliste de la distribution des crues est affectée par plusieurs sources d'incertitude. La réanalyse d’informations sur des niveaux historiques de crue, antérieurs à l’existence de relevés systématiques, a le potentiel de réduire l'incertitude d'échantillonnage, mais les débits de crue historiques dérivés de cette réanalyse sont généralement affectés par de grandes incertitudes. Cet article examine si l’information historique sur les niveaux de crue améliore l’estimation des crues extrêmes, à partir d'une chaîne de propagation Monte Carlo des incertitudes sur les hauteurs, les courbes de tarage et l’estimation des paramètres de la distribution. Le poids relatif des incertitudes liées au débit et à l'échantillonnage dans l'estimation des crues de référence est examiné. Cette procédure est appliquée à la série systématique des niveaux du Rhône à Beaucaire, France (95 590 km2), sur une période de 205 ans. L'incertitude à 95 % du débit estimé varie de 30 % (XIXe siècle) à 5 % (1967-2020). L'incertitude totale de la crue de référence est significativement réduite lorsque la longueur de la série passe de 20 à 100 ans en raison de la réduction de l'incertitude d'échantillonnage. Toutefois, l'incertitude totale reste stable au-delà de cette taille d'échantillon : cela s'explique par le fait que les grandes incertitudes affectant les débits de crue du XIXe siècle compensent la réduction de l'incertitude d'échantillonnage. L'élargissement de la taille de l'échantillon à deux siècles permet d'inclure les deux plus grandes inondations connues de 1840 et 1856. Cela entraîne une augmentation de 15 % sur l'estimation de la crue millénale.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Licence : Domaine public
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