b156- gestion intégré du risque de crue

INTERNATIONAL COMMISSION ON LARGE DAMSCOMMISSION INTERNATIONALE DES GRANDS BARRAGES

61, avenue Kléber, 75116 ParisTéléphone : (33-1) 47 04 17 80 - Fax : (33-1) 53 75 18 22

http://www.icold-cigb.org./

INT

EG

RA

TE

DFL

OO

DR

ISK

MA

NA

GE

ME

NT

GE

ST

ION

INT

ÉG

RÉ

ED

UR

ISQ

UE

DE

CR

UE

2014

156

INTEGRATED FLOOD RISK MANAGEMENT

GESTION INTÉGRÉE DU RISQUE DE CRUE

Bulletin 156

01-04Couv B156:- 21/05/14��17:56��Page�1

AVERTISSEMENT – EXONÉRATION DE RESPONSABILITÉ :

Les informations, analyses et conclusions contenues dans cet ouvragen’ont pas force de Loi et ne doivent pas être considérées comme un substitutaux réglementations officielles imposées par la Loi. Elles sont uniquementdestinées à un public de Professionnels Avertis, seuls aptes à en apprécier età en déterminer la valeur et la portée.

Malgré tout le soin apporté à la rédaction de cet ouvrage, compte tenude l’évolution des techniques et de la science, nous ne pouvons en garantirl’exhaustivité.

Nous déclinons expressément toute responsabilité quant àl’interprétation et l’application éventuelles (y compris les dommageséventuels en résultant ou liés) du contenu de cet ouvrage.

En poursuivant la lecture de cet ouvrage, vous acceptez de façonexpresse cette condition.

NOTICE – DISCLAIMER:

The information, analyses and conclusions in this document have nolegal force and must not be considered as substituting for legally-enforceableofficial regulations. They are intended for the use of experiencedprofessionals who are alone equipped to judge their pertinence andapplicability.

This document has been drafted with the greatest care but, in view ofthe pace of change in science and technology, we cannot guarantee that itcovers all aspects of the topics discussed.

We decline all responsibility whatsoever for how the information hereinis interpreted and used and will accept no liability for any loss or damagearising therefrom.

Do not read on unless you accept this disclaimer without reservation.

Cover/Couverture :Photo : From a watercolor of Almansa Dam (Spain) in operation

since the XIVth century.Photo : D’après une aquarelle du Barrage de Almansa (Espagne),

en service depuis le XIVe siècle.

Original text in EnglishFrench translation by Patrick Le Delliou (France)

Layout by Nathalie Schauner

Texte original en anglaisTraduction en français par Patrick Le Delliou (France)

Mise en page par Nathalie Schauner

02-03 couv:CIGB2e-3ecouv��20/05/14��14:12��Page�2

1

INTEGRATED FLOOD RISK MANAGEMENT

GESTION INTÉGRÉE DU RISQUE DE CRUE

Commission Internationale des Grands Barrages - 61, avenue Kléber, 75116 ParisTél. : (33-1) 47 04 17 80 - Fax : (33-1) 53 75 18 22E-mail : [email protected]

Site : www.icold-cigb.net

001-003 SOMMAIRE:001-003��16/05/14��9:05��Page�1

COMMITTEE ON DAMS AND FLOODS COMMITTEE (IN 2011)

COMITÉ SUR DES BARRAGES ET DES CRUES (EN 2011)

Chairman/PrésidentCanada C. GUILLAUD

Vice Chairman/Vice PrésidentSpain/Espagne L. BERGA

Members/MembresAustralia/Australie R. NATHANBrazil/Brésil D. ZNAMENSKYChina/Chine C. YANGColombia/Colombie C. OSPINACzech Rep./Rép. Tchèque R. KUCERADominican Rep./Rép. Dominicaine J. ARMENTEROSFrance D. ROULTGermany/Allemagne A. SCHUMANNIndia/IndeIran M. FADAEIFARDIreland/Irlande B. O’MAHONYItaly/Italie G. GALEATIJapan/Japon M. KASHIWAYANAGIKorea/Corée J. KIMNetherlands/Pays Bas J. VAN DUIVENDIJKNorway/Norvège M. JOHNSRUDPakistan I. B. SHAIKHRomania/Roumanie O. GABORRussia/Russie A. ASARINSweden/Suède R. LIDENSwitzerland/Suisse B. JOOSTurkey/TurquieUnited Kingdom/Royaume Uni M. AIREYUnited States R. E. SWAIN

2

001-003 SOMMAIRE:001-003��16/05/14��9:05��Page�2

3

SOMMAIRE

1. INTRODUCTION

2. IMPORTANCES DES CRUES

3. IMPACTS DES CRUES

4. PRATIQUE DE LA GESTIONINTÉGRÉE DU RISQUEINONDATION

5. CONCLUSIONS

6. RÉFÉRENCES

CONTENTS

1. INTRODUCTION

2. FLOODMAGNITUDES

3. FLOOD IMPACTS

4. PRACTICE OF INTEGRATEDFLOOD RISK MANAGEMENT

5. CONCLUSIONS

6. REFERENCES

001-003 SOMMAIRE:001-003��16/05/14��9:05��Page�3

4

TABLE DES MATIÈRES

1. INTRODUCTION .............................................................................................. 16

2. IMPORTANCES DES CRUES........................................................................ 22

2.1. Exemples d’importance de crues ............................................................... 222.1.1. Les plus grandes crues à travers le monde .................................... 222.1.2. Importance des crues de certains fleuves ...................................... 24

2.2. Caractéristiques des crues........................................................................... 242.3. Éléments d’appréciation de la crue de projet ........................................... 30

2.3.1. Sources de données .......................................................................... 322.3.2. Limites d’extrapolation.................................................................... 34

2.4. Méthodes d’analyses.................................................................................... 342.4.1. Analyse fréquentielle des crues ...................................................... 362.4.2. Modélisation pluie-débit.................................................................. 422.4.3. Calcul de la crue maximale probable............................................. 44

2.5. Évaluation des marges d’incertitude ......................................................... 46

2.6. Crues et changement climatique ................................................................ 52

3. IMPACTS DES CRUES .................................................................................... 58

3.1. Dommages causés par les crues et effets bénéfiques des crues.............. 58

3.2. Dommages physiques .................................................................................. 583.2.1. Ampleur de l’inondation ................................................................. 583.2.2. Type et nature des dommages ........................................................ 703.2.3. Étendue des dommages physiques................................................. 703.2.4. Paramètres et courbes des dommages ........................................... 80

3.3. Crues et occupation des sols ....................................................................... 88

3.4. Niveau de protection ................................................................................... 943.4.1. Méthode classique d’établissement de normes de protection

contre les crues ................................................................................. 943.4.2. Méthode de gestion des crues basée sur les risques ..................... 98

3.5. Impact des crues sur les processus naturels .............................................. 98

3.6. Analyse économique coûts/bénéfices d’un projet de maîtrise des crues 1023.6.1. Calcul des dommages annuels moyens sans projet de protection

contre les crues ................................................................................. 1023.6.2. Calcul des dommages annuels moyens avec un projet de

protection contre les crues .............................................................. 1023.6.3. Analyse Coûts/Bénéfices................................................................. 104

004-015 TABLE:- 20/05/14��7:06��Page�4

5

TABLE OF CONTENTS

1. INTRODUCTION .............................................................................................. 17

2. FLOODMAGNITUDES................................................................................... 23

2.1. Examples of flood magnitudes ................................................................... 232.1.1. World’s maximum floods................................................................. 232.1.2. Flood magnitudes for selected rivers ............................................. 25

2.2. Flood characterisation ................................................................................. 25

2.3. Design flood considerations........................................................................ 312.3.1. Data sources...................................................................................... 332.3.2. Limits on Extrapolation................................................................... 35

2.4. Analysis methods ......................................................................................... 352.4.1. Flood frequency analysis ................................................................. 372.4.2. Rainfall-runoff modeling................................................................. 432.4.3. Probable maximum flood development ........................................ 45

2.5. Evaluating uncertainty margins.................................................................. 47

2.6. Floods and climate change.......................................................................... 53

3. FLOOD IMPACTS ........................................................................................... 59

3.1. Flood damages and flood benefits ............................................................. 59

3.2. Physical damages.......................................................................................... 593.2.1. Magnitude of flooding ..................................................................... 593.2.2. Type and nature of damages ........................................................... 713.2.3. Extent of physical damage .............................................................. 713.2.4. Damage parameters and damage curves ....................................... 81

3.3. Floods and land use ..................................................................................... 89

3.4. Degree of protection.................................................................................... 953.4.1. The traditional approach of establishing a set of standards

for flood protection .......................................................................... 953.4.2. The risk based approach to flood management............................ 99

3.5. Flood impact on natural processes............................................................. 99

3.6. Economic analysis of benefits and cost of a flood protection project ... 1033.6.1. Calculation of the average annual damage without flood

protection project ............................................................................. 1033.6.2. Calculation of the average annual damage with a flood protection

project3.6.3. Benefit – Cost Analysis ................................................................... 105

004-015 TABLE:- 20/05/14��7:06��Page�5

6

4. PRATIQUEDE LAGESTION INTÉGRÉEDURISQUE INONDATION .......................................................................... 116

4.1. Nouveaux défis pour la gestion des crues ................................................. 114

4.2. Présentation de la gestion du risque .......................................................... 116

4.2.1. Concept.............................................................................................. 116

4.2.2. Approche pragmatique et équilibrée............................................. 120

4.2.3. Nature du risque............................................................................... 124

4.3. Approche par étapes.................................................................................... 126

4.3.1. 1re étape : Identification des limites du système et des acteurs clés 126

4.3.1.1. Limites géographiques de la gestion des crues ............... 128

4.3.1.2. Acteurs clés du processus participatif.............................. 130

4.3.1.3. Niveau de détail sur lequel la GIRI doit être fondée .... 132

4.3.2. 2e étape : Études préparatoires ....................................................... 134

4.3.2.1. Évaluation des caractéristiques des crues ....................... 136

4.3.2.2. Cartographie des inondations........................................... 136

4.3.2.3. Études socio-économiques................................................ 138

4.3.2.4. Études environnementales................................................ 140

4.3.3. 3e étape : Identification des mesures d’atténuation des crues ..... 142

4.3.3.1. Méthodes structurelles....................................................... 144

4.3.3.2. Méthodes non structurelles ............................................... 148

4.3.3.3. Étude d’impact environnemental et social et débitsréservés................................................................................. 152

4.3.4. 4e étape : Analyse des risques et évaluation économique............ 154

4.3.4.1. Choix des critères de risque .............................................. 156

4.3.4.2. Évaluation économique basée sur l’analyse du risque .. 158

4.3.5. 5e étape : Gestion des risques et formulation de la stratégie....... 160

4.3.5.1. Cycle de gestion des risques.............................................. 162

4.3.5.2. Formulation de la stratégie GIRI..................................... 164

5. CONCLUSIONS.................................................................................................. 170

6. RÉFÉRENCES.................................................................................................... 174

ANNEXES ............................................................................................................ 190

004-015 TABLE:- 20/05/14��7:06��Page�6

7

4. PRACTICE OF INTEGRATED FLOODRISK MANAGEMENT..................................................................................... 115

4.1. New challenges in flood management ....................................................... 115

4.2. Introducing risk management..................................................................... 117

4.2.1. Concept.............................................................................................. 117

4.2.2. Pragmatic and balanced approach.................................................. 121

4.2.3. Nature of risk .................................................................................... 125

4.3. Step-wise approach ...................................................................................... 127

4.3.1. 1st Step: Identifying system boundaries and key players ............ 127

4.3.1.1. Geographical boundaries for flood management........... 129

4.3.1.2. Key players for the participatory process........................ 131

4.3.1.3. Degree of detail on which the IFRM should be based .. 133

4.3.2. 2nd Step: Preparatory studies ......................................................... 135

4.3.2.1. Assessment of flood characteristics ................................. 137

4.3.2.2. Flood inundation mapping ................................................ 137

4.3.2.3. Socio-economic studies...................................................... 139

4.3.2.4. Environmental studies ....................................................... 141

4.3.3. 3rd step: Identifying flood mitigation measures ........................... 143

4.3.3.1. Structural methods ............................................................. 145

4.3.3.2. Non-structural methods..................................................... 149

4.3.3.3. Environmental and social impact assessment andenvironmental flows........................................................... 153

4.3.4. 4th Step: Risk analysis and economic assessment ........................ 155

4.3.4.1. Choice of risk criteria......................................................... 157

4.3.4.2. Economic assessments based on risk analysis................. 159

4.3.5. 5th Step: Risk management and strategy formulation................. 161

4.3.5.1. Risk management cycle ..................................................... 163

4.3.5.2. Formulation of IFRM strategy ......................................... 165

5. CONCLUSIONS.................................................................................................. 171

6. REFERENCES.................................................................................................... 174

APPENDIX ............................................................................................................ 191

004-015 TABLE:- 20/05/14��7:06��Page�7

8

FIGURES / ENCADRÉS / TABLEAUX /ÉTUDES DE CAS

Fig. 1 Variation de débit en fonction du bassin versant pour les plus grandes cruesmondiales (Herschy, 2003)

Fig. 2 Caractéristiques des catégories de crues en fonction de la période de retouren années (Nathan et Weinmann, 2001)

Fig. 3 Exemple d’application de la méthode EMA pour une analyse fréquentielledes débits moyens annuels sur un maximum de 3 jours (National ResearchCouncil, 1999)

Fig. 4 Fréquences des débits de pointe annuels à l’entrée du barrage de PathfinderDam, Wyoming, données par le meilleur ajustement de la loi distributionLP-III obtenu à l’aide de FLDFRQ3 (Angleterre, 2003)

Fig. 5 Exemple de courbe de fréquences des débits sortants d’un barrage avecintervalle de confiance (Mittiga et coll. 2007)

Fig. 6 Courbes de non-dépassement du volume de crue et du volume débordé dufleuve Sebou au Maroc – voir également Encadré 3 (NEDECO, 1975)

Fig. 7 Quatre crues de tailles différentes des oueds Ouerrha et Sebou, Maroc(NEDECO 1973)

Fig. 8 Courbe de dépassement des niveaux d’eau annuels maxi au droit de la villede Paraná, fleuve Paraná, Argentine – voir également Encadré 3 (MotorColumbus, 1979)

Fig. 9 Subdivision des dommages causés par les inondations (Parker, 2001)Fig. 10 Courbes débits-dommages pour différentes catégories inondable de Mfolozi,

Afrique du Sud – valeurs de 1995 (Viljoen et coll. 2000).Fig. 11 Taux de mortalité dus aux grandes crues relevés dans la base de données de

l’observatoire des crues de DartmouthFig. 12 Courbe de dommage pour le paramètre d’inondation sélectionné « volume

de débordement »Fig. 13 Courbes de dépassement du volume débordé restant après introduction de

solutions de protection contre les cruesFig. 14 Concept de risque (Grünewald, 2003)Fig. 15 Facteurs déterminants de l’impact des cruesFig. 16 Équilibre entre investissements en infrastructures et mesures de gestion

(Grey and Sadoff, 2007)Fig. 17 La GIRI est étroitement liée à la GIRE et à l’aménagement du territoireFig. 18 Cadre organisationnel normal lié à la gestion de l’eau et des cruesFig. 19 Cycle de gestion des risques pour GIRI. Modifié après le rapport de

l’UNESCO (2006)

Encadré 1 Choix d’un paramètre d’inondationEncadré 2 Relation entre une crue et l’inondation qu’elle provoqueEncadré 3 Courbes de dépassement pour le paramètre d’inondation retenuEncadré 4 Distinction entre coûts économiques et coûts financiersEncadré 5 Dommages dus à l’inondation causée par l’ouragan Katrina à La

Nouvelle-OrléansEncadré 6 Application de paramètres de dommages dans différents pays

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�8

9

FIGURES / BOXES / TABLES /CASE STUDIES

Fig. 1 Variation in discharge with catchment area for the world’s maximum floods(after Herschy, 2003)

Fig. 2 Characteristics of notional floods as a function of annual exceedanceprobability (AEP); (Nathan and Weinmann, 2001)

Fig. 3 Example application of EMA for American River annual maximum 3-daymean discharge frequency analysis (National Research Council, 1999)

Fig. 4 Annual peak-discharge frequency inflows to Pathfinder Dam, Wyoming,from best-fitting LP-III distribution using FLDFRQ3 (England, 2003)

Fig. 5 Example outflow frequency curves from a dam with confidence limits(Mittiga et al., 2007)

Fig. 6 Non-exceedance curve for flood and overspill volumes for the river LowerSebou in Morocco - See also Box 3 (NEDECO, 1975)

Fig. 7 Four different size floods originating from the rivers Ouerrha and Sebou,Morocco (NEDECO 1973)

Fig. 8 Exceedance curve of the highest annual water levels at the city of Parana,River Parana, Argentina - See also Box 3 (Motor Columbus, 1979)

Fig. 9 Subdivision of flood damages (Parker, 2001)Fig. 10 Stage damage curves for different infrastructure categories in the Mfolozi

flood plain, South Africa -1995 values (Viljoen et al., 2000)Fig. 11 Fatality rates for large flood events from the Dartmouth Flood Observatory

databaseFig. 12 Damage curve for the selected inundation parameter ‘overspill volume

Fig. 13 Exceedance curves for remaining bank overspill after introduction ofalternative options for flood protection

Fig. 14 Risk Concept (Grünewald, 2003)Fig. 15 Determining factors for flood impactFig. 16 Balancing investment in water infrastructure and management (Grey and

Sadoff, 2007)Fig. 17 IFRM is closely linked to IWRM and land managementFig. 18 The normal organisational framework related to water and flood managementFig. 19 Risk management cycle for IFRM. Modified after (UNESCO, 2006)

Box 1 Selection of an inundation parameterBox 2 The Relationship between a Flood and the Inundation it causesBox 3 Exceedance curves for the selected inundation parameterBox 4 Distinction between financial and economic costsBox 5 Damage caused in New Orleans (USA) by flooding due to Hurricane

KatrinaBox 6 Application of damage parameters in various countries

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�9

Tableau 1 Exemple d’importance des cruesTableau 2 Types de données et plages d’extrapolation pour l’analyse

fréquentielle des crues (Bureau of Reclamation, 1999)Tableau 3 Degrés approximatifs de fiabilité en fonction de l’intervalle de

confianceTableau 4 Type et nature des dommages causés par les cruesTableau 5 Répartition des dommages en pourcentage du total des dommages

causés par des cruesTableau 6 Changements de la nature des dégâts avec la société (Petraschek,

2001)Tableau 7 Taux de mortalité indicatifs recommandés dans le cas d’inondation

naturelle adaptés du rapport de Graham (1999) par Hill et coll. (2007)Tableau 8 Produit intérieur brut et densité de population au km²

Tableau 9 Terres arables par habitantTableau 10 Périodes de retour du niveau d’eau maxi des crues utilisées pour la

conception d’ouvrages de protection contre les crues dans différentspays

Tableau 11 Calcul des avantages annuels moyens (= Dommages annuels moyensévités)

Tableau 12 Évaluation économique de la protection contre les crues au moyend’un débit fluvial augmenté à 3’000 m3/s (tous les chiffres sont enmilliers de USD, sauf le rapport B/C)

Tableau 13 Évaluation économique de la protection contre les crues au moyend’un débit fluvial augmenté à 5’000 m3/s (tous les chiffres sont enmilliers de USD, sauf le rapport B/C)

Étude de cas 1 Contrôle de crue intégré en république Tchèque en mars 2006Étude de cas 2 La rivière Katakami au JaponÉtude de cas 3 Le barrage d’Al Wahda au MarocÉtude de cas 4 Exploitation coordonnée de retenues en vue de limitation du débit

de pointe (Valais, Suisse)Étude de cas 5 Étude de cas : expérience de la crue extrême en août 2002 en

Saxe – Attentes et réalité concernant le rôle des barrages dans lecontrôle des crues

10

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�10

Table 1 Example of order of magnitude of floodsTable 2 Data types and extrapolation ranges for flood frequency analysis

(Bureau of Reclamation, 1999)Table 3 Approximate Reliabilities as a Function of Confidence Limit

Table 4 Type and nature of damages due to floodsTable 5 Distribution of damages as a percentage of total damages caused by a

certain flood (or by the “average” flood)Table 6 Nature of Damage Changes with Society (Petraschek, 2001)

Table 7 Recommended indicative fatality rates for natural flooding adaptedfrom (Graham 1999) by Hill et al. (2007))

Table 8 Gross Domestic Product and Population Density per SquareKilometre

Table 9 Arable Land Availability per CapitaTable 10 Return periods of peak water levels / floods used for design of flood

protection works in various countries

Table 11 Calculation of average annual benefits (= AAD avoided)

Table 12 Economic evaluation of flood protection by means of an increasedriver discharge of 3000 m3/s (all figures in US$ ‘000, except for B/Cratio)

Table 13 Economic evaluation of flood protection by means of an increaseddischarge of 5000 m3/s (all figures in US$ ‘000, except for B/C ratio)

Case Study 1 Integrated Flood Control in the Czech Republic in March 2006Case Study 2 The Katakami River in JapanCase Study 3 The Al Wahda Dam in MoroccoCase Study 4 Reservoir in operations

Case Study 5 Experience of the extreme flood in August 2002 in Saxony –Expectations and reality about the role of dams for flood control

11

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�11

PRÉAMBULE

Les crues comptent parmi les catastrophes naturelles les plus dévastatrices etles civilisations humaines ont toujours utilisé les moyens les plus efficaces mis à leurdisposition pour protéger leurs vies et leurs infrastructures contre celles-ci. Lesbarrages et les grands ouvrages hydrauliques font partie des moyens les plusefficaces adoptés pour se protéger contre ces catastrophes ; au cours du siècledernier, les techniques de construction de ces ouvrages ont considérablementévolué, conduisant à une augmentation de leur taille et de leur efficacité.

Depuis sa fondation en 1928, la Commission Internationale des Grands Barrages(CIGB) est à la pointe du progrès en matière de technologie de barrage grâce à lacoopération et aux échanges internationaux. Un comité spécifique CIGB a été mis enplace pour discuter de l'expérience internationale et des progrès dans les techniques delutte contre les crues – où les barrages jouent un rôle essentiel – et pour promouvoir l’étatde l’art dans ce domaine. A ce jour, le travail de ce comité a été publié dans deuxbulletins, notamment « Barrages et crues – Recommandations et historique » publié en2003 et « Rôle des barrages dans l’atténuation des crues » publié en 2006.

Ces études montrent que les pratiques et les principes d’utilisation des barragescomme moyen de protection contre les crues ont évolué au fil du temps et plusspécialement au cours du siècle dernier. Une première tendance consistait à construiredes structures plus grandes et plus efficaces, ce qui supposait implicitement que toutes lesparties concernées partageaient le même enthousiasme pour la maîtrise des grandes crues,en ignorant les effets bénéfiques naturels des crues « normales ». Toutefois, la technologiehumaine apprend rapidement de ses expériences et une approche plus holistique de lamise en œuvre des barrages et de la protection contre les crues est apparue à la findu 20e siècle. La conception et l’exploitation des barrages sont désormais placées dans lecontexte plus large de la Gestion Intégrée des Ressources en Eau.

La « Gestion Intégrée du Risque Inondation » est une application particulièrede la Gestion des Ressources en Eau et elle constitue actuellement le cadre adoptépour la maitrise des crues. Ce concept est relativement récent et est actuellementconnu surtout à travers une littérature abondante et quelques applications,principalement dans les pays développés. La mise en œuvre transfrontière de ceconcept sur des bassins internationaux dans des pays moins développés est en courssous la direction de grandes agences internationales. Ce concept conduira en dernierressort à des systèmes de protection contre les crues plus efficaces et plus largementacceptés ; toutefois, son application est plus lourde à gérer que la méthode« économico-technocratique » traditionnelle, car elle exige une réelle implication detoutes les parties prenantes concernées et un accord final obtenu grâce à desnégociations menées de bonne foi. L’expérience montre que ce processus estsouvent ralenti par l’incapacité de certaines parties prenantes à abandonner certainsde leurs privilèges ou par l’introduction de certaines parties extérieures qui ne sontpas vraiment concernées par le projet ou par les avantages globaux pour le pays oula collectivité. Ce processus requiert d’importantes compétences diplomatiques etorganisationnelles de la part du chef de projet pour surmonter un grand nombre dedifficultés imprévues.

12

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�12

FOREWORD

Floods are amongst the worst devastating natural disasters and humancivilizations have always applied the most efficient means at their disposal to protecttheir lives and infrastructures against them. Dams and large hydraulic works areamongst the most efficient means adopted for protection against these disasters and,during the past century, the technology for the construction of these structures hasevolved considerably, making them ever larger and more efficient.

Since its foundation, in 1928, ICOLD has been at the forefront of the progress indam technology through international cooperation and exchanges. A specific ICOLDcommittee has been set up to discuss international experience and advances in thetechnology of flood protection – where dams play a key role – and to promote stat- of-the-art practices in this field. As of now, the work of this committee has been reportedin two bulletins, namely “Dams and Floods – Guidelines and Case Histories”published in 2003 and “Role of Dams in Flood Mitigation”, published in 2006.

These reviews show that the practice and philosophy of the use of dams forflood protection have evolved over time, and more specifically during the pastcentury. In an initial trend, the tendency was for larger and more efficient structures,implicitly assuming that all the concerned parties shared the same enthusiasm incontrolling large floods and overlooking the benefits naturally provided by“normal” floods. However, human technology quickly learns from its experiencesand a more holistic approach to dam implementation and flood protection hasemerged during the end of the last century, and dam design and operation are nowviewed in the wider context of Integrated Water Resources Management.

“Integrated Flood Risk Management” is a specific application of WaterResources Management, and it presently constitutes the framework adopted forflood control. This concept is relatively recent, and is presently known mostlythrough an abundant literature and through some implementations, mainly indeveloped countries. Transboundary implementation of this concept overinternational watersheds in less developed countries is presently underway underthe direction of large international agencies. This concept will ultimately lead tomore efficient and more widely accepted flood protection systems; however, itsapplication is more cumbersome that the traditional “economico-technocratic”approach, as it requires a genuine involvement of all concerned stakeholders and afinal agreement between all of them through good faith negotiation. Experienceshows that this process is frequently slowed down due to the inability of somestakeholders to give up some of their privileges or by the introduction of someoutside parties not really concerned by the project or the overall benefits to thecountry or the community. This process requires significant diplomatic andorganizational skills on the part of the project leader in order to overcome a host ofunexpected difficulties.

13

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�13

Néanmoins, la « Gestion Intégrée du Risque Inondation » est maintenantadoptée d’une manière générale pour des projets dans lesquels la protection contreles crues est un élément important. Le but de ce bulletin est de souligner les grandsprincipes de cette méthode et de donner des conseils aux personnes chargées sur leplan technique ou administratif de la gestion des crues et de leur maîtrise. Sansdonner de préférence à l’une ou l’autre des méthodes, ce bulletin a pour but dedécrire les connaissances fondamentales nécessaires à la gestion des crues selonl’état actuel de la technique et d’aider à choisir la conception et la stratégie de miseen œuvre les plus appropriées en fonction des caractéristiques du bassin. Ce bulletinactualise également certains outils techniques utilisés dans la gestion des crues etprésentés dans de précédents bulletins de la CIGB.

La préparation de ce bulletin n'a été possible que grâce à la collaborationsincère et enthousiaste de chacun des 26 membres de ce comité qui ont partagé leurexpérience et leur temps pour rendre ce bulletin aussi utile et instructif que possible.Tout au long de cette expérience, mon rôle a ressemblé à celui de « chef » d’ungrand d’orchestre. Je remercie encore vivement tous ces contributeurs pour leurprécieuse collaboration.

14

CHRISTIAN GUILLAUD

Présidentdu Comité des barrages et des crues

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�14

Nevertheless, “Integrated Flood Risk Management” is now generally adoptedfor projects where flood protection is a significant component, and it is the purposeof this bulletin to outline the main principles of this approach and provide guidanceto people assigned technically or managerially with the task of flood managementand control. Without giving preference for any method, this bulletin aims todescribe the fundamental knowledge needed for flood management according to thecurrent state-of-the art and to provide help in selecting the most appropriate designand implementation strategy, based on basin-specific characteristics. This bulletinalso updates some of the technical tools applied in flood management, which hadbeen presented in earlier ICOLD bulletins.

The preparation of this bulletin was only possible thanks to the genuine andenthusiastic collaboration of each of the 26 members of this committee, who sharedtheir experience and their time to make this bulletin as useful and instructive aspossible. All along this experience, my role was similar to the one of a “Conductor”in a large orchestra. Once

15

CHRISTIAN GUILLAUD

Chairman,Committee on Dams and Floods

004-015 TABLE:- 16/05/14��9:35��Page�15

16

1. INTRODUCTION

Les crues constituent l’un des risques naturels les plus dévastateurs en termesde dommages physiques et de pertes en vies humaines (CIGB, 2006) ; et au coursdes dernières décennies, l’intensité et la gravité de l’ensemble des risques naturels,notamment les crues, a eu tendance à augmenter de façon alarmante. La raisonprincipale en est la croissance rapide de la population et des richesses dans laplupart des pays, avec comme conséquence, une augmentation des dégâts et desaccidents corporels causés par les crues à cause de la concentration de populationset d’infrastructures dans les plaines inondables.

Certains des outils les plus efficaces dont on dispose pour maitriser les cruessont les ouvrages de génie civil comme les barrages, les digues et les canaux, qui sontdes mesures structurelles. Les barrages permettent de stocker le surplus d’eau et deréguler le débit naturel des rivières ; les digues protègent les zones les plus basses ; etles canaux détournent le surplus d’eau des zones sensibles. Cependant, pardéfinition, les crues fortes ou extrêmes sont rares, par conséquent les ouvrages deprotection ne sont pas souvent utilisés. Ces ouvrages doivent être conçus de manièreà ce que, dans des conditions normales, ils puissent servir à d’autres fins et interféreraussi peu que possible avec d’autres activités humaines et d’autres processusnaturels.

Les mesures structurelles ne couvrent que l’aspect physique de la maitrise descrues. La protection contre les crues et leur maitrise requièrent également uneorganisation complexe et efficace afin d’utiliser les outils de contrôle des crues leplus efficacement possible, de synchroniser les activités de contrôle des crueslorsque celles-ci se produisent et de planifier le développement des plainesinondables afin de minimiser l’exposition aux inondations. Par conséquent, lesouvrages de maitrise des crues et les activités de gestion des crues sont intimementliés aux activités humaines et aux infrastructures dans les plaines inondables et nepeuvent être mis en œuvre séparément.

Toutefois jusqu’à une période récente, la plupart des mesures de protectioncontre les crues mises en œuvre habituellement négligeaient le fait que les cruesavaient certains « aspects bénéfiques » pour les plaines inondables, en termes dedépôts de nutriments et de contribution au cycle de vie annuel de nombreusesespèces vivantes. En raison des coûts élevés associés aux mesures structurelles demaitrise des crues et d’une sensibilisation accrue aux bénéfices environnementaux etsociaux d’une inondation limitée, une nouvelle approche est apparue dans laquellela société cherche à gérer le risque lié aux inondations. L’idée générale de la gestiondu risque inondation est de maximiser les bénéfices que les crues génèrent dans lesplaines inondables, tout en acceptant les risques d’inondations et en atténuantautant que possible les dommages qu’elles causent. Cette nouvelle approche a étépossible grâce à une meilleure compréhension des caractéristiques et des effets descrues, et grâce au développement et à l’utilisation plus générale de l’analyse desrisques dans la planification sociale.

L’introduction d’une approche plus holistique de la gestion des crues a généré denouveaux termes comme « Gestion intégrée des crues » et « Gestion du risque

016-021-01 INTRODUCTION:-��16/05/14��9:54��Page�16

17

1. INTRODUCTION

Floods constitute one of the most devastating natural hazards, in terms ofphysical damages, as well as loss of human lives (ICOLD, 2006); and in recentdecades, the intensity and severity of all the natural hazards, including floods, hasbeen following an alarmingly increasing trend. The main reason is the rapidpopulation and wealth growth in most countries. As a result, flood damages andcasualties are increasing because of the concentration of population andinfrastructures in flood plains.

Some of the more efficient tools available for controlling floods are civil workssuch as dams, levees and canals, which are structural measures. Dams enable storingexcess water and controlling the natural flow in rivers; levees protect low lyingareas; and canals divert excess water away from sensitive areas. However, large orextreme floods are rare by definition, and therefore, flood protection works are usedinfrequently. These structures must be designed in such a way that, under normalconditions, they may be used for other purposes and interfere as little as possiblewith other human activities and natural processes.

Structural measures only cover the physical aspect of flood control. Floodprotection and flood control also require a complex and efficient organisation, inorder to operate flood control tools in the most efficient way, to synchronise floodcontrol activities when floods occur, and to plan flood plain developments tominimise exposure to floods. Therefore, flood control structures and floodmanagement activities are intimately meshed with both human activities and theplanning of infrastructures in the flood plains and cannot be carried out separately.

However, until recently, most of the currently implemented flood protectionmeasures overlooked the fact that floods also generate some kind of “benefits” tothe flood plains, in terms of deposition of nutrients and of contribution to the annuallife cycle of many living species. Because the costs associated with structural floodcontrol measures are high and with increasing awareness of the environmental andsocial benefits of limited flooding, a new approach has been introduced wheresociety aims to manage the risk of floods. The general idea of flood riskmanagement is to maximise the benefits generated on the flood plains, while at thesame time accepting the risk of floods and mitigating the damages caused by them asfar as possible. This new approach has been possible due to increased understandingof flood characteristics and effects, as well as the development and more general useof risk analysis in societal planning.

The introduction of a more holistic approach to flood management has yieldednew terms, such as “Integrated Flood Management” and “Flood Risk


18

inondation » et a produit une pléthore d’articles publiés dans des journauxscientifiques, dans des conférences et sur Internet. Bien que ces publications aienttoutes le même objectif, une meilleure gestion des crues, elles peuvent différerconsidérablement dans leur cible et dans la méthodologie qu’elles proposent. Enoutre, les possibilités de gestion des crues varient considérablement d’un bassin fluvialà l’autre en raison des différences de caractéristiques physiques et de développementéconomique de la région. Les mesures proposées pour la gestion des crues peuventêtre pleinement motivées et raisonnables dans un pays développé alors que les mêmesmesures auront des effets limités dans un pays en voie de développement et vice-versa. Pour l’ingénieur, l’urbaniste ou le décideur, dont la tâche est de concevoir unestratégie de gestion des crues ou de mettre en œuvre des mesures de contrôle descrues, les dispositions à prendre peuvent être assez déroutantes. Il est difficile dedécider quelles mesures sont applicables à « mon » cas et s’il est possible de les mettreen œuvre et de les exploiter d’un point de vue pratique.

Par conséquent, le but du présent bulletin est de donner des conseils de gestionintégrée du risque inondation aux personnes chargées, sur le plan technique ouadministratif, de la gestion et de la maîtrise des crues. Sans donner de préférence àl’une ou l’autre des méthodes, ce bulletin a pour but de décrire l’état de l’art desconnaissances fondamentales nécessaires à la gestion des crues, et d’aider à choisirla stratégie de conception et de mise en œuvre la plus appropriée en fonction descaractéristiques du bassin et du cadre de la gestion intégrée du risque inondation.

Les conditions préalables à toute gestion des crues sont la compréhension descaractéristiques des crues et de la manière de calculer leur importance et leurfréquence. Il est tout aussi essentiel de comprendre les impacts des crues, négatifs etpositifs, et de savoir les évaluer quantitativement et qualitativement. Laconnaissance des caractéristiques et des impacts des crues est un élémentfondamental de l’analyse des risques, qui constitue la base d’une gestion intégréedes crues. Le bulletin est donc structuré en trois chapitres principaux traitant descaractéristiques, des impacts et de la gestion des crues.

Le chapitre 2 décrit les méthodes d’évaluation de l’importance et descaractéristiques des fortes crues et des crues extrêmes.

Le chapitre 3 décrit les impacts des crues en termes de dommages matériels etd’effets bénéfiques potentiels et leur rapport avec l’aménagement du territoire. Ilprésente les différents types de mesures de protection contre les crues. Ce chapitredonne également un exemple de l’analyse économique des bénéfices et coûts d’unprojet de protection contre les crues.

Le chapitre 4 décrit les pratiques courantes liées à la gestion intégrée du risqueinondation.

En conclusion, le chapitre 5 résume les développements « théoriques »présentés dans les chapitres 2 à 4. Ceux-ci sont illustrés par des exemplesd’applications de programmes de Gestion Intégrée du Risque Inondation oud’activités de maîtrise des crues à travers le monde.

• Le « contrôle de crue intégré en République Tchèque en mars 2006 » est unedescription détaillée d’un système efficace de gestion des crues, constammentamélioré en fonction du retour d’expérience des crues réelles, et souligne desmesures d’amélioration.


19

Management”, and has created a plethora of literature published in scientificjournals, at conferences and on the internet. Although these publications all sharethe same goal of managing floods better, they may differ significantly in their focusand proposed methodology. Furthermore, the possibilities for flood managementvary significantly from one river basin to another, because of differing physicalcharacteristics and the region’s economic development. Proposed floodmanagement measures may be fully motivated and reasonable in a developedcountry, while the same measures would have limited effects in a developingcountry, and vice versa. For the individual engineer, city planner or policy maker,faced with the task of designing a flood management strategy or implementing floodcontrol measures, the steps to take can therefore be quite confusing. It is a difficultdecision to determine which measures are applicable for “my” case and possible toimplement and operate from a practical point of view.

Therefore, the purpose of the present bulletin is to give guidance in integratedflood risk management to people assigned technically or managerially with the taskof flood management and control. Without giving preference for any method, thebulletin aims to describe the fundamental knowledge needed for flood managementaccording to the current state-of-the art and to provide help in selecting the mostappropriate design and implementation strategy, based on basin-specificcharacteristics and the framework of integrated flood risk management.

The prerequisites for all flood management are the understanding of floodcharacteristics and how to calculate both the magnitude and frequency of floods.Equally essential are the understanding of the impacts of floods, both negative andpositive, and how to quantitatively and qualitatively evaluate these. The knowledgeof flood characteristics and impacts is a fundamental input to the risk analysis, whichforms the basis for integrated flood management. Therefore, the bulletin isstructured into three main chapters dealing with the flood characteristics, impactsand management:

Chapter 2 describes the methods used to evaluate the magnitude and thecharacteristics of large and extreme floods.

Chapter 3 describes the flood impacts, in terms of physical damages andpotential benefits and their relation to land use. It introduces the various types offlood protection measures. An example of the economic analysis of benefits andcosts of a flood protection project is also given in this chapter.

Chapter 4 describes the current practices related to Integrated Flood RiskManagement.

The “theoretical” developments presented in Sections 2 to 4 are concluded inChapter 5. They are illustrated by the description of specific applications ofIntegrated Flood Risk Management programmes or flood control activitiesthroughout the world:

• The “Integrated Flood Control in the Czech Republic in March 2006”provides a detailed description of an efficient flood management system,which has been continuously improved based on feedback from actual floods,and outlines measures for further refinement.


20

• L’exemple concret de la rivière Kitakami au Japon décrit les infrastructuresconçues pour maitriser efficacement les inondations tout en minimisantl’interférence avec d’autres activités humaines.

• L’étude de cas du barrage d’Al Wahda au Maroc montre à quel point il acontribué à améliorer la sécurité dans une région où des crues dévastatricesétaient fréquentes et a contribué également à stimuler le développementéconomique et social de la région.

• L’exploitation coordonnée de retenues en vue de limiter le débit de pointe enSuisse montre comment des outils technologiques sophistiqués peuvent aiderà réduire les dommages causés par les crues et à en optimiser les effetsbénéfiques.

• La description de la capacité réelle de contrôle des crues d’un système decontrôle des crues en Allemagne montre la nécessité d’une interaction entreles organismes de maîtrise des crues et les habitants des plaines inondables,afin d’optimiser les avantages du contrôle des crues et éviter des attentesirréalistes de la part du public.

La gestion des crues, la maîtrise des crues et les conséquences des inondationsont déjà été abondamment traitées par la CIGB. Les résultats de ces discussions etde ces expertises sont présentés dans les actes des congrès triennaux de la CIGB etdans plusieurs bulletins, notamment les Bulletins 35, 50, 65, 82, 86, 96, 100, 108, 116,125, 130, 131 et 142 (CIGB, 1982, 1985, 1988, 1992a, 1992 b, 1994, 1995, 1997, 1999,2003, 2005, 2006 et 2010).


21

• The case history of the Kitakami River, in Japan, describes theinfrastructures designed to control flooding in an efficient manner whileminimising interference with other human activities.

• The case study of the Al Wahda dam in Morocco demonstrates how it hasgreatly helped in improving safety in an area where devastating floods werefrequent and has also helped to boost the social and economic developmentof the area.

• The synchronised operation of reservoirs with the purpose of curbing floodmagnitude in Switzerland provides an example of how sophisticatedtechnological tools can help to reduce flood damage and maximise benefitsfrom flood inflow.

• The description of the actual flood control capability of a flood controlsystem in Germany shows the necessity of interaction between flood controlorganisations and the public living in the flood plain, in order to maximisethe flood control benefits and to avoid unrealistic expectations from thepublic.

Flood management, flood control and flood consequences have already beenextensively dealt with by ICOLD. Results of these discussions and expertises arepresented in the proceedings of the triennial ICOLD congresses, and in severalbulletins, namely bulletins 35, 50, 65, 82, 86, 96, 100, 108, 116, 125, 130, 131 and 142(ICOLD, 1982, 1985, 1988, 1992a, 1992b, 1994, 1995, 1997, 1999, 2003, 2005, 2006and 2010).


22

2. IMPORTANCES DES CRUES

Par définition, une crue résulte de débits supérieurs à la normale qui inondentdes terrains en dehors du lit mineur d’un cours d’eau. Ce bulletin concerne les cruesdues à des précipitations sur un bassin versant et non pas celles causées par destsunamis, des raz de marée, des ruptures de digues ou de barrages, qui résultent deprocessus différents et exigent par conséquent des moyens différents d’investigationet de protection.

La gestion intégrée des crues nécessite l’exploitation d’ouvrages hydrauliquessur une large gamme de débits. Normalement, les crues en question ont despériodes de retour allant de 2 ans jusqu’à la crue maximale probable. Les crues depériode de retour inférieures à 2 ans restent en général dans le lit mineur et neprovoquent pas de dommage. La crue maximale probable (CMP) est « le débitmaximal résultant de la combinaison la plus sévère de conditionshydrométéorologiques physiquement possibles pour le bassin versant étudié »(FEMA, 2004).

Des crues se produisent naturellement une fois par an ou davantage.Normalement, des dommages sont constatés lorsque l’importance de la crue dépasseune certaine valeur propre à chaque cours d’eau. Les chapitres suivants fournissentdes indications sur l’importance relative des crues. Le chapitre 2.1.1 montre les cruesmaximales observées à travers le monde et le chapitre 2.1.2 présente l’estimation descrues de différentes fréquences pour quelques fleuves dans le monde.

2.1. EXEMPLES D’IMPORTANCE DE CRUES

2.1.1. Les plus grandes crues à travers le monde

Des données concernant les différentes valeurs des crues maximales observéesà travers le monde ont été collectées par Herschy (2003) et les 54 plus importantessont présentées sur la Fig. 1. Ces informations reposent sur un ensemble de donnéesprécédemment réunies par Rodier et Roche (1984) qui déclarent : « … il estcependant probable que pour bon nombre de ces crues, la période de retour soitinférieure à 100 ans » (p. 344) là où on estimait que l’événement le plus rare observédans cet ensemble de maxima avait une période de retour d’environ 2000 ans(d’après une méthode de datation isotopique). Cependant, il faut reconnaitre queles périodes de retour signalées sont basées sur la longueur des relevés observés etne tiennent pas compte de la probabilité conjointe que l’événement puisse seproduire à la fois dans le temps et dans l’espace (au sein de régionshydrométéorologiques homogènes). En réalité, la probabilité qu’une crue dépasseces valeurs dans un lieu donné est sans doute beaucoup plus faible que celleindiquée par les relevés disponibles sur site et il vaut la peine de noter que cesmaxima observés se sont avérés conformes aux estimations de la CMP (Nathan etcoll., 1994). Il faut noter également que les maxima observés en Europe se situenten dessous de ces maxima mondiaux.

022-057-02 IMPORTANCES:-��16/05/14��14:39��Page�22

23

2. FLOODMAGNITUDES

A flood, by definition, results from higher than normal flows which inundateland outside the stream channel. This bulletin addresses floods caused byprecipitation on a catchment and not those caused by tsunamis, tidal surges, leveebreaches or dam failures, which result from different processes and, therefore,require different means for investigation and protection.

Integrated flood management necessitates operating hydraulic structures over awide range of flood magnitudes. Normally the floods of concern have recurrenceintervals ranging from about 2 years to the probable maximum flood. Floods withrecurrence intervals less than about 2 years generally remain in the channel and donot produce flood damages. The probable maximum flood (PMF) is “the maximumrunoff condition resulting from the most severe combination of hydrological andmeteorological conditions that are considered reasonably possible for the drainagebasin under study” (FEMA, 2004).

Floods naturally occur annually or more frequently. Damages are normallyobserved when the magnitudes of floods exceed a certain value, which is specific toeach river. The following sections provide indications on the relative magnitude offloods. Section 2.1.1 outlines maximum floods observed around the world andSection 2.1.2 describes the evaluation of floods of different recurrences for selectedrivers in the world.

2.1. EXAMPLES OF FLOODMAGNITUDES

2.1.1. World’s maximum floods

An indication of the range of maximum flood magnitudes observed around theworld has been compiled by Herschy (2003), the largest 54 of which are presented inFig. 1. This information is based on an earlier data set first compiled by Rodier andRoche (1984), who comment that “... it is probable that for a good many of thesefloods the return period is indeed less than 100 years” (p 344), where the rarestevent in this set of observed maxima was estimated to have a return period ofaround 2 000 years (based on an isotope dating approach). However, it needs to berecognised that the reported return periods are based on the length of the observedrecords, and do not take into account the joint probability of the event occurring inboth time and space (within homogeneous hydrometeorological regions). In reality,the probability of a flood exceeding these magnitudes at a specific location is likelyto be much rarer than that indicated by the availability of at-site records, and it isworth noting that this envelope of observed maxima has been shown to beconsistent with estimates of the Probable Maximum Flood (eg Nathan et al, 1994). Itshould also be noted that maxima observed for floods in Europe lie below theenvelope of these world maxima.


24

2.1.2. Importance des crues de certains fleuves

Le Tableau 1 montre l’estimation des crues de différentes fréquences pourcertains fleuves à travers le monde. Il rappelle également les principalescaractéristiques naturelles du bassin versant qui déterminent l’importance de lacrue, notamment les conditions climatiques générales, la topographie dominante etles dimensions du bassin versant. Les données de ce tableau sont extraites desdifférentes études effectuées par SNC-Lavalin (Canada).

2.2. CARACTÉRISTIQUES DES CRUES

Diverses caractéristiques des crues peuvent avoir une influence sur les plansde gestion et sur l’efficacité des systèmes de rétention, notamment : débit depointe, volume, durée, forme de l’hydrogramme, moment où l’événement seproduit et fréquence. De nombreux types d’aménagement du territoire sont àl’abri des crues de faible période de retour (crues fréquentes) : résidentiel,industriel, commercial, agricole et certains aménagements à usage récréatif. Lescrues peu fréquentes (crues exceptionnelles) peuvent permettre desaménagements à usage agricole et récréatif dans la mesure où la durée de la crueest suffisamment courte pour éviter des dommages importants. Le débit de pointe,le volume et la forme de l’hydrogramme influent sur la conception des ouvrages

10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Catchment Area (km2)

100

1000

10000

100000

1000000

Flo

odP

eak

(m3 /

s)

USAUSA

USA

USA

CubaFr Polynesia

Tahiti MexicoUSA

New CaledoniaUSA

New Caledonia

USA

New CaledoniaPuerto Rico

USANew Zealand

USA

Iceland

Mexico

AustraliaJapan

Taiwan

USA IndiaTaiwan

Japan

USA Japan

N. Korea

Phillippines

USA

Japan

India

USA

Pakistan

Madagascar

N Korea

Australia

S KoreaPakistan

Pakistan

India

China

Madagascar

Nepal

India

India

India

Australia

IndiaChina

Russia

Brazil

Fig. 1Variation de débit en fonction du bassin versant pour les plus grandes crues mondiales

(Herschy, 2003)


25

2.1.2. Flood magnitudes for selected rivers

Table 1 shows the evaluation of floods of various recurrences for selected riversaround the world. It outlines basic natural features which determine the range offlood magnitude for the watershed, namely the general climatic conditions, theprevailing topography and the size of the watershed. The data in this table isextracted from various studies carried out by SNC-Lavalin (Canada).

2.2. FLOOD CHARACTERISATION

Floods have several characteristics that impact on management plans and theeffectiveness of flood retention systems, namely: peak discharge, volume, duration,hydrograph shape, time of occurrence, and frequency of occurrence. Many types ofland use are precluded by floods with short recurrence intervals (frequent floods)such as residential, industrial, commercial, agricultural, and some recreational uses.Low flood frequencies (rare floods) may still allow agricultural and recreational usesas long as the flood duration is short enough to avoid large flood damages. The peakdischarge, volume, and hydrograph shape influence the design of hydraulicstructures for flood regulation and protection. The time of occurrence affectsreservoir operating rules to efficiently use storage capacity, in order to balance the

10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000

Catchment Area (km2)

100

1000

10000

100000

1000000

Flo

odP

eak

(m3 /

s)

USAUSA

USA

USA

CubaFr Polynesia

Tahiti MexicoUSA

New CaledoniaUSA

New Caledonia

USA

New CaledoniaPuerto Rico

USANew Zealand

USA

Iceland

Mexico

AustraliaJapan

Taiwan

USA IndiaTaiwan

Japan

USA Japan

N. Korea

Phillippines

USA

Japan

India

USA

Pakistan

Madagascar

N Korea

Australia

S KoreaPakistan

Pakistan

India

China

Madagascar

Nepal

India

India

India

Australia

IndiaChina

Russia

Brazil

Fig. 1Variation in discharge with catchment area for the world’s maximum floods

(after Herschy, 2003)


26

Fleuve

Mersey

Ravi

Dordogne

Rupert

Kagera

Godavari

Saskatchewan

Congo

Lieu

Chutesdu

Sitede

Argentat

Barragede

Chutesde

Dummugudem

Nipawin

Inga

Lacsupérieur

ChameraII

(France)

laRupert

RusumoFalls

(Inde)

(Canada)

(RDCongo)

(Canada)

(Inde)

(Canada)

(Rwanda)

Bassinversant

(km

2 )1671

2593

4420

30525

30700

281000

287000

3700000

Climat

Maritime;froid

Mousson

Tempéré

Froid

Équatorial

Mousson

Continental;

Équatorial

froid

Topographie

Collines

Himalaya

Montagnes

Collines

Vallonné

Vallonné

Plaines

Plat;collines

peuélevées

peuélevées

peuélevées

peuélevées

Typede

Naturelle

Naturelle

Régulée

Naturelle

Naturelle

Légèrement

Naturelle

Naturelle

régulation

régulée

Débitannuelmoyen

m3 /s

46104

106

637

210

2225

406

40850

Cruemoyenne

m3 /s

157

1130

610

1050

416

32000

2170

61200

Cruemaximale

m3 /s

S/O

3156

1650

1420

637

81720

8870

89800

enregistrée

Crue50ans

m3 /s

381

3820

1500

1500

711

87700

5320

89000

Crue500ans

m3 /s

620

8070

2150

1700

881

127000

8470

106000

CMP(1)ou

m3 /s

1995(1)

S/O

3120(2)

3470(1)

1082(2)

184000(2)

20300(1)

137000(2)

10000ans(2)

Tableau1

Exempled’importancedescrues


27

River

Mersey

Ravi

Dordogne

Rupert

Kagera

Godavari

Saskatchewan

Congo

Location

UpperLake

ChameraIISite

Argentat

RupertD

amRusum

oFalls

Dum

mu-gudem

Nipawin

Inga

Falls

(India)

(France)

(Canada)

(Rwanda)

(India)

(Canada)

(RDCongo)

(Canada)

Drainagearea

(km

2 )1,671

2,593

4,420

30,525

30,700

281,000

287,000

3,700,000

Climate

Maritime;cold

Monsoon

Temperate

Cold

Equatorial

Monsoon

Continental;

Equatorial

cold

Topography

Lowhills

Himalayas

Lowmountains

Lowhills

Hilly

Hilly

Plains

Flat;

lowhills

Typeofregulation

Natural

Natural

Regulated

Natural

Natural

Some

Natural

Natural

regulation

Meanannualflow

m3 /s

46104

106

637

210

2,225

406

40,850

Meanflood

m3 /s

157

1,130

610

1,050

416

32,000

2,170

61,200

Max.flood

ofrecord

m3 /s

N/A

3,156

1.650

1,420

637

81,720

8,870

89,800

50-yrflood

m3 /s

381

3,820

1,500

1,500

711

87,700

5,320

89,000

500-yrflood

m3 /s

620

8,070

2,150

1,700

881

127,000

8,470

106,000

PMF(1)or

m3 /s

1995(1)

N/A

3,120(2)

3,470(1)

1,082(2)

184,000(2)

20,300(1)

137,000(2)

10,000-yr(2)

Table1

Exampleoforderofm

agnitudeoffloods


hydrauliques destinés au contrôle des crues et à la protection contre lesinondations. Le moment où se produit l’événement a des répercussions sur lesrègles d’utilisation efficace de la capacité de stockage du réservoir, afin de trouverun équilibre entre les besoins de protection aval contre les crues et les autresutilisations du réservoir. Les besoins environnementaux pour la préservation despoissons, de la faune et des zones humides peuvent en général résister auxinondations.

De nombreux facteurs influent sur les caractéristiques d’une crue. L’intensitédes précipitations, leur durée et leur distribution sont les principaux facteurs quidéterminent le débit de pointe, le volume et la durée de la crue, ainsi que la formede l’hydrogramme. D’autres facteurs influent aussi sur les caractéristiques d’unecrue, notamment la teneur en eau du sol, la topographie du bassin versant, sonréseau de drainage, sa taille et sa forme, les types de sol, la couverture végétale et lamorphologie du cours d’eau. Dans les régions les plus froides du monde,l’accumulation et la distribution de la neige ainsi que la distribution destempératures sur le bassin versant sont également des paramètres importants degénération des crues. De plus, l’homme influe sur les caractéristiques des crues àtravers l’aménagement du territoire et certains changements structurels comme laconstruction et l’exploitation de barrages et de réservoirs, les digues, les projets decanalisation des cours d’eau et les dérivations des cours d’eau.

Ce bulletin classe les crues en trois catégories, « forte », « exceptionnelle » ou« extrême », en fonction de leur fréquence et de leur importance (Nathan etWeinmann, 2001). Ces catégories de crues sont illustrées par la Fig. 2. Les fortescrues concernent en général des évènements pour lesquels on disposed’observations et de mesures directes et qui ont des périodes de retour de moins de100 ans. Les crues exceptionnelles représentent des événements qui se situent entreles observations directes et la limite crédible d’extrapolation des données.

La limite crédible d’extrapolation varie considérablement en fonction du typeet de la quantité de données utilisées dans l’analyse de la fréquence des crues ; onestime cette limite à environ le double des stations-années enregistrées et utiliséespour l’analyse. Les crues extrêmes ont en général de grandes périodes de retour (oude très faibles probabilités annuelles de dépassement – PAD), qui se situent au-delàde la limite crédible d’extrapolation mais sont toutefois nécessaires pour laconception des ouvrages et la gestion des crues.

Les crues extrêmes sont à la limite de l’impondérable. L’incertitude est trèsgrande et ne peut être quantifiée. Aucune donnée ne pouvant étayer les estimationsdes crues de cette catégorie, les hydrologues et les ingénieurs doivent s’en remettreà nos connaissances et à notre compréhension des processus hydrologiques pourévaluer les crues extrêmes. Ces crues peuvent souvent être la conséquence decombinaisons imprévisibles et inhabituelles de paramètres hydrologiques qui ne sesont généralement pas présentés dans l’historique des crues dans un endroit donné.Une limite potentielle supérieure pour une crue en un site donné est la cruemaximale probable (CMP). La CMP est causée par la précipitation maximaleprobable (PMP) définie théoriquement comme la quantité maximale deprécipitations d’une durée déterminée pouvant être physiquement recueillie dansune zone de superficie donnée, en un lieu géographique déterminé et à un certainmoment de l’année (U.S. National Weather Service, 1982).

28


need for downstream flood protection against other uses for conservation storage.Environmental needs for fish, wildlife, and wetland conservation generally canwithstand flooding.

Numerous factors influence flood characteristics. Rainfall intensity, duration,and distribution are the primary factors that determine the peak discharge, floodvolume and duration, and hydrograph shape. Other factors also influence floodcharacteristics including initial soil moisture content, catchment topography,drainage network, size, and shape; soil types; vegetal cover; and river morphology.In colder areas of the world, snow accumulation and distribution, as well astemperature distribution over the watershed are also significant flood generationparameters. In addition, man affects flood characteristics through land use andstructural changes, such as the construction and operation of dams and reservoirs,levees, stream channelisation projects, and river diversions.

This bulletin categorises floods as “large”, “rare”, or “extreme” based on floodfrequency and magnitude (Nathan and Weinmann, 2001). These flood categories areshown in Fig. 2. Large floods generally encompass events for which directobservations and measurements are available and have recurrence intervals lessthan about 100 years. Rare floods represent events located in the range betweendirect observations and the credible limit of extrapolation from the data.

The credible limit of extrapolation varies considerably based on the type andamount of data used in the flood frequency analysis, with the credible limit ofextrapolation estimated as approximately double the station-years of record usedfor the analysis. Extreme floods generally have very large recurrence intervals (orvery small annual exceedance probabilities - AEP), which are beyond the crediblelimit of extrapolation but are still needed for design and flood management.

Extreme floods border on the unknowable. Uncertainty is very large andunquantifiable. Since data cannot support flood estimates in this range, hydrologistsand engineers must rely on our knowledge and understanding of hydrologicprocesses to estimate extreme floods. These floods may often result fromunforeseen and unusual combinations of hydrologic parameters generally notrepresented in the flood history at a particular location. One potential upper boundto the largest flood at a particular site of interest is the probable maximum flood(PMF). The PMF is caused by the Probable Maximum Precipitation (PMP), which isdefined as theoretically the greatest depth of precipitation for a given duration thatis physically possible over a given size storm area at a particular geographicallocation at a certain time of the year (U.S. National Weather Service, 1982).

29


2.3. ÉLÉMENTS D’APPRÉCIATION DE LA CRUE DE PROJET

Les éléments à intégrer dans une analyse hydrologique des crues doivent tenircompte de l’objectif des études, des données hydrologiques disponibles, destechniques d’analyse possibles, des ressources disponibles pour l’analyse et duniveau acceptable d’incertitude. L’objectif des études a une incidence sur le typed’informations hydrologiques nécessaires pour évaluer le problème. Certainsproblèmes peuvent nécessiter seulement une courbe de fréquence des débits depointe alors que d’autres peuvent requérir des hydrogrammes complets ou uneanalyse saisonnière. Les données disponibles, les techniques d’analyse possibles, lesressources disponibles et les besoins des décideurs influencent le choix des élémentsà inclure dans le calcul de la crue de projet.

Les caractéristiques des crues pour une étude donnée dépendent du typed’impacts que l’analyste essaie d’éviter ou de minimiser. Le calcul de la crue deprojet doit prendre en compte la fréquence acceptable des effets des crues dans laformulation du plan de gestion des crues. Habituellement, de très grandesconséquences sociales ou économiques nécessiteront le recours à une crue de projetavec une probabilité annuelle de dépassement (PAD) inférieure à 1 sur 100 (cruesexceptionnelles ou extrêmes). Des conséquences moindres permettent de recourir àdes crues de projet moins fortes. La fréquence de la crue de projet est souventétablie par des réglementations ou des politiques gouvernementales locales.

Une fois que la fréquence de la crue est sélectionnée, il est possible dedéterminer d’autres paramètres de crue présentant un intérêt, comme le débit depointe, le volume, la durée, la forme de l’hydrogramme et le moment del’évènement. Le besoin de ces paramètres dépend des choix envisagés pour lagestion des crues. L’établissement d’un plan d’exploitation du réservoir requiert

30

4

4 7

5

Fig. 2.Caractéristiques des catégories de crues en fonction de la période de retour en années;

(Nathan et Weinmann, 2001).


2.3. DESIGN FLOOD CONSIDERATIONS

The elements selected for incorporation in a hydrologic analysis of floods mustconsider the purpose of the investigation, available hydrologic data, possible analysistechniques, resources available for analysis, and tolerable level of uncertainty. Thepurpose of the investigation impacts the type of hydrologic information needed toassess the problem. Some problems may require only a peak-discharge frequencycurve, while others may need complete hydrographs or a seasonal analysis. Theavailable data, possible analysis techniques, resources available, and needs of thedecision makers influence the selection of elements to be included in developing thedesign flood.

The flood characteristics of interest in a particular study depend upon the typeof flood impacts that the analyst is trying to avoid or minimise. Development of thedesign flood should consider the tolerable frequency of flood impacts in formulatingthe flood management plan. Usually very large social or economic consequenceswill necessitate use of a design flood with an annual exceedance probability (AEP)less than 1 in 100 (rare or extreme floods). Smaller consequences allow use ofsmaller design floods. The design flood frequency is often established by localgovernmental regulations or policies.

Once the desired flood frequency is selected, other flood parameters of interestcan be determined such as the peak discharge, volume, duration, hydrograph shape,and time of occurrence. The need for these parameters is based on the floodmanagement alternatives considered. Establishment of a reservoir operation planusually requires examining all of these flood parameters to avoid flood damages

31

4

4 7

Fig. 2Characteristics of notional floods as a function of annual exceedance probability (AEP);

(Nathan and Weinmann, 2001)


32

habituellement l’examen de tous ces paramètres de crue pour éviter des dommagesen aval. En général, il est nécessaire d’analyser la fréquence des crues pour définirune crue de projet et évaluer la fiabilité attendue du plan de gestion des crues.D’autres caractéristiques peuvent être tirées des modèles hydrologiques basés surles précipitations. Généralement, les paramètres à considérer, ainsi que la fréquencede crue retenue, déterminent le choix de la méthode de calcul.

2.3.1. Sources de données

Le type de données et la durée d’enregistrement des données devraientdéterminer les limites d’extrapolation pour l’analyse de la fréquence des crues. Pourdes crues de projet « fortes », mais fréquentes, il est possible d’interpoler àl’intérieur des données de crues. Cependant, pour des crues « exceptionnelles » et« extrêmes », une extrapolation est nécessaire pour fournir les informations quirépondront aux exigences de conception du projet.

Les sources d’informations utilisées pour les analyses fréquentielles des cruesincluent les relevés de débits et de précipitations ainsi que les données des paléo-crues. Les relevés de débits se composent de données collectées à des stations dejaugeage (relevés systématiques) et de mesures indirectes du débit et du niveau atteintpar les crues sur ce site et sur d’autres sites (relevés historiques), avec notamment desobservations historiques du niveau de crue éventuellement disponibles dans desarticles de journaux et autres relevés existants. Aux États-Unis et en Australie, lesrelevés de débits sur un même site s’étendent le plus souvent sur une période de 20 à60 ans. Les relevés des précipitations et des températures varient considérablement endurée et en qualité mais dans la plupart des cas ils ne dépassent pas 100 ans. D’autredonnées météorologiques, comme les chutes de neige, l’équivalent en eau de la neige,le rayonnement solaire ainsi que la vitesse et la direction du vent, sont utilisées pour lamodélisation hydrologique et ont habituellement moins de 30 ans de relevésd’archives. En Europe et dans certaines parties d’Asie, on peut espérer disposer depériodes de relevés plus longues que celles-ci.

L’hydrologie des paléo-crues est l’étude de crues passées ou anciennes qui sesont produites avant la mise en place par l’homme de réseaux d’observations ou demesures directes par des procédés hydrologiques modernes (Baker,1987). Lesdonnées des paléo-crues n’impliquent pas l’observation directe des crues parl’homme. Au contraire, la preuve de crues passées est apportée par des relevésgéomorphologiques et stratigraphiques. L’avantage des données des paléo-crues estqu’il est souvent possible de créer des séries de plusieurs milliers d’années. Cesdonnées incluent en général les relevés des plus grandes crues qui se sont produitesdans le bassin versant ou peuvent à minima indiquer les limites des niveaux atteintspar les crues les plus importantes au cours de longues périodes. Toutefois, cesinformations ne donnent qu’un ordre de grandeur des crues extrêmes possiblesauxquelles on peut s’attendre à l’avenir, parce que le climat qui prévalait à l’époquedes paléo-crues était probablement très différent du climat actuel et du climatauquel on peut s’attendre dans un siècle.

La preuve des crues passées est également apportée par des livres anciens, desdescriptions figurant dans les journaux etc. Par exemple, aux Pays Bas, des milliersde vieux livres et autres publications sur les ondes de tempête et les crues de rivièresentre les années 517 et 1700 ont été examinés minutieusement et des centaines de


downstream. In general, flood frequency analysis is needed to develop a designflood and to evaluate the expected reliability of the flood management plan. Othercharacteristics can be derived from rainfall-based hydrologic models. In general theflood parameters of interest, as well as the desired flood frequency, determine thechoice of flood estimation technique.

2.3.1. Data sources

The type of data and length of the data record should determine extrapolationlimits for flood frequency analysis. For large but frequent design floods, it may bepossible to interpolate within the data. However, for rare and extreme floodsextrapolation is necessary to provide information needed to satisfy project designrequirements.

The sources of information used for flood frequency analyses includestreamflow and precipitation records and paleoflood data. Streamflow recordsconsist of data collected at established gauging stations (systematic records) andindirect measurements of streamflow and flood stages at this and other sites(historical records), including historical observations of flood stage that may beavailable in newspaper articles and other extant records. In the United States andAustralia, streamflow records at a single site most often range in length from about20 to 60 years. Precipitation and temperature records vary considerably in lengthand quality, but in most cases are limited to less than 100 years. Othermeteorological data, such as snowfall, snow water equivalent, solar radiation, andwind speed and direction, are used for hydrologic modelling and usually have lessthan 30 years of records. In Europe and some parts of Asia, it may be expected thatlonger period of record than these are available.

Paleoflood hydrology is the study of past or ancient flood events, whichoccurred before the time of human observation or direct measurement by modernhydrological procedures (Baker, 1987). Paleoflood data do not involve direct humanobservation of the flood events. Instead, evidence of past floods is determined fromgeomorphic and stratigraphic records. The advantage of paleoflood data is that it isoften possible to develop records that are several thousand years long. These datagenerally include records of the largest floods that have occurred in the catchment,or could at least provide the limits on the stages of the largest floods over long timeperiods. However, this information only provides an order of magnitude for possibleextreme floods, which can be expected in the future, because the climate whichprevailed, when paleofloods occurred, was probably significantly different from thepresent climate and from the climate which can be expected within one century orso.

Evidence of past floods is also determined from old books, descriptions innewspapers, etc. For instance in The Netherlands someone scrutinised thousands ofold books and other publications on storm surges and river floods between the years517 and 1700 and found hundreds of river floods and consequential flooding in

33


crues fluviales et inondations en résultant ont été trouvées pour de nombreuxfleuves de toute l’Europe occidentale. En Argentine, Motor Colombus (1979) aétudié les crues historiques du fleuve Paraná à Corrientes et analysé les données descrues de 1812, 1858, 1878, 1905 et 1966.

2.3.2. Limites d’extrapolation

Le type de données et la longueur des relevés utilisés dans l’analysefréquentielle des crues constituent les principaux critères pour déterminer une plaged’extrapolation crédible pour les estimations de crues. L’objectif de l’analysefréquentielle des crues et de l’extrapolation est de donner des estimations de cruesfiables pour une large gamme de fréquences afin de permettre la formulation d’unplan de gestion des crues approprié. Afin d’améliorer la fiabilité du plan de gestiondes crues, les courbes fréquence-crue doivent inclure une estimation de l’incertitudequi entoure les valeurs médianes. Les données utilisées constituent la seule base devérification de l’analyse ou des résultats de modélisation et, de ce fait, il n’est paspossible de vérifier les extrapolations au-delà des données. Les gains les plusimportants à réaliser pour donner des estimations crédibles des crues « extrêmes »peuvent être obtenus en combinant des données régionales émanant de plusieurssources. C’est pourquoi les méthodes d’analyse qui rassemblent des données et desinformations provenant de sources de précipitations régionales, de mesures dedébits régionales et de paléo-crues régionales devraient offrir le plus haut degréde crédibilité pour l’estimation des crues « exceptionnelles » et « extrêmes ». LeTableau 2 répertorie les différents types de données qui peuvent servir de base auxestimations des fréquences des crues et les plages optimales sur lesquelles lesextrapolations sont crédibles. En général, les plages optimales sont basées sur la oules meilleure(s) combinaison(s) de données envisagées aux États-Unis dans unavenir prévisible. Les plages types sont basées sur la ou les combinaison(s) dedonnées généralement disponibles et analysées pour la plupart des sites (Bureau ofReclamation, 1999).

D’autres pays ont des durées d’enregistrement différentes, qui doivent servir àdéterminer les limites d’extrapolation appropriées des fréquences de crues. Lesinformations présentées dans le Tableau 2 n’ont pour but que d’aider à déterminer letype et la quantité de données nécessaires à une analyse particulière ; chaque situationest différente et doit être évaluée individuellement. Les plages d’extrapolation doiventêtre déterminées par l’évaluation du type de données, les durées des enregistrements,le nombre de stations dans une région hydrologiquement homogène, le degré decorrélation entre les stations et d’autres caractéristiques de données susceptiblesd’affecter l’exactitude des données (Bureau of Reclamation, 1999).

2.4. MÉTHODES D’ANALYSES

De nombreuses méthodes différentes d’analyses sont disponibles pour calculerune crue de projet. Le choix d’une méthode particulière dépend habituellement dutype d’informations hydrologiques nécessaires, de la disponibilité des données, descontraintes de temps et de budget pour l’analyse et de l’expérience préalable del’analyste. La plupart des méthodes ont recours à une analyse statistique pour évaluerla probabilité qu’une crue de projet se produise. Les méthodes d’analyse ci-aprèsn’ont pas pour but d’être exhaustives. Différents pays disposent de modèles différents

34


many rivers all over Western Europe. In Argentina, Motor Colombus (1979) studiedhistorical floods on the river Parana at Corrientes and analysed data about floods in1812, 1858, 1878, 1905 and 1966.

2.3.2. Limits on extrapolation

The type of data and the record length used in the flood frequency analysisform the main bases for establishing a range on credible extrapolation for floodestimates. The objective of flood frequency analysis and extrapolation is to providereliable flood estimates for a wide range of frequencies to allow formulation of anappropriate flood management plan. In order to improve reliability of the floodmanagement plan, flood frequency relationships should include an estimate of theuncertainty around the median values. The data used in the analysis provide theonly basis for verification of the analysis or modeling results, and as such, extensionsbeyond the data cannot be verified. The greatest gains to be made in providingcredible estimates of extreme floods can be achieved by combining regional datafrom multiple sources. Thus, analysis approaches that pool data and informationfrom regional precipitation, regional streamflow, and regional paleoflood sourcesshould provide the highest assurance of credible characterisation of rare andextreme floods. Table 2 lists the different types of data that can be used as a basisfor flood frequency estimates and the typical and optimal ranges of credibleextrapolation. In general, the optimal ranges are based on the best combination(s)of data envisioned in the United States in the foreseeable future. Typical ranges arebased on the combination(s) of data that are commonly available and analysed formost sites (Bureau of Reclamation, 1999).

Other countries have different record lengths which should be used fordetermining appropriate flood frequency extrapolation limits. The informationpresented in Table 2 is only intended to assist in determining the type and amountof data needed for a particular analysis; each situation is different and should beassessed individually. The ranges of extrapolation should be determined byevaluating the type of data, lengths of records, number of stations in ahydrologically homogeneous region, degree of correlation between stations, andother data characteristics that may affect the accuracy of the data (Bureau ofReclamation, 1999).

2.4. ANALYSIS METHODS

Many different analysis approaches are available for developing a design flood.The choice of a particular method usually depends on the type of hydrologicinformation needed, availability of data, time and budget constraints for theanalysis, and prior experience of the analyst. Most of the approaches use some typeof frequency analysis for evaluating the probability of occurrence of the designflood. The analysis methods that follow are not intended to be exhaustive in nature.Different countries have different but suitable models available for use. Therefore,

35


mais qui peuvent être utilisés. C’est pourquoi, les méthodes de modélisationprésentées traitent davantage de types généraux de modèles que de types de modèlesspécifiques. Plusieurs méthodes sont présentées incluant l’analyse fréquentielle descrues, la modélisation pluie-débit et le calcul de la crue maximale probable.

2.4.1. Analyse fréquentielle des crues

L’analyse fréquentielle des crues est réalisée sur un site particulier en ajustant uneloi de distribution aux données, à l’aide de paramètres statistiques locaux ou régionauxpour évaluer les quantiles de crues. Une analyse de fréquences locale utilise desparamètres statistiques tirés de relevés de débits au droit d’une seule station. Cetteméthode est la plus facile et elle suffit habituellement pour évaluer de grandes crues surun site qui dispose d’une durée d’enregistrement très longue. Une analyse « régionale »est plus complexe et demande plus de temps, car les paramètres statistiques sont tirésnon seulement de chroniques de débits mesurés sur le site d’étude, mais également surplusieurs sites d’une région similaire du point de vue hydrologique. Une analyse defréquence régionale est probablement plus adaptée pour évaluer des cruesexceptionnelles et extrêmes, car elle utilise beaucoup plus d’années d’enregistrement,ce qui doit permettre de réduire le niveau d’incertitude dans les estimations.

S’agissant de relevés de débits, l’ensemble des données se composehabituellement d’une population hétérogène avec des crues provenantd’événements générés par différents phénomènes hydrométéorologiques (par ex.averses extratropicales, averses tropicales, évènements convectifs tels que desorages, des précipitations frontales ou la fonte des neiges) ou provenant d’affluentsamont ayant des réactions aux crues sensiblement différentes, sans oublier les cruescausées par les embâcles. Certains relevés de débits peuvent correspondre à ceuxd’une station située en aval d’un barrage ; ils sont alors régulés par l’exploitation duréservoir. Dans l’idéal, toutes ces crues devraient être recalculées pour les rendrehomogènes ou séparées selon leur origine et analysées séparément ; ensuite, les

36

Type de données utilisées pourl’analyse fréquentielle des crues

Plage d’extrapolation crédible pour probabilité annuelle de dépassement

Type La meilleure possible

Données de débits sur site 1 sur 100 1 sur 100

Données de débits régionales 1 sur 500 1 sur 1 000

Données de débits sur site etdonnées de paléo crues sur Site 1 sur 4 000 1 sur 10 000

Données de précipitations régionales 1 sur 2 000 1 sur 10 000

Données de débits régionales etdonnées de paléo-crues régionales 1 sur 15 000 1 sur 40 000

Combinaison des jeux de donnéesrégionales et extrapolation 1 sur 40 000 1 sur 100 000

Tableau 2Types de données et plages d’extrapolation pour l’analyse fréquentielle des crues

(Bureau of Réclamation, 1999)


the modeling approaches presented deal more with generalised types of modelsrather than specific ones. Several approaches are presented including floodfrequency analysis, rainfall-runoff modeling, and probable maximum flooddevelopment.

2.4.1. Flood frequency analysis

Flood frequency analysis is conducted at a particular location by fitting adistribution to the data using either at-site statistical parameters or regionalparameters to estimate flood quantiles. An “at-site” frequency analysis usesstatistical parameters that are derived from streamflow records at a single location.This approach is the easiest and is usually sufficient for estimating large floods at asite that has a very long record length. A “regional” analysis is more complex andtime consuming because the statistical parameters are derived from not onlystreamflow records at the site but at many sites in a hydrologically similar region. Aregional frequency analysis is probably more suitable for estimating rare andextreme floods because many more years of record are used in the analysis, whichshould reduce uncertainty in the estimates.

When dealing with streamflow records, the data set usually consists of a mixedpopulation with floods originating from events generated by different hydro-meteorological causes (e.g. extra-tropical storms, tropical storms, convective eventssuch as thunderstorms, frontal precipitation or snowmelt), or upstream tributarieswith markedly different flood response, including ice-jam floods. Some of thestreamflow records may be those from a station which is located downstream of adam, thus subject to regulation by the operations of the reservoir. Ideally, thesefloods would be re-computed for their unimpaired conditions or separatedaccording to causal factors and analysed separately; then, the individual floodfrequency curves would be combined to form the flood frequency relationship for

37

Type of data usedRange of credible extrapolation for annual exceedance probabilityfor flood frequency analysis

Typical Best possible

At-site streamflow data 1 in 100 1 in 200

Regional streamflow data 1 in 500 1 in 1,000

At-site streamflow andat-site paleoflood data 1 in 4,000 1 in 10,000

Regional precipitation data 1 in 2,000 1 in 10,000

Regional streamflowand regional paleoflood data 1 in 15,000 1 in 40,000

Combinations of regional datasets and extrapolation 1 in 40,000 1 in 100,000

Table 2Data types and extrapolation ranges for flood frequency analysis

(Bureau of Reclamation, 1999)


différentes courbes de fréquence des crues devraient être combinées pour former larelation fréquence-crue du site concerné. En pratique, on procède habituellement àl’analyse d’une population hétérogène, en raison de la difficulté et du coût deséparation des crues selon leurs origines. Pour éviter ces problèmes, il est possibled’appliquer une différenciation saisonnière si les processus de génération des cruesvarient de manière significative entre les saisons. L’exactitude est souvent sacrifiéelorsque l’on analyse une population hétérogène, car la pondération statistique dechacune des distributions, qui doivent être combinées, est incertaine.

Plusieurs méthodes sont disponibles pour évaluer les paramètres statistiquesd’ajustement d’une distribution à un ensemble de données : la méthode des moments,la méthode des moments de probabilité pondérés (PWM - Probability WeightedMoments), les algorithmes des moments espérés (EMA - Expected Moments Analysis)et la méthode du maximum de vraisemblance (MLE - Maximum LikelihoodEstimators). L’avantage d’utiliser les méthodes EMA ou MLE est la capacité àintégrer des données historiques et de paléocrues dans l’analyse fréquentielle descrues. La méthode des moments est en général la plus facile à utiliser et on dispose denombreux programmes informatiques pour ce type d’analyse.

Aux États-Unis, la méthode des moments est minutieusement décrite dans leBulletin 17B (Interagency Advisory Committee on Water Data, 1982). Ces directivesrecommandent d’ajuster une loi de distribution de type Pearson 3 aux logarithmesdécimaux des débits de pointe (distribution LP-III). Pour déterminer les troisparamètres statistiques utilisés pour ajuster la loi de distribution, la moyenne etl’écart type des échantillons sont déterminés à partir des logarithmes des débits decrues sur site ; le coefficient d’asymétrie est déterminé à partir d’une combinaison dedonnées sur site et de données régionales. Des ajustements sont réalisés pour traiterles points aberrants hauts et bas.

Les moments de probabilité pondérés (Hosking, 1990) sont basés sur lesmoments L qui sont des combinaisons linéaires d’observations ordonnées. Ceci estdifférent des produits-moments du fait qu’aucune élévation au carré ou au cuben’est appliquée pour calculer ces moments. Souvent, la variabilité des produits-moments est élevée si un événement occasionnel dont la taille dépasse plusieurs foisles autres valeurs domine les autres événements. Si des logarithmes de valeursd’échantillonnage sont utilisés pour évaluer les produits-moments, les valeurs faiblessont souvent exagérées. Ces effets peuvent être évités par l’application de momentsL. Des combinaisons de moments L permettent d’évaluer des moments deprobabilité pondérés (PWM), qui spécifient plusieurs distributions habituellementappliquées dans des statistiques de crues (Stedinger et al., 1993).

L’EMA (Lane and Cohn, 1996 ; Cohn et al., 1997) est une procédured’évaluation des paramètres basée sur les moments qui a amélioré la méthode desmoments en intégrant différents types de données systématiques, historiques et depaléocrues dans l’analyse fréquentielle des crues. D’un point de vue philosophique,l’EMA est conforme à l’approche de la méthode des moments (Cohn et al., 1997 etEngland, 1998), et c’est un prolongement naturel de la méthode des moments quiproduit des résultats identiques en cas d’absence de points aberrants hauts ou bas.La méthode EMA fonctionne dans un cadre de données tronqué par unereconnaissance explicite du nombre de valeurs connues et inconnues supérieures etinférieures à un seuil. La Fig. 3 montre un exemple de courbe fréquentielle de débitsde pointe avec la méthode EMA.

38


the location of interest. In practice, a mixed population analysis is usuallyconducted, due to the difficulty and cost of separating the floods according to theircausal mechanisms. To avoid these problems a seasonal differentiation can beapplied if the flood generating processes differ significantly between seasons.Accuracy is often sacrificed when using a mixed population analysis, as thestatistical weighting of the individual distributions, which have to be combined, isuncertain.

Several approaches are available for estimating the statistical parameters forfitting a distribution to a data set – the method of moments, probability weightedmoments (PWM), expected moments algorithm (EMA), and maximum likelihoodestimators (MLE). The advantage of using the EMA or MLE approaches is theability to incorporate historical and paleoflood data into the flood frequencyanalysis. The method of moments is generally the easiest to use, and computerprograms for this type of analysis are more widely available.

In the United States, the method of moments is thoroughly described inBulletin 17B (Interagency Advisory Committee on Water Data, 1982). Theseguidelines recommend fitting a Pearson type 3 distribution to the common base10 logarithms of the peak discharges (LP-III distribution). To determine the threestatistical parameters used to fit the distribution, the sample mean and variance aredetermined from the logarithms of the at-site flood flows, and the skewness isdetermined from a combination of at-site and regional data. Adjustments are madeto treat high and low outliers.

Probability Weighted Moments (Hosking, 1990) are based on L moments whichare linear combinations of ranked observations. This differs from product-momentsin that no squaring or cubing is applied to derive these moments. Often thevariability of product-moments is high if an occasional event which is several timeslarger than other values dominates the other events. If logarithms of sample valuesare used to estimate product moments, small values are overemphasised. Theseeffects can be avoided if L- moments are applied. By linear combinations of L-moments, probability weighted moments (PWM) can be estimated which specifyseveral distributions which are usually applied in flood statistics (Stedinger et al.,1993).

The EMA (Lane and Cohn, 1996 ; Cohn et al., 1997) is a moments-basedparameter estimation procedure that improved upon the method of momentsprocedure by incorporating different types of systematic, historical, and paleoflooddata into flood frequency analysis. EMA is philosophically consistent with themethod of moments approach (Cohn et al., 1997 and England, 1998), and it is anatural extension to the method of moments that produces identical results when nohigh or low outliers are present. The EMA approach operates in a censored dataframework by explicitly recognising the number of known and unknown valuesabove and below a threshold. An example peak-flow frequency curve with EMA isshown in Fig.3.

39


Une courbe de fréquence peut aussi être développée en utilisant une méthodeBayesienne avec la méthode du maximum de vraisemblance (O’Connell, 1999). Laméthode intègre des informations systématiques, historiques et de paléocrues ainsi quedes incertitudes de données et de modèles. Les MLE intègrent différents types dedonnées systématiques, historiques et de paléocrues dans l’analyse fréquentielle descrues. O’Connell (1999) a mis au point un programme informatique, FLDFRQ3, quiajuste plusieurs types de distributions à des données de crues et explique desincertitudes de données par des techniques Bayesiennes. Les MLE se sont avéréessupérieures à la méthode des moments pour évaluer des paramètres statistiques lors del’intégration d’informations historiques et de paléocrues (Stedinger and Cohn, 1986). LaFig. 4 montre un exemple de courbe fréquentielle de débits de pointe avec des MLE.

40

2

Fig. 3Exemple d’application de la méthode EMA pour une analyse fréquentielle des débits moyens annuels

sur un maximum de 3 jours (National Research Council, 1999).

Fig. 4Fréquences des débits de pointe annuels à l’entrée du barrage de Pathfinder Dam,

Wyoming, données par le meilleur ajustement de la loi distribution LP-III obtenu à l’aide de FLDFRQ3(Angleterre, 2003)


A flood frequency relationship can also be developed using a Bayesianapproach with the method of maximum likelihood (O’Connell, 1999). The approachincorporates systematic, historical, and paleoflood information, and data and modeluncertainties. MLEs incorporate different types of systematic, historical, andpaleoflood data into flood frequency analysis. O’Connell (1999) has developed acomputer program, FLDFRQ3, which fits several types of distributions to flood dataand accounts for data uncertainties with Bayesian techniques. MLEs have beenshown to be superior to the method of moments for estimating statistical parameterswhen incorporating historical and paleoflood information (Stedinger and Cohn,1986). An example peak-flow frequency curve with MLEs is shown in Fig. 4.

41

2

Fig. 3Example application of EMA for American River annual maximum 3-day mean discharge

frequency analysis (National Research Council, 1999)

Fig. 4Annual peak-discharge frequency inflows to Pathfinder Dam, Wyoming,from best-fitting LP-III distribution using FLDFRQ3 (England, 2003)


2.4.2. Modélisation pluie-débit

Le choix d’une méthode d’analyse particulière dépend du type d’informationshydrologiques nécessaires et de la disponibilité des données. En créant deshydrogrammes de crues complets, la modélisation pluie-débit donne desinformations sur de nombreux paramètres de crues que la seule analysefréquentielle des crues ne peut fournir. Théoriquement, la méthode implique detransformer une pluie de projet en une crue de projet supposée avoir la mêmeprobabilité d’occurrence que l’événement pluvieux. Une description très détailléede cette méthode a été écrite par l’Australian Institution of Engineers (2001).L’utilisation de modèles hydrologiques est utile si des caractéristiqueshydrologiquement importantes ont été modifiées (par ex. par des réservoirs) oudans des cas où les séries chronologiques hydrologiques existantes ne peuvent pasêtre extrapolées dans le futur.

Les modèles pluie-débit simulent les processus hydrologiques avec des degrésde complexité variables. À une extrémité de la gamme de modèles se trouvent desfonctions de transfert simple qui relient les données climatiques au ruissellement. Àl’autre extrémité, les modèles les plus complexes tentent de résoudre des équationsliées à des processus physiques connus. La plupart des modèles pluie-débit se situentquelque part entre ces extrêmes. L’exactitude du modèle dépend de l’exactitude desdonnées d’entrée et de la capacité du modèle à représenter correctement lesprocessus hydrologiques. Des modèles complexes requièrent de nombreusesdonnées détaillées variables dans l’espace. Si les données nécessaires ne sont pasdisponibles ou sont trop onéreuses à collecter, il peut être plus judicieux d’utiliser unmodèle moins complexe.

Plusieurs types de données sont nécessaires aux modèles pluie-débit pourtransformer les précipitations en ruissellement. Les besoins en données climatiquesincluent la moyenne spatiale des précipitations, la répartition temporelle desprécipitations, l’épaisseur du manteau neigeux, les paramètres de la fonte des neigeset la température atmosphérique pendant la saison de la fonte des neiges.Concernant les propriétés physiques du bassin versant, les données nécessairescomprennent les zones de drainage des sous-bassin, les pentes du lit et du bassinversant, la longueur du cours d’eau, les temps de réponse ou temps deconcentration, les conditions antérieures et les informations concernant les ouvragesde dérivation ou de stockage des eaux de ruissellement. La nature des sols et leuroccupation sont nécessaires pour déterminer la moyenne spatiale des tauxd’infiltration du sol et autres pertes. De plus, de nombreux autres types de donnéessont nécessaires au fonctionnement du modèle, notamment les paramètres relatifsaux réservoirs et à la propagation dans le cours d’eau, l’évaporation et d’autresparamètres utilisés dans les équations de transfert qui doivent généralement êtredéterminés par étalonnage.

Un modèle hydrologique peut être soit un modèle pluie-débit ponctuel pourmodéliser un événement unique, soit un modèle de simulation en continu. L’un oul’autre de ces modèles produira des hydrogrammes de crues. Cependant, desmodèles de simulation d’écoulement en continu nécessitent des donnéessupplémentaires. Étant donné que ces modèles représentent en permanence tout cequi concerne les précipitations et la répartition de l’eau dans le bassin versant, desdonnées sur les écoulements saturés et non saturés et des informations sur

42


2.4.2. Rainfall-runoff modeling

The choice of a particular analysis method depends on the type of hydrologicalinformation needed and availability of data. By generating complete floodhydrographs, rainfall-runoff modeling provides information about many floodparameters that flood frequency analysis alone cannot. Conceptually, the methodinvolves transforming a design rainfall into a design flood that is assumed to havethe same probability of occurrence as the storm. A very thorough description of thisapproach was written by the Australian Institution of Engineers (2001).Applications of hydrological models are useful if hydrologically relevantcharacteristics were changed (e.g. by reservoirs) or in cases where the existinghydrological time series of the past cannot be extrapolated into the future.

Rainfall-runoff models simulate hydrological processes with varying degrees ofcomplexity. At one end of the spectrum are simple transfer functions that relateclimatic inputs to runoff. At the other end, the most complex models attempt tosolve equations related to known physical hydrologic processes. Most rainfall-runoffmodels are somewhere between these extremes. The accuracy of the model dependson the accuracy of the input data and the ability of the model to correctly representthe hydrologic processes. Complex models require lots of detailed spatially varyingdata. If the necessary data is not available or is too expensive to collect, it may makemore sense to use a less complex model.

Rainfall-runoff models need several types of data to make the transformationfrom rainfall to runoff. Climate data needs include spatially averaged rainfall, therainfall temporal distribution, snowpack depths, snowmelt parameters and airtemperature during snowmelt season. Physical properties of the catchment that areneeded include the sub-basin drainage areas, channel and catchment slopes,watercourse lengths, lag times or times of concentration, antecedent conditions, andinformation about physical structures that divert or store runoff. Soils and land usedata are needed to determine spatially averaged soil infiltration rates and otherlosses. In addition, many other types of data are needed to run the model, includingreservoir and stream routing parameters, evaporation and other parameters used inthe transfer equations that are generally determined through calibration.

A hydrologic model may either be characterised as a single-event rainfall-runoff model or as a continuous streamflow simulation model. Either of these typesof model will produce flood hydrographs. However, continuous streamflowsimulation models require additional data. Since these models continuously accountfor all of the rainfall and the location of water in the catchment, unsaturated andsaturated flow data and evapotranspiration information are necessary to account forsoil moisture changes and subsurface water movement. Nevertheless, the

43


l’évapotranspiration sont nécessaires pour tenir compte des changements d’humiditédu sol et du mouvement des eaux souterraines. Néanmoins, l’application desystèmes de simulation mixtes stochastiques-déterministes est une option pouraugmenter la base de données des analyses de crues. S’appuyant sur un générateurstochastique de précipitations, qui fournit de longues séries de champs deprécipitations répartis dans l’espace, il est possible d’appliquer un modèlehydrologique déterministe pour générer des séries à long terme de données de débitdans des bassins fluviaux. Les caractéristiques stochastiques des précipitations, parrapport à leur répartition dans le temps et dans l’espace, peuvent être étudiées, toutcomme les incertitudes sur l’humidité initiale des bassins versants. En comparant lescaractéristiques statistiques des séries de crues ainsi produites avec lescaractéristiques des séries observées, il est possible de valider l’efficacité de laproduction de données et d’adapter les paramètres statistiques si nécessaire.L’utilisation de générateurs de débits stochastiques déterministes permet de simulerune grande quantité de données de débit en tenant compte de changements dans lescaractéristiques physiques du processus de crue, notamment les installations derétention des crues. Si les intervalles de temps de simulation sont suffisammentcourts, des analyses statistiques multi-variables de la série chronologique généréesont possibles.

Les données d’entrées des modèles peuvent être déterministes oustochastiques. Les modèles déterministes utilisent des valeurs uniques des donnéesd’entrées pour établir un hydrogramme de crue unique. À l’inverse, des modèlesstochastiques utilisent des distributions de probabilité pour caractériser la gammedes valeurs observées et la variabilité des données d’entrées des modèles et ensuitecalculer des hydrogrammes de crue multiples. Les exemples de modèlesdéterministes incluent le système de modélisation hydrologique HEC-HMS (U.S.Army Corps of Engineers, 1998), le logiciel RORB (Laurenson and Mein, 1995), etle système PRMS (Leavesley et al., 1983). Des exemples de modèles stochastiquesde crue qui utilisent les techniques de Monte-Carlo pour effectuer des tirages dansles lois de distribution des principaux paramètres d’entrée comprennent SEFMdéveloppé par MGS Engineering Consultants, Inc., en collaboration avec le Bureauof Reclamation américain (Schaefer et Barker, 2002), et la version 6 du RORB(Laurenson et coll., 2010).

2.4.3. Calcul de la crue maximale probable

Le calcul de la crue maximale probable (CMP) est un cas particulier demodélisation pluie-débit. La CMP est habituellement choisie pour le projet lorsquedes conséquences catastrophiques sont possibles et qu’une défaillance structurellene peut être tolérée. La crue maximale probable (CMP) est « la condition maximalede ruissellement résultant de la plus sévère combinaison de conditionshydrologiques et météorologiques raisonnablement possibles pour le bassin versantétudié » (FEMA, 2004). Aucune probabilité réaliste ne peut être rattachée à laCMP. Lorsque le concepteur sélectionne la CMP en tant que crue de projet, c’estparce que les conséquences d’une défaillance sont très graves. Si une crue de projetmoindre est choisie, cette décision est prise en sachant qu’un certain risque dedéfaillance est acceptable. De par la nature très conservatrice du calcul, laprobabilité annuelle de dépassement de la CMP est inférieure à celle de la PMP qui,selon la Fig. 2, est habituellement comprise entre 10-4 et 10-7.

44


application of stochastic- deterministic simulation systems is an option to increasethe data base of flood analyses. Based on a stochastic rainfall generator, whichprovides spatial distributed rainfall fields over long time series, a deterministichydrological model can be applied to generate long term series of runoff data withinriver basins. The stochastic characteristics of precipitation, with regard to the spatialand temporal distribution, can be considered, as well as the statistical uncertaintiesof initial wetness of watersheds. By comparing the statistical characteristics ofgenerated flood series with characteristics from observed series, it is possible tovalidate the efficacy of data generation and to adapt the statistical parameters asnecessary. With application of stochastic-deterministic runoff generators, a largeamount of runoff data can be simulated by considering changes in the physicalcharacteristics of flood processes including flood retention facilities. If the timeintervals of simulation are small enough multi-variate statistical analyses of thegenerated time series are possible.

Model inputs can be either deterministic or stochastic. Deterministic modelsuse single values of the required inputs to derive a single flood hydrograph.Conversely, stochastic models use probability distributions to characterise theobserved range and variability of the required model inputs and develop multipleflood hydrographs. Examples of deterministic models include HEC-HMS(U.S. Army Corps of Engineers, 1998), RORB (Laurenson and Mein, 1995), andPRMS (Leavesley et al., 1983). Examples of stochastic single event flood modelsthat use Monte-Carlo techniques to sample from distributions of the main floodproducing factors include SEFM developed by MGS Engineering Consultants, Inc.,in conjunction with the U.S. Bureau of Reclamation (Schaefer and Barker, 2002),and version 6 of RORB (Laurenson et al., 2010).

2.4.3. Probable maximum flood development

The development of the probable maximum flood (PMF) is a specialized caseof rainfall-runoff modeling. The PMF is usually selected for design whencatastrophic consequences are possible and structural failure cannot be tolerated.The PMF is “the maximum runoff condition resulting from the most severecombination of hydrological and meteorological conditions that are consideredreasonably possible for the drainage basin under study” (FEMA, 2004). No realisticprobability can be attached to the PMF. When the designer selects the PMF as thedesign flood, it is because the consequences of failure are very severe. If a lesserdesign flood is selected, it is done with the knowledge that some risk of failure isacceptable. By its very conservative nature, the AEP of the PMF is less than that ofthe PMP, which from Fig. 2 usually ranges from 10-4 to 10-7.

45


La CMP est déterminée par une méthode déterministe plutôt que par uneméthode probabiliste. Pour calculer la CMP on utilise les modèles étudiés dans lechapitre 2.4.2, mais en entrant dans les modèles des paramètres de projet plusconservateurs. Les méthodes utilisées pour déterminer la CMP varient d’un pays àl’autre et même d’une agence à l’autre dans chaque pays. Chacune des méthodes aune chose en commun, un désir de choisir des paramètres d’entrée conservateurspour produire la CMP la plus grande possible pour le site d’étude. Le degré deconservatisme varie, car l’objectif est de calculer une crue raisonnablement possible,mais représentative tout de même du potentiel de ruissellement maximal. Lesprocédures détaillées de calcul de la CMP sont très bien documentées dans FERC(2001), Cudworth (1989), et l’Institut des Ingénieurs, Australie (2001). Parconséquent, les procédures de calcul de la CMP ne sont pas présentées dans cerapport, qui ne traite que de concepts généraux.

L’élément le plus important pour déterminer la CMP est habituellement la PMP(Précipitation Maximale Probable). Dans le calcul de la CMP on utilise la PMP en lacentrant sur le bassin versant de manière à produire la combinaison la plus critiquedu débit de pointe et du volume de crue. La répartition temporelle de la pluie estchoisie pour produire le plus grand débit de pointe et la répartition maximale del’écoulement autour de la pointe. Pour déterminer la crue la plus critique, il peut êtrenécessaire de prendre en compte plusieurs répartitions spatiales et temporelles.

Pour produire la CMP la plus grande, les pertes sont minimisées. Les pertesprennent de nombreuses formes, mais les plus importantes résultent de l’infiltrationdans le sol. D’autres pertes viennent de l’interception par la végétation,l’évapotranspiration et la rétention dans des dépressions superficielles.

Les conditions antérieures à la PMP jouent également un rôle majeur dans ladétermination de la CMP. La PMP est un événement typiquement saisonnier. Parconséquent, le bassin versant peut être recouvert de neige pendant l’hiver ou peutdéjà être très humide à cause d’événements pluvieux antérieurs. Une fonte desneiges en même temps que la PMP peut aussi être un facteur important. Lesréservoirs peuvent être pleins. Le cours d’eau a probablement un débit de basealimenté par de l’eau souterraine parcourant des distances considérables sous terre.Chacune de ces conditions est étudiée en association avec la PMP pour déterminercelles qui pourraient vraisemblablement se produire au moment de l’événementpluvieux tout en augmentant le potentiel de crue du bassin versant.

Des décisions supplémentaires sont prises en ce qui concerne la transformationdes précipitations en ruissellement et les paramètres de propagation de la crue. Laméthode des hydrogrammes unitaires est la plus couramment utilisée pour convertirles précipitations en ruissellement. De nombreuses méthodes sont disponibles pourcalculer les écoulements dans les réservoirs, les bassins de rétention et le lit du coursd’eau. La clé pour obtenir un modèle de crue représentatif est l’étalonnage et lavérification par rapport à de grandes crues historiques.

2.5. ÉVALUATION DES MARGES D’INCERTITUDE

Il est important de souligner ici les nombreuses causes d’incertitude impliquéesdans l’évaluation d’une crue. Ces causes peuvent être associées à la mesure des

46


The PMF is determined using a deterministic procedure rather than aprobabilistic one. In calculating the PMF, the same models discussed in Section2.4.2 are used, but with more conservative design parameters input to the models.Approaches used for determining the PMF vary from country to country and evenfrom agency to agency within each country. Each of the approaches has one thing incommon – a desire to choose conservative input parameters to produce the largestPMF for the study site. The degree of conservatism varies because the objective is tocompute a flood that is reasonably possible but still representative of the maximumrunoff potential. Detailed procedures for computing the PMF are well documentedin FERC (2001), Cudworth (1989), and Australian Institution of Engineers (2001).Therefore, PMF computational procedures are not presented in this report, onlygeneralized concepts are discussed.

The most important input to determining the PMF is usually the PMP. Thecalculation of the PMF uses the PMP storm which is centered over the watershed toproduce the most critical combination of peak discharge and flood volume. Thetemporal distribution of the storm is selected to produce the largest peak dischargeand the maximum distribution of flow about the peak. To determine the mostcritical flood, several spatial and temporal arrangements may need consideration.

To produce the largest PMF, losses are minimized. Losses take many forms, butthe largest are from infiltration into the ground. Other losses come frominterception by vegetation, evapotranspiration, and retention in surface depressions.

Antecedent conditions prior to the PMP also play a major role in determiningthe PMF. The PMP storm is typically a seasonal event. Therefore, the watershedmay have snow on the ground during the winter, or may already be very wet from aprior storm. Concurrent snowmelt with PMP may also be an importantconsideration. Reservoirs may be full. The stream probably contains base flowwhich is contributed by water flowing underground considerable distances as groundwater. Each of these conditions are considered in combination with the PMP stormto determine those that could be reasonably expected to occur at the time of thestorm while maximizing the flood potential of the watershed.

Additional decisions are made with regard to converting rainfall to runoff andflood routing parameters. Unit hydrographs are the most common method used toconvert excess rainfall to runoff. Many approaches are available to route floodrunoff through reservoirs, detention storage, and stream channels. The key tohaving a representative flood model is calibration and verification to large historicfloods.

2.5. EVALUATING UNCERTAINTYMARGINS

It is important to highlight here the numerous causes of uncertainty involved inflood magnitude evaluation. These causes may be related to the flow measurement,

47


débits, au traitement des données ou à l’évaluation statistique. Celles-cicomprennent, entre autres, les éléments suivants :

Mesure des débits et traitement des données :

• incertitude dans l’établissement de la courbe de tarage pour les débits decrues ;

• incertitude dans la transposition des relevés entre une station de jaugeage etune zone non jaugée ;

• erreurs introduites dans le traitement des données (généralement unelimitation sérieuse dans de nombreux pays) ;

Évaluation statistique :

• incertitude dans le choix de la loi de distribution statistique ;

• incertitude découlant de l’échantillon limité d’observations disponibles ;

• manque d’homogénéité de l’échantillon de crue (changements dans la gestionde l’eau pendant la période de relevé, avec la construction d’un ou deplusieurs réservoirs en amont des sites de jaugeage, changement del’emplacement et du type de station de jaugeage, différents processus degénération de crues, comme les crues de fonte des neiges, les cruesd’embâcles, etc.) ;

• incertitude dans l’étalonnage et la structure du modèle pluie-débit utilisépour évaluer l’hydrogramme de la crue de projet.

L’évaluation de l’incertitude introduite par les méthodes de mesure des débitset le traitement des données doit se faire au cas par cas. Cette incertitude peutparfois être très importante ; cependant la plupart du temps elle n’est pas détectée,sauf si l’utilisateur des données se rend sur le site de jaugeage et pose des questionssur le jaugeage et les méthodes de traitement des données.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour évaluer l’incertitude introduitepar l’évaluation statistique. Des intervalles ou des limites de confiance sontcouramment utilisés pour aider les ingénieurs à évaluer l’incertitude des estimationset à déterminer le débit de pointe correct de la crue qui doit être utilisé dans leprojet. L’intervalle de confiance associé à l’estimation est fonction de la durée desrelevés disponibles pour l’analyse, des lois de probabilité retenues (loi dedistribution des fréquences) et de la manière dont les statistiques sur les mesuressont effectuées.

La fiabilité de l’évaluation augmente au fur et à mesure que la durée des sériesde données augmente. Des valeurs approximatives de fiabilité peuvent êtrecalculées pour différentes périodes de retour. À titre d’exemple pour desévénements peu fréquents, le Tableau 3 résume les niveaux d’incertitudesapproximatifs en fonction de l’intervalle de confiance, de la probabilité dedépassement annuel et de la durée de la série de données (Wanielista et coll., 1997).Par exemple, avec 25 ans de données historiques, il existe un degré de certitudeélevé que l’estimation pour la crue décennale se situera à plus ou moins 50 % de lavaleur réelle, mais la probabilité que cette valeur estimée corresponde à plus oumoins 10 % de la valeur réelle n’est que de 50 %. Le Tableau 3 montre également la

48


data handling or statistical evaluation. These include, but are not limited to, thefollowing:

Flow measurement and data handling:

• uncertainty in establishing the rating curve for flood flows;

• uncertainty in the transposition of records from a gauging station to anungauged area;

• errors introduced in data handling (usually a severe limitation in severalcountries);

Statistical evaluation :

• uncertainty in the selection of a statistical distribution;

• uncertainty arising from the limited sample of observations available;

• non-homogeneity of flood sample (changes in water management during theperiod of record, with the construction of reservoir(s) upstream of thegauging sites, change in location and type of gauging station, different floodgeneration processes, such as snowmelt flood, ice-jam floods, etc.); and,

• uncertainty in the calibration and structure of the rainfall-runoff model thatis used to estimate the design flood hydrograph.

The evaluation of uncertainty introduced by flow measurement methods anddata handling must be carried out on a case by case basis. This uncertainty maysometimes be very significant; however it remains undetected most of the time,unless the data user visits the gauging site and inquires about gauging and datahandling methods.

Several methodologies can be applied for the assessment of uncertaintyintroduced by statistical evaluation. Confidence intervals or limits are commonlyused to assist engineers in the assessment of the accuracy of estimates and in thedetermination of the proper flood peak discharge which should be used for thedesign. The associated confidence interval of the estimate is a function of the lengthof record available for the analysis, the assumed probability relationships (frequencydistribution), and the way the sample statistics are estimated.

As the length of the record increases, the reliability of the estimate alsoincreases. Approximate values of reliability (percent chance) can be calculated fordifferent return periods. As an example for infrequent events, Table 3 summarisesapproximate reliabilities as a function of confidence limit, annual exceedanceprobability, and record length (Wanielista et al., 1997). For example, with 25 years ofhistorical data there is a high degree of certainty that the estimate for the 1 in10 year flood will fall within plus and minus 50% of the actual value, but thelikelihood that this estimated value falls within plus and minus 10% of the actual isonly about 50%. Table 3 also shows the likelihood that a flood of a given annualexceedance probability occurs within a specific planning period. For example, it is

49


probabilité qu’une crue de fréquence fixée se produise au cours d’une période deplanification donnée. Par exemple, on voit que la probabilité qu’une cruecinquantennale se produise dans une période de 30 ans est de 45 %. Les méthodesqui peuvent être utilisées pour évaluer les intervalles de confiance dans l’analysefréquentielle des crues sont décrites par Stedinger et al. (1993).

Les techniques de simulation de Monte-Carlo sont bien adaptées pourreprésenter la variabilité stochastique des phénomènes générateurs de crues, bienque ces techniques puissent aussi être étendues pour caractériser l’incertitudeprovoquée par la transformation des précipitations en débits. Les informationsnécessaires pour être rigoureux sont de plus en plus difficiles à obtenir au fur et àmesure que les crues approchent de la limite crédible d’extrapolation.Cependant, les incertitudes associées aux entrées clés du projet peuvent êtrethéoriquement calculées (comme la grande incertitude liée à l’affectation d’uneprobabilité annuelle de dépassement à la précipitation maximale probable) etensuite utilisées pour évaluer l’impact sur l’objectif de dimensionnement duprojet. Un exemple d’application de cette démarche est donné dans la Fig. 5, oùon constate que l’incertitude sur la probabilité de déversement sur le barrage estpresque un ordre de grandeur en plus ou en moins de chaque côté de la meilleureestimation.

50

Période Durée Probabilité qu’une crue d’unede retour des relevés Intervalle de confiance (% d’erreur) période de retour donnée(années) (années) se produise en N années

±10 % ±25 % ±50 % N = 30 N = 50

2 10 47 88 99 100 % 100 %

25 68 99 100

100 96 100 100

10 10 46 77 97 95 % 99 %

25 50 93 99

100 85 100 100

50 10 37 70 91 45 % 63 %

25 46 91 97

100 73 99 100

100 10 35 66 90 26 % 39 %

25 45 89 98

100 64 99 100

Tableau 3Degrés approximatifs de fiabilité en fonction de l’intervalle de confiance


seen that the likelihood of a 1 in 50 year flood occurring within a 30 year period is45%. Techniques that can be used to estimate confidence intervals in floodfrequency analysis are described by Stedinger et al. (1993).

Monte-Carlo simulation techniques are well suited to capturing the stochasticvariability of flood producing factors, though such frameworks can also be extendedto characterise the uncertainty involved in the transformation of rainfall to floods.The information required to do this rigorously is increasingly difficult to obtain asthe magnitude of floods approach the credible limit of extrapolation. However, theuncertainties associated with key design inputs can be notionally represented (suchas the large uncertainty involved in assigning an annual exceedance probability tothe Probable Maximum Precipitation) and then used to assess the impact on thedesign objective of interest. An example application of this is provided in Fig. 5,where it is seen that the uncertainty in the exceedance probability of the damovertopping is almost an order of magnitude either side of the best estimate.

51

Return Record Likelihood that a floodPeriod Length Confidence Limits (% error) of given return period occurs(years) (years) within N years

±10 % ±25 % ±50 % N = 30 N = 50

2 10 47 88 99 100 % 100 %

25 68 99 100

100 96 100 100

10 10 46 77 97 95 % 99 %

25 50 93 99

100 85 100 100

50 10 37 70 91 45 % 63 %

25 46 91 97

100 73 99 100

100 10 35 66 90 26 % 39 %

25 45 89 98

100 64 99 100

Table 3Approximate Reliabilities as a Function of Confidence Limit


2.6. CRUES ET CHANGEMENT CLIMATIQUE

L’influence du changement climatique sur le risque de crue fait l’objet d’uneattention croissante. Cet intérêt est soulevé d’abord pour deux raisons, notamment(i) le lien de causalité entre la hausse des températures et la gravité et la fréquencedes précipitations exceptionnelles à extrêmes, qui se traduisent par uneaugmentation des inondations, et (ii) l’augmentation des dégâts causés par lamontée du niveau de la mer et par des facteurs sociétaux. Ces deux thèmes sontbrièvement abordés ci-dessous.

Tout d’abord, il faut noter que les preuves de l’augmentation de la températuresont largement répandues sur le globe. Des exemples sont donnés dans le rapport duGIEC (2007) : onze des douze dernières années (1995 – 2006) figurent parmi lesdouze années les plus chaudes depuis 1950, date à laquelle ont débuté les relevésinstrumentaux de la température à la surface du globe ; sur l’ensemble de la planète,le niveau de la mer s’est élevé de 3,1 mm/an entre 1993 et 2003 ; et on a observé unediminution des zones couvertes de neige et de glace, l’étendue maximale du gélisolsaisonnier ayant diminué d’environ 7 % dans l’hémisphère nord depuis 1900.

Les causes connues de ces changements sont à la fois naturelles etanthropogènes mais sont en général axées autour de la concentration des gaz à effet

52

Fig. 5.Exemple de courbe de fréquences des débits sortants d’un barrage avec intervalle de

confiance (Mittiga et coll., 2007)


2.6. FLOODS AND CLIMATE CHANGE

The influence of climate change on flood risk is receiving increasing attention.This interest arises primarily for two reasons, namely (i) the causal relationshipbetween rising temperatures and the severity and frequency of large to extremerainfalls, which result in an increase in hydrologic floods, and (ii) the increase inflood damages associated with sea level rise and societal factors. These two themesare briefly discussed below.

Firstly, however, it is worth noting that the evidence for temperature increase iswidespread over the globe. Examples are given in IPCC (2007) including: eleven ofthe twelve years from 1995 to 2006 rank in the twelve warmest years in theinstrumental record of global surface temperature (since 1950); increases in sealevels with the global average sea level rising at an average rate of about 3.1 mm peryear from 1993 to 2003; and, observed decreases in snow and ice extent with themaximum areal extent of seasonally frozen ground decreasing by about 7% in theNorthern Hemisphere since 1900.

The known causes of these changes are a mixture of natural and anthropogenic,but generally centre around the concentration of greenhouse gases present in the

53

Fig. 5Example outflow frequency curves from a dam with confidence limits

(Mittiga et al., 2007)

Pea

kFlow(3

3 /s)

Dam Crest Food

Annual Exceedance Probability

AEPof

DCF

Outflow90% outflox confidence limits


de serre présents dans l’atmosphère. Les gaz à effet de serre présents dansl’atmosphère réduisent la perte de chaleur dans l’espace et sont essentiels aumaintien de la température terrestre. Le dioxyde de carbone (CO2) est considérécomme le gaz à effet de serre anthropogène le plus important de l’atmosphère. Laconcentration atmosphérique globale de CO2 est passée d’environ 280 ppm (valeurpréindustrielle) à 379 ppm en 2005 (GIEC, 2007). De plus, les concentrations de gazà effet de serre à longue durée de vie comme le méthane (CH4), l’oxyde nitreux(N2O) et les hydrocarbures halogènes ont augmenté pendant l’ère industrielle.

Le rapport du GIEC (2007) indique qu’il est très vraisemblable (c.-à-d. que laprobabilité est supérieure à 90 %) que l’augmentation des températures moyennes àla surface du globe depuis la moitié du 20e siècle résulte des augmentationsobservées des émissions des gaz à effet de serre dues à des activités humaines.Pendant cette période, la somme des forçages solaires et volcaniques auraitprobablement causé davantage de refroidissement que de réchauffement.

Des températures plus élevées augmentent la capacité de l’atmosphère àretenir l’eau et l’évaporation dans l’atmosphère, favorisant de ce fait desprécipitations plus intenses. Trenberth et coll. (2003) soutiennent quel’augmentation de la teneur en humidité de l’atmosphère devrait augmenter le tauxde précipitation localement en stimulant les orages par un dégagement de chaleurlatent et ensuite en fournissant davantage d’humidité. Cependant, ils se demandentce qui arrive au volume d’eau total, puisque la durée de l’orage peut être raccourciepar ce processus.

Des simulations à modèles multiples, avec neuf modèles de climats mondiaux,appuient cette hypothèse en montrant que l’intensité des précipitations(précipitations annuelles divisées par le nombre de jours de pluie) augmentera àdifférents degrés selon le scénario de changement climatique modélisé (Kundzewiczet coll., 2007). Différents cas d’augmentations de l’intensité des précipitations ontdéjà été relevés pendant le 20e siècle, comme :

• Une nette tendance à l’augmentation de l’intensité des fortes précipitationsd’hiver et d’automne en Suisse (Schmidli und Frei, 2005) ;

• Augmentation de l’intensité des précipitations en Italie, malgré une baisse dunombre de jours de pluie (Brunetti et coll., 2004) ;

• Augmentation significative du nombre de jours de pluie et des précipitationsextrêmes sur deux jours aux États-Unis d’après sur une analyse effectuéedans des états limitrophes entre 1932 et 1997 (Pielke et Downton, 2000) ;

• Augmentation de la fréquence de fortes précipitations entre 1910 et 2000 enInde (Roy and Balling, 2004) ;

• Tendance à l’augmentation pour six des sept précipitations extrêmes enmoyenne en Europe (KleinTank et Konnen, 2003) ;

• Augmentation des précipitations extrêmes malgré une diminution del’ensemble des précipitations en Italie et en Espagne (Alpert et coll., 2002).

L’évaluation de l’influence des changements climatiques sur les crues est unpeu plus compliquée que pour les précipitations. Alors que l’on peut s’attendre à cequ’une augmentation de la fréquence des précipitations de grande intensité entraineune augmentation de la fréquence et de la gravité des crues, certains facteurssupplémentaires doivent être pris en compte pour contrôler la transformation du

54


atmosphere. Greenhouse gases in the atmosphere reduce the loss of heat into spaceand are essential in maintaining the temperature of the earth. Carbon Dioxide(CO2) is believed to be the most important anthropogenic greenhouse gas in theatmosphere. The global atmospheric concentration of CO2 has increased from pre-industrial value of about 280 ppm to 379 ppm in 2005 (IPCC, 2007). Additionally,concentrations of other long-lived greenhouse gases such as methane (CH4), nitrousoxide (N2O) and halocarbons have increased during industrial times.

The IPCC (2007) states that it is very likely (i.e. there is a greater than 90%probability) that the increase in the global average temperatures since the mid-20thcentury is due to observed increases in greenhouse gas emissions due to humans.During this period, the sum of solar and volcanic forcings would likely haveproduced cooling rather than warming.

With higher temperatures, the water-holding capacity of the atmosphere andevaporation into the atmosphere increase, and this favours more intenseprecipitation. Trenberth et al. (2003) argue that increasing the moisture content ofthe atmosphere should increase the rate of precipitation locally by stimulating thestorm through latent heat release and further by supplying more moisture. They do,however, question what happens to the total volume of water as the duration of thestorm may be shortened through this process.

Multi-model simulations, with nine global climate models, support thishypothesis by showing that precipitation intensity (annual precipitation divided bynumber of wet days) will increase to different degrees depending upon the climatechange scenario being modelled (Kundzewicz et al., 2007). Already, there arevarious cases of recorded increases in the intensity of rainfall over the 20th century,such as:

• A clear increasing trend in intensity of winter and autumn heavyprecipitation in Switzerland (Schmidli and Frei, 2005);

• Increase in precipitation intensity in Italy, although a decrease in the numberof wet days (Brunetti et al., 2004);

• Significant increase in the number of wet days and two-day precipitationextremes in the United States based on an analysis of contiguous states overthe period 1932-97 (Pielke and Downton, 2000);

• An increase in the frequency of large precipitation events over the period1910 to 2000 in India (Roy and Balling, 2004);

• Increasing trend in six out of seven precipitation extremes averaged acrossEurope (Klein Tank and Konnen, 2003); and,

• Increase in extreme rainfall despite a decrease in total rainfall in Italy andSpain (Alpert et al., 2002).

The assessment of the influence of climate change on floods is somewhat morecomplicated than for rainfalls. While it can be expected that an increase in thefrequency of high intensity rainfalls will result in an increase in the frequency andseverity of floods, there are additional factors to be considered that control theconversion of rainfall excess to flood hydrograph. For example Kundzewicz et al.

55


surplus de précipitations en hydrogramme de crue. Par exemple Kundzewicz et coll.(2006) suggèrent que la fonte des neiges est apparemment plus précoce et moinsabondante et que, par conséquent, la probabilité de crues de printemps dans desendroits sensibles peut diminuer. Ils notent aussi que les augmentations detempérature ne traduiront pas une réduction des embâcles et que l’augmentation dela débitance qui en résultera peut diminuer les risques d’inondation au printemps.On peut également s’attendre à ce que des périodes de temps sec plus longuesentraînent une baisse des niveaux du stockage dans les réservoirs ; de ce fait lesdébits sortants peuvent diminuer, en raison d’une plus grande disponibilité desretenues. À l’inverse, la hausse du niveau des mers prévue par le GIEC (2007)provoquera une augmentation des inondations dans des zones côtières basses, quireprésentent les régions les plus peuplées du monde.

La plupart des réservoirs étant utilisés à des fins multiples, la nécessité d’unemeilleure protection contre les crues qui pourraient résulter du changementclimatique doit être compensée par d’autres objectifs de fonctionnement. Enparticulier, les risques accrus de sécheresse et le changement des conditions dequalité de l’eau doivent être pris en compte.

L’influence du réchauffement global sur les dommages provoqués par les cruesdépend de facteurs autres que les crues fluviales (Pielke et Downton, 2000 ; Evans etcoll., 2004a). Pour la gestion des crues en aval des barrages, il est probablementimportant de tenir compte de l’influence de la hausse du niveau de la mer sur lescrues en amont de l’embouchure. La simultanéité de niveaux de la mer plus élevésavec des débits de crue aux barrages provoquera une augmentation des niveauxd’inondation et par conséquent une plus grande menace pour la vie et les biens. Lesdélais nécessaires pour atténuer les risques inhérents, par des changements depolitique ou par la construction de barrages et autres ouvrages de maîtrise des crues,sont longs et dans certains cas il faudra plusieurs décennies avant d’en voir lerésultat. Les barrages de maîtrise des crues sont un moyen d’atténuer ces risques,même s’il est clair (par ex. Evans et coll., 2004 b) qu’un ensemble de mesures enréponse aux crues sera nécessaire ; ces mesures concerneront la politique publique,la gestion du territoire, l’ingénierie fluviale et côtière et les initiatives pour laréduction des pertes. C’est le but de la gestion intégrée des risques d’inondation quiest décrite de manière plus détaillée dans le chapitre 4.

56


(2006) suggest that snowmelt is likely to be earlier and less abundant, and as suchthe likelihood of spring floods in susceptible locations may decrease. They also notethat increased temperatures will result in ice-jams being less prevalent, and theassociated increase in river conveyance may decrease the risk of flooding duringspring. It can also be expected that longer periods of dry weather will result in lowerreservoir storage levels, and hence outflows may reduce due to the increasedavailability of flood storage. Conversely, the increased sea levels predicted by theIPCC (2007) will cause increased flooding in low lying coastal areas, which representthe most densely populated regions of the world.

As most reservoirs are used for multiple objectives, the need for improvedflood protection which could derive from climate change has to be balanced withother targets of operation. Here especially the increased risks of droughts andchanging water quality conditions have to be considered.

The influence of global warming on flood damages is dependent on factorsother than hydrological floods (Pielke and Downton, 2000; Evans et al., 2004a). Ofperhaps most relevance to flood management downstream of dams is the need toconsider the influence of rising sea levels on upstream flood conditions. Theexpected concurrence of higher sea levels with dam flood outflows will result inincreased inundation levels and hence greater threat to life and property. The leadtimes required to mitigate the attendant risks, either through policy changes or theconstruction of dams and other flood control structures, are long and in some casesmay take many decades to come to fruition. Flood control dams provide one meansof mitigating these risks, though it is clear (e.g. Evans et al., 2004b) that a portfolioof flood response measures will be needed that span public policy, landscapemanagement, river and coastal engineering, and loss reduction initiatives. This is thepurpose of flood risk management, which is described in more details in Chapter 4.

57


58


3.1. DOMMAGES CAUSÉS PAR LES CRUESET EFFETS BÉNÉFIQUES DES CRUES

Depuis les débuts de la civilisation, les grandes crues ou les crues extrêmes sontconsidérées comme une nuisance, car ce sont des phénomènes d’ampleur anormalequi, en plus des pertes humaines, interrompent les activités humaines et causent desdommages aux établissements humains. C’est la raison pour laquelle les « impactsdes crues » ont toujours été perçus dans un sens négatif et que le principe deprotection contre les crues a toujours été simple : le coût des ouvrages de protectioncontre les crues est compensé par la diminution correspondante des dommagesqu’elles causent (qu’ils soient physiques ou immatériels, comme les pertes en vieshumaines). Ce mode de pensée impliquait la croyance selon laquelle la nature avaitune capacité de résilience infinie et qu’elle se remettrait de toute façon desconséquences de toute interruption occasionnelle et/ou limitée des processusnaturels provoquée par les mesures de maîtrise des crues.

Depuis la fin du siècle dernier, un nouveau concept est apparu, qui introduit lesprocessus naturels dans l’équation d’équilibre entre les mesures de maîtrise descrues et la diminution des dommages. Il est reconnu que les crues font partieintégrante des processus naturels hydrologiques et biologiques sur un bassin versantet que l’interruption du régime des crues affecte ces processus de manière plus oumoins importante. On divise donc maintenant les conséquences des crues en deuxcatégories :

• les impacts négatifs, principalement les conséquences sur les activitéshumaines, sur les vies et sur les structures anthropiques. Ces aspects sonttraités dans les chapitres suivants 3.2 à 3.4 ;

• les effets positifs, constitués par leur contribution aux processus naturels, quisont traités dans le chapitre 3.5.

3.2. DOMMAGES PHYSIQUES

3.2.1. Ampleur de l’inondation

Pour formuler et appliquer un certain niveau de gestion des crues, il estnécessaire de définir d’une manière ou d’une autre l’ampleur de l’inondation ainsique l’importance des dommages physiques et de trouver une relation entre les deux.Suivant le chapitre 2, on suggère que l’importance d’une crue est définie sur la based’un paramètre de crue. Il faut choisir le paramètre de crue le plus approprié à lasituation locale. En conséquence, les différentes valeurs que ce paramètre de crue aobtenues ou obtient au cours d’une série de crues (qui peuvent être historiques)d’importance différente doivent être analysées et traitées. Il en résultera une courbede fréquence (appelée également courbe de non-dépassement).

Mais, en dehors des paramètres de crue, il est également possible de définirdes paramètres que l’on peut appeler paramètres d’inondation. Les différents

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�58

59


3.1. FLOOD DAMAGES AND FLOOD BENEFITS

Large or extreme floods have been considered a nuisance since the beginningof civilization, because they are phenomena of abnormal magnitude, which disrupthuman activities and cause damages to human settlements, in addition to loss of life.That is the reason why “flood impacts” have always been perceived in a negativesense and the principle of flood protection has always been straightforward: the costof flood protection works is balanced with the corresponding reduction in flooddamages (whether physical or intangible, like loss of life). Implicit to this way ofthinking was the belief that nature has an infinite capacity of resilience and that itwould eventually recover from the consequences of any occasional/limiteddisruption of natural processes caused by flood control measures.

Since the end of the last century, a new concept has emerged which introducesthe natural processes in the balancing equation between flood control measures andflood damage reduction. It is recognised that floods are an integral part of thenatural hydrological and biological processes on a watershed, and that disrupting theflood regime affects these processes in a more or less significant manner. Therefore,flood impacts are now divided in two categories:

• The negative impacts, which are mainly the impacts on human activities andlives and on man-made structures. Those aspects are dealt with in thefollowing sections 3.2 to 3.4; and

• The positive impacts, which are their contribution to natural processes, aredealt with in section 3.5.

3.2. PHYSICAL DAMAGES

3.2.1. Magnitude of flooding

In order to formulate and carry out a degree of flood management, it isnecessary to define, in one way or another, the magnitude of flooding, as well as theextent of physical damages and to find a relationship between the two. FollowingChapter 2, it is suggested that the magnitude of a flood be defined on the basis of aflood parameter. A flood parameter, which is most appropriate to the localsituation, should be selected. Subsequently, the various values this selected floodparameter has attained or attains during a range of (possibly historical) floods ofdifferent magnitude would be analysed and processed. This would result in afrequency curve (also called non-exceedance curve).

But, apart from flood parameters one can also define flooding parameters, or,may be more clearly, one may call these inundation parameters. The various

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�59

60

paramètres applicables aux crues et aux inondations sont étudiés en détail dans lerapport (ICID, 2005) auquel il est fait référence. Seuls les aspects en lien avecl’objectif du présent bulletin sont résumés ici. La différence entre les deux types deparamètres est illustrée par la Fig. 6. La courbe du haut montre la probabilité denon-dépassement d’un volume de crue donné, alors que la courbe du bas montrela courbe de non-dépassement pour une inondation réelle, dans laquelle« l’importance » est exprimée ici par le paramètre d’inondation « volumedébordé ».

Un paramètre de crue doit représenter une crue de manière à ce que lesdifférentes valeurs du paramètre, valables pour différentes crues s’écoulant dans unbassin versant en un point donné (par exemple au point d’entrée du réservoir ou dela zone inondable), traduisent l’importance de ces crues les unes par rapport auxautres.

Bien évidemment, il est possible que, à un certain point du bassin versant et ducours d’eau, la crue soit beaucoup mieux caractérisée par son hydrogramme et par lapériode de retour associée. Mais il existe de nombreuses situations ou deshydrogrammes de différentes tailles ont des formes complètement différentes pourle même cours d’eau et au même endroit (Fig. 7).

Fig. 6.Courbes de non-dépassement du volume

de crue et du volume débordédu fleuve Sebou au Maroc – voir

également encadré 3.3 (NEDECO, 1975)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�60

61

parameters applicable to floods and inundations are discussed in detail in (ICID,2005) to which reference is made. Here, only the aspects relevant to the purpose ofthis Bulletin are summarised. The difference between the two is illustrated in Fig. 6.The upper graph shows the non-exceedance curve for the volume of a range offloods, while the lower graph demonstrates the non-exceedance curve for actualflooding, where “magnitude” is expressed here by the inundation parameter “bankoverspill”.

A flood parameter should represent a flood in such manner that the differentvalues of the parameter, valid for different floods travelling down a river in a certaincatchment at a given point (for instance at the point of entry of the reservoir or theflood prone area), reflect the magnitude of these floods in relation to each other.

Obviously, a flood at a certain point of a river basin and watercourse can bestbe characterised by its hydrograph and the related return period. But there aremany situations where hydrographs of different size for the same river and the samelocation have completely different shapes (Fig. 7).

Fig. 6Non-exceedance curve for floodand overspill volumes for the riverLower Sebou in Morocco – See also

Box 3.3 (NEDECO, 1975)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�61

62

Dans ce cas, un paramètre précis et soigneusement choisi de l’onde de cruepeut également caractériser une crue de manière tout à fait satisfaisante à unendroit donné. Ces paramètres de crue sont :

• débit maximal pendant la crue ;• niveau d’eau maximal pendant la crue ;• débit maximal journalier moyen pendant la crue ;• volume de l’onde de crue réelle au-dessus d’un débit donné ;• durée de l’onde de crue réelle au-dessus d’un débit ou d’un niveau d’eaudonné.

Étant donné que la forme d’une crue avec un débit de pointe donné, en un lieugéographique donné, dépend en général du bassin versant, il est possible d’utiliserun paramètre simple pour décrire la crue 1.

Comme cela a déjà été mentionné, il est également possible de définir desparamètres d’inondation. L’inondation est un phénomène complexe ; elle dépend decaractéristiques stochastiques (la crue) et des caractéristiques de la zone inondable.

Fig. 7.Quatre crues de tailles différentesdes oueds Ouerrha et Sebou, Maroc

(NEDECO, 1973)

1 Par exemple, le paramètre utilisé en Australie à des fins de planification est presque toujoursla probabilité annuelle de dépassement (PAD) d’une crue d’une hauteur maximale donnée oud’un débit maximal donné.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�62

63

In that case a carefully selected unambiguous parameter of a flood wavetravelling along a river may, at a certain location, characterise a flood quitesatisfactorily as well. Such flood parameters are:

• maximum discharge during flood;• maximum water level during flood;• maximum average daily discharge during flood;• volume of the actual flood wave above a given discharge;• duration of the actual flood wave above a given discharge or water level.

As the form of a flood of a given peak discharge, at a given geographic location,will, very generally, be a function of the catchment, a single parameter can be usedto describe the flood 1.

As already stated one can also define inundation parameters. Inundation is acomplex phenomenon; it depends on stochastic features (the flood) and thecharacteristics of the flood prone area. But physical, man-made structures (dams,

Fig. 7Four different size floods originating fromthe rivers Ouerrha and Sebou, Morocco

(NEDECO, 1973)

1 For instance, the parameter used in Australia for planning purposes is almost always theannual exceedance probability (AEP) of a flood of a given maximum height or maximum flowrate.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�63

64

Mais les structures physiques, anthropiques (barrages, digues de protection contreles crues) jouent également un rôle. Ces dernières peuvent à leur tour modifier larelation entre la crue et l’inondation, de manière déterministe ou stochastique(rupture de barrage par exemple).

Les résultats des études topographiques, hydrologiques et hydrauliques doiventindiquer quel est le paramètre d’inondation qui représente le mieux le phénomèned’inondation (voir encadré 1).

Aux Pays-Bas et dans plusieurs autres pays, la hauteur d’eau sert de paramètred’inondation. Cependant, on sait par expérience que les situations hydrologiques ettopographiques, ainsi que la taille de la zone, déterminent dans une grande mesurele paramètre d’inondation à utiliser.

Étant donné qu’une crue est en principe caractérisée par son hydrogramme etpar sa période de retour et l’inondation qu’elle cause par un paramètred’inondation, il est toujours nécessaire de traduire les hydrogrammes de crue eninondations. Quelques commentaires sur la méthode normalement utilisée sontdéveloppés dans l’encadré 2.

L’impact d’une crue sur la zone qu’elle inonde, ses habitants, sesinfrastructures, ses bâtiments et autres biens est influencé par de très nombreuxfacteurs (par ex. les paramètres d’inondation) comme :

• étendue maximale de l’inondation dans une certaine zone ;• durée de l’inondation dans une zone donnée ;• débit de débordement dans une zone donnée ;• hauteur locale de l’inondation ;• variation dans le temps de ces paramètres ou leur relation (étendue del’inondation pour un niveau d’eau H pendant une période T) ;

• vitesse de montée des eaux de crue ;• vitesse (locale) des eaux de crues ;• sédiments transportés par les eaux de crues• temps disponible pour l’annonce de la crue ;• aménagement du territoire dans les plaines inondables ;• turbulence de l’écoulement ;• temps nécessaire à la remise en état de la zone après l’inondation ;

Encadré 1 – Choix d’un paramètre d’inondation

Des études menées au Maroc (NEDECO, 1973) ont montré que ce qui représentait lemieux l’inondation de la plaine du Rharb par les fleuves Sebou et Ouerrha était levolume de débordement total dans la plaine. Dans le cas des études sur le Paraná-Paraguay menées en Argentine et au Paraguay (Motor Columbus, 1979), qui couvraientune zone beaucoup plus vaste, pas moins de sept emplacements ont été sélectionnés,pour lesquels le niveau d’eau maximal annuel au-dessus d’une certaine « cote d’alerte »pouvait être considéré comme représentatif du paramètre de crue. Dans ce cas, celacorrespondait également au paramètre d’inondation pour un certain tronçon du fleuve ;car il était situé au niveau des zones inondables le long de ce tronçon.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�64

flood embankments) also play a role. The latter, in turn, can modify the relationshipbetween flood and inundation, in a deterministic or stochastic (dam break forinstance) manner.

The results of topographic, hydrologic and hydraulic studies should indicatewhich inundation parameter best represents the flooding phenomenon (see Box 1).

In the Netherlands and in many other countries the depth of flooding is used asthe inundation parameter. However, it is known from experience that thehydrological and topographical situations, as well as the size of the area, determineto a major extent the inundation parameter to be used.

Given the fact that a flood is basically characterised by its hydrograph andreturn period and the flooding it causes by an inundation parameter, there is still theneed to translate flood hydrographs into flooding events. A few comments about themethod normally used are given in Box 2.

The impact of a flood event on the area it inundates, its inhabitants, itsinfrastructure, buildings and other assets is influenced by a wide variety of factors(i.e. flooding parameters), such as:

• maximum extent of inundation in a certain area;• duration of inundation in a certain area;• bank overspill in a certain area;• the local depth of inundation;• the variation in time of these parameters or their relationship (extent ofinundation for a water level H and during a time T);

• the rate of rise of floodwaters;• the (local) velocity of floodwaters;• sediment carried by floodwaters;• time available for flood warning;• the land use on the floodplain;• the turbulence of the flow;• the time it takes for the area to be reclaimed after the flood;

65

Box 1 – Selection of an inundation parameter

During studies in Morocco (NEDECO, 1973), it turned out that inundation of theRharb plain by the Sebou and Ouerrha rivers was best represented by the overallbank overspill into the plain. In the case of the Parana-Paraguay studies inArgentina-Paraguay (Motor Columbus, 1979), which covered a much larger area,no less than seven locations were earmarked at which the maximum annual waterlevel above a certain “danger” level could be considered as the representativeflood parameter. In this case this was also the inundation parameter for a certainriver reach; as it included the riverine flooded areas in that particular reach.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�65

• action de l’onde sur la zone inondée ;• qualité de l’eau du débit de débordement ;• gros matériaux transportés par la crue (par ex. dans le cas de torrents :arbres, blocs, rocher) ;

• saison pendant laquelle se produit la crue (par ex. par rapport à la saison desrécoltes ou aux terrains de camping situés sur les berges) ;

• heure du jour ou jour de la semaine où s’est produite la crue (c.-à-d. leshabitants étaient chez eux ou au travail).

Tous ces éléments (ou paramètres d’inondation) doivent être pris en comptelors de l’élaboration d’une stratégie de gestion des crues.

Lorsque l’inondation concernée couvre une vaste zone, il est nécessaire dediviser la zone en unités plus petites pour s’assurer d’une meilleure homogénéité desparamètres d’inondation (voir également encadré 1). Il est alors possible d’établirune étroite relation entre la crue et l’inondation d’une part et entre l’inondation etles dégâts d’autre part.

66

Encadré 2 – Relation entre une crue et l’inondation qu’elle provoque

La méthode utilisée de préférence pour établir la relation entre l’hydrogrammereprésentant une crue et les paramètres types d’une inondation est la modélisationhydraulique. Sauf en ce qui concerne les inondations qui sont compliquées par leursystème d’écoulement (surtout valable dans des zones urbaines), on peut affirmer engénéral que la modélisation physique (modèles réduits) n’est pas nécessaire.Actuellement, des modèles mathématiques d’inondations, comme l’indique parexemple le rapport ICID (2005), sont capables de résoudre la plupart des problèmes.En outre, de nombreux modèles intègrent également des paramètres de transport desédiments ou de qualité de l’eau et peuvent par conséquent représenter tous lesparamètres qui caractérisent l’inondation.Évidemment, il est préférable de disposer de données sur les crues de référence (c.-à-d.les crues historiques connues) pour étalonner les paramètres du modèle. Il faut disposeren outre d’une description topographique précise de la zone inondée ainsi que de labathymétrie du ou des cours d’eau et de ses berges.L’utilisation de modèles unidimensionnels ou bidimensionnels dépendra de la taille dela zone inondable, de la complexité des écoulements à l’intérieur de cette zone et deséchanges de débit entre le lit principal du cours d’eau et les zones inondables.L’avantage des modèles hydrauliques est qu’ils permettent très facilement de simulerune rupture de digue ou un élargissement de brèche, soit grâce à des modèles de« rupture de barrage » soit en se basant sur des schématisations tirées de considérationsthéoriques sur le développement des ruptures de barrage et de l’élargissement debrèches dans des remblais.En l’absence de modélisation de la zone inondable, il faut revenir à l’analyse du plusgrand nombre possible de crues et d’inondations connues. Dans ce cas, il faut se fier,entre autres (par ex. par des méthodes de corrélation), aux paramètres de crue etd’inondation les plus représentatifs.Une liste exhaustive des modèles utilisés dans des études hydrologiques et hydrauliquesde crues est donnée dans le rapport (SEPIC, 2004).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�66

• wave action on the inundated area;• the water quality of bank overspill;• the large materials transported by the flood (like in the case of torrentialstreams: trees, boulders, rocks);

• the season of occurrence of the flood (e.g. in relation to the cropping seasonor camping grounds on river banks);

• the time of the day or day of the week when flood happens (i.e. people athome or at work).

All these issues (or: inundation parameters) need to be taken into accountwhen developing a strategy for flood management.

When the inundation concerned covers a large area, it is necessary to divide thearea into smaller units to ensure that the inundation parameters are morehomogeneous (see also Box 1). It is then also possible to establish a closerelationship between flood and inundation, on the one hand, and inundation anddamage on the other.

67

Box 2 – The Relationship between a Flood and the Inundation it causes

The method preferred to establish the relationship between the hydrographrepresenting a flood and the typical inundation parameters is hydraulic modelling.Except for the inundations, which are complicated by their conveyance system(especially valid in urban areas), one can state in general that physical modelling(scale models) is not required. Nowadays, mathematical models of flooding events,as for instance discussed in (ICID, 2005), are able to solve most problems.Moreover, many models also incorporate sediment transport or water qualityparameters and are therefore able to represent all parameters, which characterisethe inundation.

Obviously, it is preferable to have data available about reference floods (i.e.recorded historical floods) for calibration of the model parameters. Also, anaccurate topographical description of the flooded area as well as the bathymetry ofwatercourse(s) and its banks must be available.Whether one has to apply one- or two-dimensional models will depend on the sizeof the flood prone area, on the complexity of the water movements inside that areaand on the interchange between the flows in the river and in the flood prone areas.The advantage of hydraulic models is that they quite easily enable the simulationof levee break or breach growth, either by means of “dam break” models or on thebasis of schematisations following from theoretical considerations on developmentof dam failures and breach growth in embankments.

In the absence of modelling of the flood prone area one has to fall back on theanalysis of as many floods and recorded inundations as possible. In that case, onehas to rely inter alia (for instance by correlation methods) on the mostrepresentative flood and inundation parameters.An exhaustive list of models used in hydrologic and hydraulic studies for floods isgiven in (SEPIC, 2004).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�67

68

On peut dire en général qu’un paramètre de crue a une portée régionale alorsqu’un paramètre d’inondation concerne une situation locale.

Il est donc possible d’établir une courbe de dépassement pour un paramètred’inondation sélectionné (Encadré 3). Étant donné que cela nécessite des donnéesquantitatives qui peuvent être collectées d’une manière simple, seul un nombrelimité d’éléments de la liste des paramètres d’inondation ci dessus peuvent êtreutilisés à cet effet. Bien que les quatre premiers éléments de la liste (étenduemaximale de l’inondation, durée d’inondation, débit de débordement, hauteur del’inondation) soient tous des paramètres d’inondation dignes d’intérêt, c’est lequatrième, hauteur moyenne ou maximale de l’inondation dans une certaine zone,qui est le plus fréquemment utilisé.

Encadré 3 – Courbes de dépassement pour le paramètre d’inondation retenu

Les courbes de dépassement pour le paramètre d’inondation retenu jouent un rôleimportant dans l’évaluation (économique) du plan de maîtrise des crues(voir chapitre 3.6). La Fig. 6 montre les courbes de dépassement du volume total et duvolume de débordement dans la plaine du Rharb au Maroc. Les données de la courbedu volume de débordement résultent de la corrélation établie entre les volumesdébordés (calculés pour un nombre limité de crues à l’aide d’un modèle mathématique)et le volume des mêmes crues sur et au-delà d’un débit continu de 2 100 m3/s obtenu àpartir des hydrogrammes réalisés au confluent du Sebou et de l’Ouerrha.Le paramètre retenu pour les études du Paraná-Paraguay pour chaque sous-zone était leniveau d’eau. Sur la Fig. 8 la courbe de dépassement pour une sous-zone particulière estreprésentée par les niveaux d’eau annuels maximum dans la ville de Paraná.

Fig. 8Courbe de dépassement des niveaux d’eau annuels maxi au droit de la ville de Paraná, fleuve Paraná,

Argentine – voir également Encadré 3 (Motor Columbus, 1979).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�68

One may say that, in general, a flood parameter has a regional significancewhile an inundation parameter bears on the local situation.

Also for a selected inundation parameter an exceedance curve can be drawn(Box 3). As this requires quantitative data, which can be collected in a simplestraightforward manner, only a limited number of items from the list of inundationparameters given above can be used for this purpose. Though the first four items ofthe list (maximum extent of flooding, duration of inundation, bank over spill, depthof inundation) are all inundation parameters having certain merits, it is the fourthone, average or maximum depth of inundation in a certain area, which is mostfrequently used.

69

Box 3 – Exceedance curves for the selected inundation parameter

Exceedance curves for the selected inundation parameter play an important role inthe (economic) evaluation of a flood control scheme (see Section 3.6). In Fig. 6 theexceedance curves for the total volume and the overspill volume into the Rharbplain in Morocco are presented. The data for the overspill curve were found byestablishing a correlation between the overspill volumes (calculated for a limitednumber of floods by means of a mathematical model) and the volume of the samefloods over and above a continuous discharge of 2,100 m3/s as obtained from thehydrographs at the SebouOuerrha confluence.The selected parameter for the Parana-Paraguay studies for each sub-area was thewater level. In Fig. 8 the exceedance curve for a particular sub-area is shown forthe highest annual water levels at the city of Parana.

Fig. 8Exceedance curve of the highest annual water levels at the city of Parana, River Parana, Argentina

See also Box 3-3 (Motor Columbus, 1979)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�69

3.2.2. Type et nature des dommages

Le regroupement des dommages qui est fait habituellement dépend beaucoupdes particularités de la zone concernée (aménagement du territoire, aspectséconomiques et sociaux) et de l’ampleur des dommages dans chaque catégorie. Il estégalement possible de faire des sous-catégories. Le Tableau 4 montre une vued’ensemble de ces regroupements. Chaque pays procédera à ses propresregroupements et de ce fait, ce tableau ne peut en aucun cas être considéré commefigé. Il n’indique que la tendance générale.

Une illustration d’une possible subdivision des dommages causés par les cruesest donnée par la Fig. 9 : les dommages sont répartis en dommages directs etdommages indirects, puis subdivisés en préjudices matériels (qui peuvent êtreassociés à un coût financier) et immatériels (qui ne peuvent être associés à un coûtfinancier), et ensuite en dommages primaires (dont les effets sont ressentis pendantla crue) et dommages secondaires (dont les effets sont ressentis lorsque la crue estpassée).

3.2.3. Étendue des dommages physiques

Les dommages causés par des crues (ou mieux des inondations) incluent lespertes en vies humaines, les dommages causés aux bâtiments et aux infrastructures,les dommages environnementaux et sociaux et d’autres types de dommages.

De nombreuses plaines inondables sont soumises à des activités agricolesintensives. Des zones de développement urbain et industriel, ainsi que certainsservices de télécommunication et de transport, sont également situés dans desplaines inondables. Lorsqu’une inondation se produit, cette pénétration des activitéshumaines dans les plaines inondables provoque des perturbations économiques etcommunautaires, avec parfois même des implications nationales plus larges.

70

Fig. 9Subdivision des dommages causés par les inondations (Parker, 2001)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�70

3.2.2. Type and nature of damages

The grouping of damages normally applied is very much a function of theparticulars of the area concerned (land use, economic and social aspects) and of themagnitude of damage in each group. Various sub-distinctions can also be made.Table 4 presents an overview of such distinctions. Each country will develop its owngroupings and therefore this table can by no means be considered to provide thefinal picture. It only shows the general trend.

An illustration of possible subdivision of flood damages is provided in Fig. 9,where damages are subdivided into direct and indirect damages, then further sub-divided into tangible (which can be associated with a financial cost) and intangible(which cannot be associated with a financial cost) damages, and further into primarydamages (which are felt mainly during flood occurrence) and secondary damages(which are felt after flood is past).

3.2.3. Extent of physical damage

Damages caused by floods (or better: inundation) include loss of life, damagesto buildings and infrastructure, environmental, social and other types of damages.

Many flood plains are subject to intensive agricultural activities. Urban andindustrial developments, as well as telecommunication and transportation services,are also situated in flood plains. This penetration of human activities into the floodplains causes economic and community disruptions, with sometimes even widernational implications, when flooding occurs. Moreover, a diversity of economic andphysical characteristics in different river reaches complicates evaluating potential

71

Fig. 9Subdivision of flood damages (Parker, 2001)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�71

72

Tableau 4Type et nature des dommages causés par les crues

Catégorie principale Sous-catégorie Nature des dommages Commentaires

Dommages directs

Résidents et visiteurs• Pertes en vies humaines• Blessures, traumatismes graves

Hébergement et bienspersonnels associés

• Dommages structurels causés auxbâtiments

• Dommages causés aux contenus desbâtiments, voitures

• Nettoyage interne

Bâtiments et services publics

• Dommages structurels causés auxbâtiments et aux infrastructures

• Dommages causés aux contenusdes bâtiments

• Nettoyage interne• Dommages causés aux véhiculespublics et privés

• Perte et interruption de servicesessentiels

• Déplacement de groupes vulnérablescomme les patients des hôpitaux

Bâtiments :Administratifs,hôpitaux, écoles,équipements sportifs

Services publics :routes, voies ferrées,télécommunications,électricité, gaz, eau potable,assainissement, évacuationdes eaux pluviales, etc.

Entreprises commerciales etindustrielles

• Dommages structurels causés auxmagasins, bâtiments, entrepôts

• Pertes en équipement, transport,usine

• Dommages causés au stock et àl’équipement

• Nettoyage interne

Agriculture et bétail

• Perte de récolte• Baisse de la qualité des récoltes• Retards de production• Enlèvement des sédiments et travauxde terrassement associés

• Traitement chimique supplémentairedes plantes, engrais destiné àatténuer les conséquences négativesde l’inondation

• Pertes du bétail et de sa production

Les pertes dans le secteuragricole peuvent avoir desrépercussions pendantplusieurs années(par ex. perte de vergersparvenus à maturité)

Dommages indirects

Conséquences physiques etpsychologiques

Problèmes de santé causés par lesinondations, le stress, les épidémies etcoûts liés au recouvrement de la santé

Aux Pays-Bas, on distingueen plus les dommagesindirects à l’intérieuret à l’extérieur de la zoneinondable (gêne de laproduction industrielle)Dommages causés

à l’économiePerte de salaires, de production,de bénéfices commerciaux

Coûts d’occasions perdues Baisse du niveau des services (écolesfermées, communications interrompues)

Mesures d’urgence

• Frais d’évacuation• Coût des opérations de secourset de sauvetage

• Lutte contre l’inondation

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:49��Page�72

73

Table 4Type and nature of damages due to floods

Main distinction Sub-distinction Nature of damage Remarks

Direct damages

Residents and visitors• Loss of life• Injury, severe trauma

Accommodation and relatedprivate propert

• Structural damage to buildings

• Damage to contents of buildings,cars

• Internal clean-up

Public buildings and utilities

• Structural damage to buildings andinfrastructure

• Damage to contents of buildings

• Internal clean-up• Damage to public and privatevehicles

• Loss and disruption of essentialservices

• Displacement of vulnerable groups,e.g. patients from hospitals

Buildings:administrative, hospitals,schools, sportsaccommodation,community centers;

Utilities:roads, rail-ways, telecomm.,electricity, gas, water supply,sewerage, stormwaterdrainage, etc

Commercial and industrialenterprises

• Structural damage to shops,buildings, storage

• Loss of equipment, transport,plant

• Damage to stock andequipment

• Internal clean-up

Agriculture and livestock

• Loss of harvest• Decrease in crop quality• Delays in production• Removal of sediment and relatedleveling works

• Additional chemical treatment ofplants, fertilizer to mitigate negativeeffects of inundation

• Loss of cattle and their production

Losses in the agriculturalsector can persist for severalyears (e.g. loss of matureorchards)

Indirect damage

Physical and psychologicaleffects

Ill-health caused by flooding, stress,epidemics and related health recoverycosts

In the Netherlands a furtherdistinction is made ofindirect damage insidethe flood-prone areaand outside (disturbanceof industrial production)Damage to the economy Loss of wages, production, business

income

Opportunity costs Reduced level of services (schoolsclosed, interrupted communications)

Emergency measures

• Evacuation expenses• Cost of relief and rescueoperations

• Flood fighting

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�73

En outre, la diversité des caractéristiques économiques et physiques de chaquetronçon de rivières rend compliqué l’évaluation des dommages potentiels causés parune inondation. Le degré de sensibilité aux inondations d’un tronçon de rivièredonné dépend autant du type d’activité développé dans la zone inondable que descaractéristiques topographiques, géologiques et hydrologiques.

Afin de décider du degré optimal de gestion de la crue, il est nécessaire deconnaitre l’étendue des dommages causés par des crues de différentes importancesou différentes probabilités. L’évaluation des dommages doit par conséquent êtreconsidérée comme une étape nécessaire à la gestion de la crue. À cet égard, on noteque des cartes d’inondation, comme cela est mentionné dans le chapitre 4.4.2,peuvent être très utiles dans la réalisation de l’évaluation.

Les impacts des crues touchent les aspects sociaux, techniques, financiers etéconomiques de la vie humaine. Cependant, les crues ont aussi des conséquences surl’environnement naturel : la flore, la faune, les zones humides, la nappe phréatique,les forêts, etc. En général, on connait bien les quatre premiers impacts mentionnésmême si on ne fait pas toujours bien la distinction entre impacts financiers etimpacts économiques (Encadré 4). Le cinquième groupe d’impacts n’a toutefois étéreconnu que récemment (chapitre 3.5).

La première catégorie d’impacts comprend :• les pertes en vies humaines ;• les dommages matériels directs causés aux biens privés et publics ;• les problèmes de santé (dont le stress) ;

74

Encadré 4 – Distinction entre coûts économiques et coûts financiers

Dans le contexte de l’estimation du coût des dommages causés par les crues, lescoûts financiers pourraient être définis comme des coûts occasionnés à unepersonne, un groupe de personnes, un organisme gouvernemental ou unétablissement commercial. Par exemple, la perte de bénéfices nets imputable à uneinondation pour une entreprise commerciale individuelle pourrait être considéréecomme une perte financière, mais pas comme une perte économique ; on supposeen effet que des clients, qui auraient acheté des biens ou des services à l’entreprisesinistrée, peuvent satisfaire rapidement leurs besoins auprès d’entreprisesconcurrentes des environs et de cette manière la perte subie par la premièreentreprise est compensée par le gain imprévu de la seconde. Cependant, unchangement de fournisseurs et un choix réduit peuvent avoir des conséquencessociales.D’autre part, les coûts économiques sont des coûts mesurés en termes deconsommation de ressources humaines ou naturelles pour l’ensemble de lacollectivité. Les coûts économiques sont une mesure du changement dans le bien-être collectif et n’incluent pas les pertes financières subies par une partie de lacollectivité qui deviennent alors un gain pour une autre partie. La distinction entreces deux types de coûts peut être importante avec de nombreuses partiesprenantes, comme le décrit l’Annexe 4, dans laquelle les coûts/bénéfices desopérations liées à la crue entre différents propriétaires doivent être analysés d’unpoint de vue économique.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�74

flood damage for policy purposes. The degree to which a specific reach in a river isprone to flood damage will inter alia be determined by the occupational pattern, aswell as the topographical, geological and hydrological characteristics of the reaches.

In order to decide on an optimum degree of flood management it is necessaryto know the extent of damage caused by floods of different magnitudes/probabilities. Damage assessment must therefore be seen as a necessary step usedfor carrying out flood management. In this respect, it is noted that inundation maps,as mentioned in Section 4.4.2, can be very useful in carrying out the assessment.

Flood impacts concern social, technical, financial and economic aspects ofhuman life. However, there are also impacts on the natural environment: flora,fauna, wet lands, ground water, forests, etc. In general, the first four impactsmentioned are well known; though the distinction between financial and economicimpacts is not always clear (Box 4). The fifth group of impacts, however, has onlybeen recognised in recent times (see Section 3.5).

The first category of impacts comprises:• loss of human lives;• direct material damages to private and public property;• health problems (stress included);

75

Box 4 – Distinction between financial and economic costs

In the context of the cost of flood impacts, financial costs could be defined as coststo an individual, group of individuals, government agency or businessestablishment. For example, the loss of net revenue to an individual businessenterprise as a result of flooding would be considered a financial loss – but not aneconomic loss - as it is assumed that customers, who would otherwise havepurchased goods or services from the flooded business, can readily secure theirneeds from competing enterprises in the nearby area, and so the loss suffered bythe first business is offset by the windfall gain of the second. However, there maybe social impacts as a result of changing suppliers and reduced choice.

On the other hand, economic costs are costs measured in terms of consumption ofhuman or natural resources for the community as a whole. Economic costs are ameasure of change in communal welfare, and do not include financial losses to asegment of the community which then become a gain to another segment. Thedistinction between these two types of costs can be important with multiplestakeholders – such as described in Appendix 4 where the costs/benefits of floodoperations between different owners needs to be analysed in an economicframework.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�75

• les conséquences directes ou induites liées aux difficultés de fonctionnementnormal des systèmes de communication de la collectivité (arrêt des activitéset des services, liaisons routières coupées, interruption des activitéséconomiques et commerciales, mesures d’urgence exceptionnelles,évacuation et relogement des personnes).

Tous les impacts ne sont pas nécessairement exprimés en « valeurs »monétaires. Les valeurs peuvent être éthiques, morales, sociales, religieuses ou denature psychologique (anxiété et inquiétude causées par la crue et ses risques,isolation de personnes, perturbation du tissu social, perte de biens précieux etirrécupérables, dommages subis par le patrimoine historique et culturel, etc.).Il se pourrait bien que ces derniers dommages soient quelquefois plus élevés que lesdommages matériels (Encadré 5).

L’étendue des dommages physiques dépend à la fois de l’exposition àl’inondation et du type et de l’importance des activités humaines dans la zoneinondable.

L’exposition à l’inondation, à son tour, est fonction d’une part des conditionsprésentes dans la zone inondable et d’autre part des caractéristiques de la crue. Àcet égard, il faut mentionner les points suivants :

• la vitesse de montée de la crue, par ex. les orages d’été ont tendance à avoirun coefficient de pointe plus élevé par rapport à la durée de toutel’inondation ; par contre, le ruissellement de l’eau de fonte des neigesprovoque une montée beaucoup plus lente sauf bien sûr s’il se produit enmême temps qu’une embâcle ;

• la hauteur de l’inondation par rapport aux aménagements existants ;• la vitesse d’écoulement des eaux en crue ;• l’annonce de la crue et les mesures d’évacuation mises en place ;

76

Encadré 5 – Dommages dus à l’inondationcausée par l’ouragan Katrina à La Nouvelle-Orléans

En 2005, La Nouvelle-Orléans et ses environs étaient frappés par l’ouraganKatrina. L’ampleur des dommages matériels (c.-à-d. physiques) dus à l’inondationfut estimée à 30 milliards USD. Cependant, l’ensemble des dommages futbeaucoup plus important. À cet égard, on doit d’abord penser à des dommagesimmatériels, comme les dommages causés à des produits uniques ou la perte deproduits uniques réalisés par des artistes, la perte d’un logement que l’on aime etque l’on connait bien, le coût des secours apportés par les autorités et lesorganisations sociétales aux victimes des inondations, la perte d’étudiants qui ontpoursuivi leurs études dans d’autres universités, la faillite d’entreprises qui ont dûcesser leur activité pendant et après l’inondation, etc.Il n’est pas possible de donner une estimation fiable de ces coûts immatériels, maisil se pourrait que le total de tous les coûts des dommages réclamés en justicecontre le gouvernement fédéral américain (environ 650 milliards USD) soit unebonne indication du coût global de ces dommages. Presque la moitié de cettesomme est réclamée par les autorités régionales (l’État de Louisiane pour200 milliards USD et la ville de La Nouvelle Orléans pour 80 milliards USD).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�76

• indirect or induced impacts related to difficulties in the normal functioning ofthe communication system of the community (a standstill of activities andservices, severed road links, disruption of economic and commercialactivities, exceptional emergency measures, evacuation and re-establishmentof people).

Not all impacts are necessarily expressed in monetary “values”. The values canbe ethical, moral, social, religious or be of a psychological nature (anxiousness andconcern in view of the flood event and its associated risk, isolation of persons,disruption of the social fabric, loss of cherished, unrecoverable goods, damages tothe historical and cultural heritage, etc.). It could well be that the last mentioneddamages are a few times higher than the material damages (Box 5).

The extent of physical damages is dependent, both on the exposure to floodingand on the type and extent of human activities in the flood prone area.

The exposure to flooding, in turn, is a function of, on the one hand, theconditions present in the flood prone area and, on the other, the characteristics of aparticular flood. In this respect, the following can be mentioned:

• the speed of rise to flood peak, e.g. summer storm events tend to have ahigher peak factor in relation to the duration of the overall flood event;alternatively, snowmelt runoff provides for a much slower rise unless ofcourse occurring in combination with an ice jam;

• depth of inundation with respect to existing development;• velocity of flood waters;• flood warning and evacuation measures in place;

77

Box 5 – Damage caused in New Orleans (USA)by flooding due to Hurricane Katrina

In 2005, the city of New Orleans and its surroundings were hit by HurricaneKatrina. The magnitude of the material (i.e. physical) damage due to flooding wasestimated at US$ 30 billion. The overall damage, however, was much larger. In thisrespect one must think about immaterial damage, like damage to or loss of uniqueproducts made by artists, loss of one’s well-known and beloved habitat, the costand effort which went into flood relief provided by the authorities and societalorganisations, loss of students, who continued their studies at universitieselsewhere, bankruptcy of enterprises, which had to stop operating during and afterthe flooding, etc.

It is not possible to give a reliable estimate of these immaterial costs but it couldwell be that the sum of all damage costs claimed in court against the US FederalGovernment (some US$ 650 billion) gives a good indication of this overall damagecosts. Nearly 50% of this amount is claimed by regional authorities (State ofLouisiana US$ 200 billion, city of New Orleans US$ 80 billion).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�77

• les effets de l’inondation sur l’accès aux transports ;• l’étendue et l’état des moyens de défense contre la crue.

Le type et l’étendue des activités humaines présentes dans la zone inondable sontun autre facteur décisif pour les dommages matériels. A cet égard, on note qu’undegré significatif de protection contre les inondations entraîne pratiquementtoujours davantage d’activités humaines, plus de développement dans la zoneencore inondable (dans une certaine mesure) et, dernier point, mais pas le moindre,une attitude générale de négligence et de déni vis-à-vis d’une éventuelle inondation.

La manière dont les dommages se répartissent sur les différents secteurs de lasociété et de l’économie dépendra de la densité de population de la zone inondable,de l’aménagement du territoire et du niveau de développement économique. LeTableau 5 présente, pour quelques crues, la répartition des dommages matériels enpourcentages de l’ensemble des dommages causés. On peut observer par exemplequ’en ce qui concerne l’importance relative des dommages agricoles, il existe unedifférence importante entre l’Argentine, le Paraguay et les Pays-Bas d’une part etles États-Unis et le Maroc d’autre part.

Petraschek (2001) affirmait que la nature des dommages change avec la sociétéet a illustré cela avec la distribution de tous les dommages causés par les crues enSuisse en 1868 et en 1987 (Tableau 6).

3.2.4. Paramètres et courbes des dommages

L’étendue des dommages physiques dus à une crue doit être évaluée en termesmonétaires et de manière méthodique. Ces évaluations constituent la base des courbesde dommages qui doivent être établies pour une certaine zone inondable. Les courbes

78

Secteur Argentine Paraguay Maroc U.S.A. Pays-Bas

Sous-zone A 7 Sous-zone P 4 Plaine du Rharb Missouri –Mississippi Meuse

Crue de référence Crue moyenne Crue moyenne Crue moyenne 1993 1993

Biens privés et publics 56 32 7

38

58

Infrastructures/services 18 23 11 -

Industrie et commerce 7 20 14 33

Frais d’évacuation 14 22 - -

Agriculture et bétail 5 3 68 62 9

TOTAL 100 100 100 100 100

Tableau 5Répartition des dommages en pourcentage du total des dommages causés par des crues

Tableau 6Changements de la nature des dégâts avec la société (Petraschek, 2001)

Secteur En 1868 En 1987

Correction du cours d’eauRoutes et ponts

Agriculture (sol et récoltes)Bâtiments et leur contenu

Services publics

17.0 %8.2 %56.5 %18.3 %---

22.9 %32.7 %8.8 %21.7 %13.8 %

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�78

• effects of inundation on transportation access;• extent and condition of flood defence assets.

The type and extent of human activities present in the flood-prone area isanother factor determining the physical damage. In this respect, it is noted that asubstantial degree of protection against flooding practically always results in morehuman activities, more development in the still (to a certain extent) flood pronearea and, last but not least, in a general attitude of carelessness and denial towardsthe possibility of a flooding event.

How damages are distributed over the various sectors of society and theeconomy will depend on the population density in the flood prone area, on land useand on the degree of economic development. In Table 5 the distributions of physicaldamages are given as percentages of the total damage caused by specific floods inthe areas indicated. One can, for instance, observe that, as far as the relativemagnitude of agricultural damage is concerned, there is indeed a significantdifference between Argentina, Paraguay and The Netherlands, on the one side, andUSA and Morocco, on the other.

Petraschek (2001) argued that the nature of the damage changes with societyand illustrated this with the distribution of overall damages caused by floods inSwitzerland in both 1868 and 1987 (Table 6).

3.2.4. Damage parameters and damage curves

The extent of physical damage, due to an observed flood event has, to beassessed in monetary terms and in a methodical manner. Such assessments form thebasis of the damage curves to be developed for a certain flood prone area. Damage

79

Sector Argentina Paraguay Morocco U.S.A. Netherlands

Sub-Area A 7 Sub-Area P 4 Rharb plain Missouri –Mississippi Meuse

Reference flood Average flood Average flood Average flood 1993 1993

Private and public property 56 32 7

38

58

Infrastructure /services 18 23 11 -

Industry and commerce 7 20 14 33

Evacuation expenses 14 22 - -

Agriculture and livestock 5 3 68 62 9

TOTAL 100 100 100 100 100

Table 5Distribution of damages as a percentage of total damages caused by a certain flood

Table 6Nature of Damage Changes with Society (Petraschek, 2001)

Sector In 1868 In 1987

River trainingRoads and bridges

Agriculture (land & crops)Buildings and contents

Utilities

17.0 %8.2 %56.5 %18.3 %---

22.9 %32.7 %8.8 %21.7 %13.8 %

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�79

de dommages montrent la relation entre l’importance de l’inondation et lesdommages physiques qu’elle cause. Pour établir cette relation, il faut relier les deuxaspects à un paramètre d’inondation commun (appelé aussi paramètre de dommage).Plus de détails sont disponibles dans le rapport ICID (2005) dont est tiré l’Encadré 6.

La Fig 10 montre un ensemble de courbes de dommages concernant une zoneinondable d’Afrique du Sud.

Les courbes de dommages sont utilisées dans l’évaluation économique dessystèmes de maîtrise des crues (ICID 2005), mais sont également un outil efficace dedétermination des mesures non structurelles à utiliser pour gérer les crues. Dans laplupart des cas, le coût de ces mesures ne représente qu’une petite partie desdommages qui peuvent être évités grâce à leur mise en œuvre. À cet égard il fautmentionner : la prévision et l’annonce des crues, la maîtrise du développement desplaines inondables (par ex. occupation du sol sur la base des cartes d’inondation), laprotection contre les crues, la planification des interventions d’urgence en cas decrues, la lutte contre les inondations, etc. Ces mesures sont détaillées dans le rapportICID (1999) et dans le chapitre 4.4.3. de ce Bulletin.

En ce qui concerne la protection contre les crues, il convient de citer ladéclaration suivante (Black, 1975) :

« … Les maisons sont essentiellement des structures légères soumises à des forcesde flottaison et elles ne sont pas particulièrement solides. La protection contre les cruesest une idée qui s’est développée pour protéger de grandes structures professionnelles(usines, banques, etc.) et ne semble pas pouvoir s’appliquer de manière classique à unemaison. La construction de digues individuelles autour d’une maison ou d’un petitgroupe de maisons peut être efficace s’il existe un moyen de supprimer l’infiltration ousi l’infiltration est si lente que les eaux de crue ont baissé avant qu’il ne se produise uneinfiltration suffisante pour causer des dommages excessifs. D’autres idées peuventsurgir, mais on doit être prudent pour évaluer les forces et les dangers potentiels ».

Il faut admettre que l’évaluation économique des systèmes de maîtrise descrues tend à se concentrer sur la prévention des dommages directs (Tableau 5). Lepoint important « pertes en vies humaines » est donc ignoré.

80

Fig. 10Courbes débits-dommages pour différentes catégories d’infrastructures dans la zone inondable

de Mfolozi, Afrique du Sud – valeurs de 1995 (Viljoen et coll., 2000)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�80

curves show the relationship between the magnitude of inundation and the physicaldamage caused by it. In order to find this relationship both aspects have to berelated to a common inundation parameter (also called damage parameter). Moredetails can be found in (ICID, 2005). Box 6 is copied from the latter.

A set of damage curves for a flood plain in South Africa is shown in Fig. 10.

Damage curves are used in the economic evaluation of flood control schemes(ICID, 2005), but are also an efficient tool for the determination on non-structuralmeasures to be used in flood management. In most cases these measures cost only afraction of the damage which can be avoided thanks to their implementation.Mentioned in this respect are: flood forecasting and warning, control of floodplaindevelopment (e.g. zoning on the basis of inundation maps), flood proofing, floodemergency response planning, flood fighting, etc. Details about these measures canbe found in (ICID, 1999) and in Section 4.4.3 of this Bulletin.

As far as flood proofing is concerned it is worthwhile to quote the statementmade in (Black, 1975):

“… Houses are basically light structures with potentially very great buoyantforces and they are not particularly strong. Flood proofing is an idea that developedto protect large corporate structures (factories, banks, etc.) and would appear tohave little promise as conventionally applied to a house. Individual levees around ahouse or a small group of houses may work if a means of removing seepage can beeffected or seepage is so slow that the flood waters have receded before sufficientseepage occurs to cause excessive damage. Other ideas may emerge but one shouldbe careful to evaluate the forces and hazards involved.”

It has to be admitted that economic evaluation of flood control schemes tendsto focus on the prevention of direct damages (Table 5). The important item “loss ofhuman life” is thus ignored.

81

Fig. 10Stage damage curves for different infrastructure categories in the Mfolozi flood plain,

South Africa -1995 values (Viljoen et al., 2000).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�81

Dans une thèse récente (Jonkman, 2007), un effort a été fait pour mettre au pointune méthode générale d’évaluation des pertes en vies humaines dues aux crues. Cela apermis par la suite d’analyser les quelques informations disponibles concernant lespertes en vies humaines au cours des crues historiques. On a découvert que lesinondations côtières et fluviales de grande ampleur qui affectent des zones de faiblealtitude protégées par des dispositifs de protection contre les crues peuvent faire denombreuses victimes. À cet égard, on signale que 1 % de la population exposée nesurvit pas à l’inondation. Toutefois, ce taux de mortalité relativement élevé nes’applique pas à la plupart des inondations dues à des crues de rivières 2.

82

Encadré 6 – Application de paramètres de dommages dans différents pays

MAROCDans la plaine du Rharb, au Maroc, il a été trouvé que le volume débordé dans les(grandes) zones inondables était un paramètre global qui pouvait être plus oumoins considéré comme représentatif des autres paramètres de dommagespertinents, tels que : la hauteur de l’inondation (logements, récoltes) la durée del’inondation (la plupart des récoltes), la vitesse du courant (infrastructures, canneà sucre), les dépôts de sédiments (plantation d’agrumes) (NEDECO 1975).La modélisation de quatre crues historiques d’importance différente a permisd’établir la durée d’inondation pour des « unités » caractérisées par un certainaménagement du territoire, un certain type de culture et une certaine topographie.En utilisant les courbes de dommages élaborées sur la base de la « duréed’inondation », ainsi que les chiffres des études de crues passées, il a été possiblede déterminer les dommages agricoles et les autres dommages pour chaque unitéet, par conséquent, pour toute la zone inondée par chacune des quatre crues. Lacorrélation ainsi trouvée entre le paramètre de crue global « volume débordé », etles valeurs de dommage global et de « dommage par catégorie » a permis depréparer des courbes de dommages.

PAYS-BASAux Pays-Bas, toutes les fonctions de dommages sont basées sur la « hauteurd’inondation », mais, en plus, les paramètres « ondes » (comme celles provoquéespar des ondes de tempêtes) et la vitesse du courant (entre 3 et 8 m/s) sont pris encompte pour évaluer les dommages causés aux bâtiments.Pour calculer le nombre de victimes, la « hauteur d’inondation », la vitesse ducourant, la vitesse de montée du niveau d’eau (en m/h) et les ondes ont étéintégrées dans la fonction dommages.

AUSTRALIEEn Australie, il est reconnu que les dommages urbains dépendent de la « hauteurde l’inondation » alors que les dommages ruraux dépendent à la fois de la durée etde la hauteur de l’inondation.

2 Ceci n’est évidemment pas vrai pour les inondations dues à une rupture de barrage ou à desdébordements importants et non anticipés (par ex. par la population vivant dans les plainesinondables) provoqués par des lâchers de barrages...

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�82

In a recent thesis (Jonkman, 2007) an effort has been made to formulate ageneral approach for the estimation of loss of life due to floods. Subsequently, thelimited information regarding loss of life in historical flood events was evaluated. Itwas found that large-scale coastal and river floods, that affect low-lying areasprotected by flood defences, can cause many fatalities. In this respect it is mentionedthat 1 % of the exposed population will not survive the event. However, this,relatively high, mortality rate does definitely not apply to most flooding due to riverfloods 2.

83

Box 6 – Application of damage parameters in various countries

MOROCCOIn the Rharb plain in Morocco it was found that the volume of “bank overspill”into the (large) flood-prone area was an overall parameter which, more or less,could be considered to be representative for other relevant damage parameterssuch as: depth of inundation (accommodation, crops), duration of inundation(most crops), current velocity (infrastructure, sugar cane), sediment deposition(citrus plantations) (NEDECO, 1975).By modelling four historical floods of different magnitude the duration of floodingfor “units” having a certain land use, cropping pattern and topography could beestablished. By using the damage curves, developed on the basis of “duration offlooding”, as well as figures from past-flood surveys, one could then determine theagricultural and other damage for each unit and, subsequently, for the wholeflooded area for each of the four floods. The correlation thus found between theoverall flood parameter “bank overspill” and the overall damage and “damage bytype” enabled the preparation of damage curves.

NETHERLANDSIn The Netherlands all damage functions are based on “depth of flooding” but, inaddition, the flood parameters ‘waves’ (as caused by storm surges), and currentvelocity (between 3 to 8 m/s) are taken into account for damage to buildings.

For calculating the number of deaths the “depth of flooding”, the current velocity,the rate of rise of the water level (in m/h) and waves have been incorporated in thedamage function.

AUSTRALIAIn Australia it is recognised that urban damage depends on “depth of flooding”while rural damage depends on both duration and depth of flooding.

2 Obviously, this statement does not apply to dam-break floods and non-anticipated (i.e bythe population living in the flood plains) large spilling from the reservoir.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�83

Un document récent (Hill et coll., 2007) donne une vue d’ensemble desdifférentes études visant à déterminer les pertes en vies humaines potentiellesimputables à des inondations. Il apparait cependant que, dans la plupart des cas, lesmodèles empiriques habituellement disponibles évaluent les pertes en vies humainesdues à des ruptures de barrages et ne sont pas adaptés pour évaluer les pertes envies humaines lorsqu’il n’y a pas de rupture de barrage. En fait, les donnéesconcernant des crues extrêmes naturelles sont limitées.

Les informations les plus pertinentes concernant les crues proviennent desbases de données de l’observatoire des crues de Dartmouth (DFO) dans le NewHampshire (États-Unis), qui collecte des informations sur les grandes crues dans lemonde entier, avec des archives remontant à 1985 (www.dartmouth.edu/~floods).L’analyse est décrite dans le rapport Hill et coll. (2007) :

« Les crues extrêmes ont été sélectionnées à partir de l’ensemble des donnéesen retenant celles dont la période de retour dépassait 100 ans en théorie. Cela aentrainé une diminution des données, de 2 861 à 76 crues. Les crues sélectionnéesont ensuite été vérifiées pour s’assurer qu’elles étaient représentatives d’uneinondation naturelle résultant des précipitations et que les pertes en vies humainesétaient une conséquence directe de l’inondation. Une liste définitive de26 inondations a été établie, après élimination des inondations présentant lescaractéristiques suivantes :

• inondations liées à des glissements de terrain, en effet certaines pertes en vieshumaines pourraient être le résultat du glissement de terrain ;

• rupture de barrage ou de digue ;• crues brutales ;• tsunamis ;• l’ouragan Katrina, car certains accidents mortels étaient dus au vent ;• lorsque plus de 100 000 personnes sont déplacées, car elles représentent engénéral des inondations survenant sur d’importants réseaux fluviaux avec delongs délais d’alerte.

Dans la Fig. 11, le taux de mortalité pour chaque inondation est représenté enfonction du nombre de personnes déplacées. Comme prévu, il existe un rapportentre le taux de mortalité et le nombre de personnes déplacées. Cela signifie que lesinondations dans lesquelles un petit nombre de personnes sont déplacéescorrespondent en général à des bassins hydrographiques plus petits dans lesquels ledélai d’alerte est réduit et, à l’inverse, là où le nombre de personnes déplacées estimportant, le bassin est généralement grand, avec un délai d’alerte correspondantplus long et de ce fait un taux de mortalité plus faible. Cela peut aussi dépendre dela topographie généralement plus plate associée à de très grandes populations àrisque. En 1999, Graham notait également cette relation inverse entre les personnesà risques et le taux de mortalité et que les bases de données des inondations« renferment probablement davantage de cas prouvant qu’il existe une relationinverse entre la population à risque et le taux de mortalité de l’inondation. Celasignifie qu’au fur et à mesure de l’augmentation de la population à risque, lamortalité de l’inondation (ou la gravité de l’inondation) a diminué. Les populationsnombreuses ne s’installent pas dans des canyons étroits – c’est pourquoi lespopulations relativement nombreuses se trouvent dans des zones plus plates où lamortalité est habituellement réduite. »

84

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�84

In the recent paper (Hill et al., 2007), an overview is given of the various studiesaimed at the determination of the potential loss of life (LOL) due to floods.However, it appeared that in most cases the currently available empirical modelsdeveloped are estimating LOL due to dam-break and they are not suitable forestimating LOL for the case without dam failure. In fact data concerning extremenatural floods are limited.

The most relevant information from flood events comes from the databases ofDartmouth Flood Observatory (DFO) in New Hampshire, USA, which collatesinformation on large floods from around the world, with an archive extending backto 1985. The analysis is described in (Hill et al., 2007):

“The most extreme events were selected from the dataset which had averagerecurrence intervals in excess of notionally 100 years. This resulted in reducing thedata set from 2,861 to 76 floods. The selected floods were then examined to ensurethat they were representative of the natural flooding resulting from rainfall and thatthe loss of life was a direct result of the flood. A final list of 26 events was selected,once events were rejected which had the following characteristics:

• associated with landslides, as some of the loss of life could be a result of thelandslide;

• dam or levee failure;• flash floods;• tsunamis;• hurricane Katrina because some of the fatalities were due to wind;• displaced persons in excess of 100,000, as these are likely to representflooding on large river systems with long warning times.

In Fig. 11 the fatality rate for each event is plotted against the number ofdisplaced persons. As expected, there is a relationship between the fatality rate andthe number of displaced persons. This reflects that the events with a smaller numberof persons displaced are likely to represent smaller catchments where the warningtime is reduced and conversely, where there are a very large number of personsdisplaced, then the catchment is likely to be large with a corresponding longerwarning time and hence lower fatality rate. It may also be a function of the generallyflatter topography associated with very large populations at risk. [Graham 1999] alsonotes this inverse relationship between PAR (persons at risk) and fatality rate andthat the databases of flood events: ‘probably contain many cases demonstrating thatthere is an inverse relation between population at risk and flood lethality. Thismeans that as the population at risk increased, the flood lethality (or flood severity)decreased. Large populations do not fit into narrow canyons – hence largerpopulations are situated in the flatter areas where the lethality is usually reduced.’

85

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�85

Une méthode simple d’évaluation des pertes en vies humaines pour les cruesnaturelles serait d’adopter les taux de mortalité moyens (0,0015) des 26 inondationsrelevées dans la base de données de l’observatoire des crues de Dartmouth.Cependant, d’après la figure 3-6 il est clair que ce serait sous-estimer le taux demortalité dans des bassins hydrographiques de plus petite taille, avec des délaisd’alertes réduits et surestimer les taux de mortalité dans de très grands bassinshydrologiques avec des délais d’alerte plus longs. Une autre méthode consiste àadopter la meilleure courbe d’ajustement indiquée dans la Fig. 11. Toutefois, ilsubsiste encore une grande part de variabilité dans le taux de mortalité qui nes’explique pas par cette simple relation.

En se fondant sur la cohérence de l’extrémité inférieure de la fourchette destaux de mortalité donnés par (Graham, 1999 3) avec ceux donnés par l’Observatoiredes crues de Dartmouth, on propose qu’ils servent de base à l’évaluation des pertesen vies humaines imputables à des inondations naturelles. Les taux de mortalitéindicatifs recommandés sont résumés dans le Tableau 7.

Pour une crue de gravité moyenne, les taux de mortalité ont été relevés àl’extrémité inférieure de la fourchette recommandée par Graham (1999). Pour lacrue de faible gravité, un taux de mortalité de 0,0002 (1 pour 5000) a été inclus, basésur les taux de mortalité moyens relevés pour des populations nombreuses parl’Observatoire des crues de Dartmouth (PAR – Personnes À Risque – entre 1 000 et100 000). Ce taux de mortalité correspond au taux de mortalité recommandé parGraham (1999) pour des inondations de faible gravité causées par des ruptures debarrages, avec un délai d’alerte de plus d’une heure et une compréhension précisede la gravité de l’inondation. Il faut noter qu’on peut s’attendre à ce que dans lamajorité des cas, la gravité des inondations non imputables à une rupture sera faibleet par conséquent, le taux de mortalité sera d’environ 0,0002. Toutefois, il existequelques cas, comme les vallées encaissées ou les crues éclairs, où les inondationsnon causées par une rupture peuvent entraîner des conditions d’inondation degravité moyenne ; dans ces cas il est recommandé d’appliquer les taux de mortalitéindiqués dans le Tableau 7.

86

Fig. 11.Taux de mortalité dus

aux grandes crues relevés dans labase de données de l’observatoire

des crues de Dartmouth

3 Il faut souligner que la méthode empirique développée par Graham (1999) a été mise aupoint pour l’évaluation des pertes en vies humaines dues à une rupture de barrage.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�86

A simple approach to estimate the loss of life for natural floods would be toadopt the median fatality rates (0.0015) from the 26 events from the DartmouthFlood Observatory database. However, from Fig. 10 it is clear that this wouldunderestimate the fatality rate for smaller catchments, where there is reducedwarning time, and overestimate the fatality rates for very large catchments, wherethere are long warning times. Another approach is to adopt the best fit line shown inFig. 11. However, there is still much of the variability in the fatality rate that is notexplained by the simple relationship.

Based upon the consistency of the low end of the range fatality rates from(Graham, 1999 3) with those from the Dartmouth Flood Observatory events, it isproposed that they form the basis for estimating loss of life from natural flooding.The recommended indicative fatality rates are summarised in Table 7.

For Medium flood severity the fatality rates have been taken from the low endof the range recommended by Graham (1999). For the Low flood severity a fatalityrate of 0.0002 (1 in 5,000) has been included, based upon the median fatality ratesfor large populations in the Dartmouth Flood Observatory events (PARs between1,000 and 100,000). This fatality rate corresponds to the fatality rate recommendedby Graham (1999) for Low severity dam break flooding, with a warning time inexcess of 1 hour and a precise understanding of the flood severity. It should benoted that it is expected that, for the majority of cases, the flood severity of the non-failure floods would be Low and hence the fatality rate would be approximately0.0002. However, there will be some cases, such as confined valleys or flash floods,where the non-failure floods would give rise to Medium flood severity conditions,and in these cases it is recommended that the fatality rates outlined in Table 7 areapplied.”

87

Fig. 11Fatality rates for large floodevents from the DartmouthFlood Observatory database

3 It should be highlighted that the empirical method developed by Graham (1999) has beendeveloped for the estimation of loss of life from dam failure.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�87

3.3. CRUES ET OCCUPATION DES SOLS

Green et coll. (2000) décrivent très bien les différents aspects liés à l’occupationdes sols dans les plaines inondables. Les réflexions suivantes sont extraites duchapitre 2.2 de leur rapport :

« Les plaines inondables ont été parmi les premières zones développées pourl’occupation humaine : les sols sont souvent riches en sédiments alluvionnaires ; laterre est plate ; les cours d’eau étaient les meilleures voies de transport ; l’eau étaitabondante ; et les terres humides locales fournissaient d’excellentes sources dematériau pour la construction et les usages domestiques comme la fabrication despaniers.

Ainsi, les plaines inondables présentent des avantages concurrentiels majeurspour l’occupation humaine et les premières populations choisissaient les avantagesde l’agriculture de labour dans les plaines inondables plutôt qu’une vie plus pauvrede chasse et de cueillette dans les collines surplombant les zones inondables. Mêmesi leur établissement dans les plaines inondables les exposait au risque d’inondation,ils pouvaient avoir une meilleure qualité de vie ; cette plus grande prospéritédiminuait aussi leur vulnérabilité à d’autres dangers. Madison (1998) rapporte qu’au8e siècle en Chine, les trois quarts de la population vivaient dans le nord du pays dela culture des terres sèches ; à la fin du 13e siècle, les trois quarts de la populationvivaient au sud du Yangzi de la culture du riz. Ce changement a permis un doublementimmédiat de la population et une hausse de 30 % du revenu par habitant.

Cet avantage concurrentiel a continué jusqu’à ce jour. Les Wentlooge Levelssont un polder côtier situé dans le sud du Pays de Galles (Royaume-Uni) ; lesvasières en mer étant un site Ramsar, cela semblait être un lieu idéal poursupprimer délibérément les protections contre les crues. Un examen plusapprofondi a révélé que les raisons pour lesquelles d’importants nouveauxinvestisseurs étaient attirés dans la région étaient exactement les mêmes que lesraisons pour lesquelles la région avait d’abord été revendiquée à l’époque romano-britannique et était devenu un centre d’activité industrielle au 19e siècle : la seuleautre alternative était des pentes raides ou des plaines inondables étroites(Chatterton et coll., 1993) ».

88

Gravité de la crue Délai d’alerte (minutes)Compréhension de la gravité

de la crueTaux de mortalité

Moyenne

Pas d’alerte S.O. 0,03

15 à 60Vague 0,01

Précise 0,005

Plus de 60Vague 0,005

Précise 0,0002

Faible Tous Tous 0,0002

Tableau 7Taux de mortalité indicatifs recommandés dans le cas d’inondation naturelle adaptés du rapport

de Graham (1999) par Hill et coll. (2007)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�88

3.3. FLOODS AND LAND USE

The various aspects relating to land use in flood plains are quite well describedin (Green et al., 2000). The following has been copied from Chapter 2.2 of theirPaper:

“Floodplains were amongst the areas first developed for human settlements:the soils are often rich, alluvial deposits; the land is flat; rivers were the best routesfor transport; water was plentiful; and the local wetlands provided good sources ofmaterial for building and domestic uses such as baskets.

Thus, floodplains have major competitive advantages for human settlementand people from early history chose the advantages of arable farming on thefloodplains over a poorer life hunting-gathering in the hills above the floods. Whilstsettling on the floodplains exposed them to the risk of flooding, the quality of lifethat could be achieved was greater; that greater prosperity also reduced theirvulnerability to other hazards. Maddison (1998) reports that in C8th China, 3/4s ofthe population lived in north China from dry land farming; by the end of the C13th,3/4s of the population lived south of the Yangtze from rice farming. This shiftallowed an immediate doubling of the population together with a 30% rise in percapita income.

This competitive advantage has continued to the present day. The WentloogeLevels are a coastal polder in South Wales (UK); since the offshore mudflats are aRamsar site, it looked like an ideal candidate for managed retreat. Closerexamination revealed that the reason why large new investments are being attractedto the area are exactly the same as the reasons why the area was first reclaimed inRomano-British times and was a centre for industrial activity in the C19th: the onlyalternative land is either steep hillside or narrow river floodplain (Chatterton et al.,1993).”

89

Flood Severity Warning Time (minutes)Flood SeverityUnderstanding

Fatality Rate

Medium

No warning Not applicable 0.03

15 to 60vague 0.01

precise 0.005

More than 60vague 0.005

precise 0.0002

Low All All 0.0002

Tableau 7Taux de mortalité indicatifs recommandés dans le cas d’inondation naturelle adaptés du rapport

de Graham (1999) par Hill et coll. (2007)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�89

« Dans la plupart des pays, les plaines inondables font déjà partie du systèmesocio-économique ; peu d’entre elles sont vierges de toute activité humaine. De cepoint de vue, le terme « empiétement des plaines inondables » est très trompeur etvéhicule aussi un message essentiellement idéologique : la véritable décision est desavoir s’il vaut mieux se développer dans la zone inondable plutôt qu’ailleurs. Laréponse peut être oui pour l’une des deux raisons : il vaut mieux se développer dansla zone inondable plutôt que n’importe où ailleurs ou bien il n’existe aucun autreendroit pour se développer. Une fois que d’autres contraintes de planification sontprises en compte, comme le classement en zones de grande valeur paysagère, enzone d’importance archéologique ou en « ceinture verte », la zone inondable peutêtre l’endroit le moins préjudiciable pour un développement intensif. Au Royaume-Uni par exemple, le gouvernement municipal a décidé d’entreprendre des travauxd’atténuation des crues sur le Black Brook près de Loughborough et de développerensuite la région, car l’autre solution était une intrusion dans la forêt de Charnwood(Parker, 1955). En termes relatifs, les coûts d’atténuation des crues sont souventbeaucoup plus faibles que les coûts des infrastructures et les autres coûts engendréspar l’intensification du développement dans un autre endroit ».

Les contraintes de gestion des crues et l’utilisation des plaines inondablesvarient considérablement entre les différents pays. Par conséquent, ce qui est unepolitique appropriée dans un pays peut être tout à fait inadapté dans un autre. Lestrois mesures de pressions et de contraintes qui doivent intervenir dans unepolitique de gestion appropriée des crues sont :

• produit intérieur brut (PIB)/km² ;• densité de population ;• terres arables par habitant.

La première mesure à la fois la disponibilité des ressources naturelles etl’intensité avec laquelle celles-ci sont déjà utilisées ; la seconde mesure l’intensité dela demande pour ces ressources ; et la troisième mesure la disponibilité d’uneressource clé (Tableaux 8 et 9). Ainsi, plus les valeurs des deux premières mesuressont faibles et plus la valeur de la troisième est élevée, moins nombreuses seront lescontraintes probables de développement d’une stratégie de gestion des crues.

En particulier, là où les terres arables sont rares, et en termes de nourriture lesterres arables sont beaucoup plus productives que les pâturages, il est plus difficiled’envisager d’abandonner une partie de ces terres arables ou de les transformer enpâturages. De même, le déplacement des populations vivant dans la zone inondableest une option plus pratique dans ces pays, notamment pour les populations établiesau 19e siècle où les densités de population étaient globalement très faibles. Pouramener la densité de population des États-Unis à celle de la France, pays dont ladensité de population n’est pas particulièrement forte, il faudrait que la populationdes États-Unis augmente de l’équivalent des trois quarts de la population de laChine. À l’inverse, 100 millions de personnes habitent la zone inondable du FleuveJaune en Chine (Banque Mondiale, 1997).

C’est précisément parce qu’elles ont été peuplées tôt que les plaines inondablessont généralement intégrées dans des activités agricoles et économiques existantes.Les plaines inondables sont utilisées pour les cultures de décrue et le pâturagesaisonnier ; elles fournissent aussi du poisson et des matériaux pour la constructionet l’usage quotidien (Acreman and Hollis, 1996; Drijver et coll., 1985).

90

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�90

“In most of the world, the floodplains are already part of the web of the socio-economic system; few are untouched by human activity. From this catchmentperspective, the term “floodplain encroachment” is highly misleading and alsocarries an essentially ideological message: the real decision is whether it is better todevelop on the floodplain than elsewhere. The answer may be yes for one of tworeasons: it is better to develop on the floodplain than anywhere else or there isnowhere else to develop. Once other planning constraints are taken into account,such as designations as areas of landscape value, of archaeological significance or“Green Belt”, the floodplain may be the least damaging place for intensifieddevelopment. For instance in the UK, the municipal government decided toundertake flood alleviation works on the Black Brook near Loughborough and thento develop the area because the alternative was intrusion into Charnwood Forest(Parker, 1995). In relative terms, the costs of flood alleviation are often much lowerthan the infrastructure and other costs of intensifying development elsewhere.”

The constraints on flood management and the use of floodplains varysignificantly between different countries. Consequently, what is an appropriatepolicy in one country may be quite inappropriate in another. Three measures of thepressures and constraints under which an appropriate flood management policymust be developed are:

• Gross Domestic Product (GDP)/km2 ;• population density; and• arable land per capita.

The first is a joint measure of the availability of natural resources and theintensity with which they are already being used; the second is a measure of theintensity of demand for those resources; and the third a measure of the availabilityof a key resource (Table 8 and Table 9). Thus, the lower the values of the first twomeasures and the higher the value of the third, the fewer will be the likelyconstraints in developing a flood management strategy.

In particular, where arable land is scarce, and in food terms arable land is muchmore productive than grazing land, it is less likely to be possible to considerabandoning some of that arable land or converting it to grazing. Similarly, resettlingpeople who live on the floodplain is a more practical option in those countries,particularly those of C19th settlement, where population densities are, in globalterms, very low. To bring the population density of the USA to that of France, anot-particularly-densely-populated country, the population of the USA would haveto increase to the equivalent of ¾ of the population of China. Conversely,100 million people inhabit the floodplain of the Yellow River in China (WorldBank, 1997).

Precisely because they were settled early, floodplains are typically integratedinto existing agricultural and economic activities. Floodplains are used for floodrecession farming and seasonal livestock grazing; they also provide fish andmaterials for construction and everyday use (Acreman and Hollis, 1996; Drijver etal., 1985).

91

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�91

Dans le même temps, les occupants des plaines inondables se sont adaptés aurisque d’inondation afin de faire face au danger des crues. Ces adaptations sontvariées : élévation de remblais construits aux Pays-Bas comme refuges contre lesinondations, construction de maisons sur pilotis en Malaisie ou habitude de seréfugier sur les toits des maisons au Bangladesh. À Setubal, au Portugal, leshabitants se sont adaptés aux inondations fréquentes en ajoutant à leur ported’entrée une porte en acier ou un mur en béton. Dans certains cas, un mur similairea été construit à travers la porte entre le salon et la salle de bains, de sorte qu’en casde débordement des toilettes pendant une inondation, le salon soit protégé(Penning-Rowsell and Fordham, 1994). La forme d’adaptation extrême est peut-êtrecelle des habitants des chars au Bangladesh. Ici le cours des rivières change enpermanence, entraînant la création et l’érosion d’iles ; les habitants des charsconservent la propriété de la terre, qu’elle fasse habituellement partie ou non du litde la rivière (Schmuck-Widmann, 1996). Ainsi, de nombreuses populations sontparfaitement adaptées au modèle courant d’inondation.

92

Country or State GDP/km2 Population/km2

New Jersey 10 010 810 371

Connecticut 6 685 702 228

Pays-Bas 6 423 100 443

Japon 5 644 387 331

Royaume-Uni 3 552 713 238

Allemagne 3 310 826 231

Illinois 1 859 901 78

France 1 600 902 104

États-Unis 596 186 28

Missouri 587 108 29

Bangladesh 152 341 871

Dakota du Sud 70 090 4

Chine 46 535 120

Montana 36 760 2

Australie 33 095 2

Népal 21 930 143

Mali 1 639 7

Tableau 8Produit intérieur brut et densité de population au km2

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�92

At the same time, the occupiers of the floodplains have adapted to the risk offlooding so as to cope with the flood hazard. These adaptations vary from the raisedearth mounds constructed in the Netherlands as flood refuge areas, to raisinghousing on stilts in Malaysia, to the practice of taking refuge in roof areas inBangladesh. In Setubal, in Portugal, residents have adapted to frequent flooding byclosing off their front door with either a steel door or a concrete wall. In some cases,a similar wall has been constructed across the door between the living area and thebathroom so that when the toilet overflows in a flood, the living area is protected(Penning-Rowsell and Fordham, 1994). The most extreme form of adaptation isperhaps that of the char dwellers of Bangladesh. Here, the rivers are constantlychanging their courses, creating and eroding islands and the char dwellers retain titleto land whether or not it is currently part of the river channel (Schmuck-Widmann,1996). Thus, many populations are highly adapted to the routine pattern of flooding.

93

Country or State GDP/km2 Population/km2

New Jersey 10 010 810 371

Connecticut 6 685 702 228

The Netherlands 6 423 100 443

Japan 5 644 387 331

United Kingdom 3 552 713 238

Germany 3 310 826 231

Illinois 1 859 901 78

France 1 600 902 104

United States 596 186 28

Missouri 587 108 29

Bangladesh 152 341 871

South Dakota 70 090 4

China 46 535 120

Montana 36 760 2

Australia 33 095 2

Nepal 21 930 143

Mali 1 639 7

Table 8Gross Domestic Product and Population Density per Square Kilometer

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�93

3.4. NIVEAU DE PROTECTION

3.4.1. Méthode classique d’établissement de normes de protection contre les crues

Comme cela a été dit précédemment, les différents types d’aménagement duterritoire ainsi que la densité de population dans une zone inondable particulièredéfiniront le niveau de protection que l’on estime justifié dans ces conditions. Selonle rapport ICID de 2005 :

« … la société demandera une meilleure et une plus grande protection contreles crues si (a) des vies humaines sont en danger et (b) les inondations, pour l’avoirvécu, perturbent la vie quotidienne de manière inacceptable. »

Savoir quel est le niveau de protection réellement atteint est, tout d’abord(pour les niveaux de protection inférieurs, par exemple sur une période de retour de50 ans) une question économique : les coûts seront-ils absorbés par les bénéfices.

Une fois qu’une telle protection a été établie sur une base économique, touteprotection supplémentaire (qui, d’un point de vue économique, ne produira que defaibles avantages matériels supplémentaires) est un « luxe » : la société concernéepeut se permettre de dépenser une partie de sa richesse pour de tels moyenssupplémentaires de maîtrise des crues4. Cette approche n’est pas nouvelle : unepersonne riche achètera également une voiture plus grande et plus chère qu’unepersonne à revenus modestes. Cela peut être illustré par une comparaison despériodes de retour valable respectivement pour les Pays-Bas et pour le Bangladesh(Tableau 10). Dans les deux cas, cela concerne un pays à forte densité de populationsitué dans le delta de plusieurs grands fleuves. Et dans les deux cas, le danger depertes en vies humaines vient surtout de la mer plutôt que de ces fleuves. Mais lePIB des Pays-Bas est de 27 000 USD par habitant et celui du Bangladesh est de360 USD par habitant !

94

Pays Terres arables par habitant(hectares)

Algérie

Australie

Chine

Allemagne

Inde

Japon

Thaïlande

Royaume-Uni

États-Unis

Moyenne mondiale

0.27

2.68

0.10

0.14

0.17

0.03

0.29

0.10

0.67

0.24

Source : Indicateurs du développement dans le monde sélectionnés par la Banque mondiale 1999/2000

Tableau 9Terres arables par habitant

4 C’est comme avoir une résidence secondaire ou une deuxième voiture dans la famille.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�94

95

3.4. DEGREE OF PROTECTION

3.4.1. The traditional approach of establishing a set of standards for flood protection

As discussed above, the different types of land use, together with the density ofpopulation in a particular flood prone area, will result in the degree of protectionwhich is considered justified in the circumstances. In (ICID, 2005) it is stated that:

“… society will ask for more and better protection against floods if (a) humanlife is in danger, and (b) flooding, as experienced, disturbs daily life in anunacceptable manner.”

What level of protection is actually achieved is, first of all (for the lower levelsof protection, say, up to a return period of 50 years), a matter of economics: will thecosts be borne by the benefits.

After such protection has been established on an economic basis, anyadditional protection (which, from an economic point of view, will only render lowadditional material benefits) is a “luxury”: the society concerned can afford to spendpart of its affluence on such additional flood control 4. This approach is not new: arich person will also buy a more expensive larger car than a person having amoderate income. This can be illustrated by a comparison of return periods valid forthe Netherlands and Bangladesh respectively (Table 10). In both cases it concerns adensely populated country situated in the delta of a number of large rivers. And inboth cases the danger for loss of human life originates predominantly from the searather than from these rivers. But GNP 5 of the Netherlands amounts to US$ 27 000per capita and that of Bangladesh to US$ 360 per capita!

Country Arable land per capita(hectares)

Algeria

Australia

China

Germany

India

Japan

Thailand

UK

USA

World average

0.27

2.68

0.10

0.14

0.17

0.03

0.29

0.10

0.67

0.24

Source: World Bank Selected World Development Indicators 1999/2000

Table 9Arable Land Availability per Capita

4 Like having a second house somewhere else or a second car in the family.5 Nowadays GNP is also called GNI (gross national income)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�95

Comme dans de nombreux autres pays, les habitants du Bangladesh ont apprisà « vivre avec les inondations » alors qu’aux Pays-Bas ils ne le veulent plus et(beaucoup plus important) à ce jour, ils peuvent se permettre de maintenir ceprincipe. Évidemment ce qui précède simplifie considérablement la situation dansles deux pays.

• au Bangladesh, la combinaison de la pénétration des rivières dans le pays etles fortes pluies de la mousson ne permet pas d’atteindre un jour le mêmeniveau de protection contre les crues (fluviales) qu’au Pays-Bas ;

• la taille de l’estuaire et les niveaux moyens bas des terrains des îles et desvasières du Bangladesh, pourtant densément peuplées, ne permettent pas deconstruire un « Projet Delta », comme cela avait été fait aux Pays-Bas aprèsla tempête de 1953, pour lutter contre les niveaux d’eau élevés provoqués parles cyclones.

96

Pays Condition ou élément Zones agricoles Zones résidentielles indus-trielles

Australie (Victoria) 100

Bangladesh 10 à 25 NC

CanadaDéveloppement résidentielStructures de « sécurité »Structures « vitales »

1005001 000

Allemagne 15-25 50 à 200

Hongrie 100 1 000

Pays-Bas

Inondation causée par la merInondation causée par les rivièresInondation en zonetransfrontalière

4 0001 250

2 000

10 0001 250

2 000

Espagne Routes 25 à 50 100 à 500

Suisse 5 à 2010 à 50

50 à EHQ7

100 à QEH

Royaume-Uni Moins de 100

États-Unis Jusqu’à 500

Tableau 10Périodes de retour du niveau d’eau maxi des crues utilisées pour la conception

d’ouvrages de protection contre les crues dans différents pays6 .

(QEH : Débit Extrêmement Haut, avec une période de retour supposée entre 100 ans et celle de la CMP(1 000 à 10 000 ans)

6 Les chiffres indiqués reposent en partie sur des informations non confirmées, implicitementdonnées dans différentes publications.7 EHQ signifie « crue extrêmement forte », c’est-à-dire une crue qui reviendrait avec unepériode comprise entre 100 ans et la PMF (soit 1 000 à 10 000 ans).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�96

As in many other countries, the people in Bangladesh have learnt “to live withfloods”, while in the Netherlands they do not want to any longer and (much moreimportantly) so far, they can afford to maintain this principle. Obviously, the abovegreatly simplifies the situation in both countries:

• in Bangladesh, the combination of inflow into the country by rivers andheavy rainfall during the wet season, renders it impossible to ever attain thelevel of (river-) flood control achieved in The Netherlands;

• the size of the estuary and the average low level of densely populated islandsand mud flats in Bangladesh render it impossible to fight against the highwater levels of cyclones by constructing a ‘Delta Project’, as was done in TheNetherlands after the storm surges in 1953.

97

Country Condition or item Agricultural areas Residential/industrial areas

Australia (Victoria) 100

Bangladesh 10 to 25 Not known

CanadaResidential development“life line” structures“vital life line” structures

1005001000

Germany 15-25 50 to 200

Hungary 100 1 000

Netherlands

Flooding from seaFlooding from riversFlooding in trans. zoneFlooding from sea

40001250

2000

10 0001250

2000

Spain Roads 25 to 50 100 to 500

Switzerland 5 to 2010 to 50

50 to EHQ7

100 to EHQ

United Kingdom 100 to EHQ

USA Up to 500

Table 10Return periods of peak water levels / floods used for design of flood protection works

in various countries6

6 Figures given are partly based on non-confirmed information, implicitly given in variouspublications.7 EHQ “stands for extremely high flood”, which is supposed to have a return periodsomewhere between 100 years and that of the PMF (1,000 to 10,000 years).

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�97

On peut conclure de ce qui précède qu’il n’est pas possible de faire desrecommandations précises sur le niveau de protection souhaité. De trop nombreuxaspects doivent être pris en considération et la situation diffère trop d’un pays àl’autre et d’un bassin hydrographique à l’autre, pour permettre d’établir un tableauavec des chiffres précis.

Toutefois, si l’on se base sur les chiffres du Tableau 10 et sur ce qui a été ditprécédemment, on peut conclure en toute certitude que :

• des considérations économiques 8 et des pertes en vies humaines potentiellesdétermineront dans un premier temps la période de retour de la crue deprojet ;

• normalement, les zones rurales seront protégées jusqu’à une crue de projetayant une période de récurrence de 10 à 25 ou 100 ans ;

• les zones de développement résidentiel ou industriel seront en généralprotégées en prenant en compte des périodes de retour de 100 à 500 ans ;

• si la fiabilité des données de base est douteuse et/ou si l’inondation provoquedes pertes considérables en vies humaines, la période de retour considéréesera beaucoup plus importante. Aux Pays-Bas, on retient une période deretour de 10 000 ans pour des zones de faible altitude à forte densité depopulation. En fait, dans la plupart des pays et pour les barrages les plusimportants, on tient compte d’une crue de projet avec une période de retourde 10 000 ans ou la CMP.

3.4.2 Méthode de gestion des crues basée sur les risques

Au cours de ces dernières années, des directives ont été élaborées dansdifférents pays pour prôner l’utilisation de l’analyse des risques dans les décisions degestion des plaines inondables comme la détermination des niveaux des crues deprojet. Des normes minimales, comme la généralisation des protections contre les «crues centennales », sont rejetées en faveur d’un cadre qui cherche à équilibrer lerisque résultant des crues exceptionnelles par rapport aux avantages économiques etsociaux offerts par l’utilisation des plaines inondables. Cette méthode est traitéedans le chapitre 4.

3.5. IMPACT DES CRUES SUR LES PROCESSUS NATURELS

L’impact des crues sur les processus naturels (et de ce fait sur l’environnement)ne peut être étudié que dans le contexte plus large du bassin hydrologique pris dansson ensemble et de l’impact des mesures anthropiques sur l’environnement, commela construction de grands barrages, la gestion des crues, les digues, la correction et ledétournement des cours d’eau.

98

8 Mais les assureurs ont aussi des idées précises dans ce domaine : (Parker, 2001) déclaraitqu’une zone présentant un risque d’inondation supérieur à 0,5 % (soit une période de retourde 200 ans) devait être considérée comme une zone « à haut risque ». Si la construction estautorisée dans ces zones, il estime qu'une période de retour de 200 ans doit être adoptée.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�98

“From the above it can be concluded that it is not possible to give firmrecommendations regarding the desired level of protection. There are too manyaspects to be taken into account and the situation differs too much from country tocountry and from river basin to river basin, to enable the drawing up of a table withfirm figures.

However, based on the figures in Table 10 and what has been said earlier, it canbe safely concluded that:

• economic considerations 8 and potential for loss of life in first instance willdetermine the return period of the design flood;

• rural areas will normally be protected up to the design flood having a returnperiod in the range of 10 to 25 or 100 years;

• residential and industrial development areas will generally be protectedtaking account of return periods of 100 to 500 years;

• if the reliability of basic data is dubious and/or flooding will result in asubstantial loss of human life, the return period taken is much higher. In theNetherlands 10,000 years is taken as return period for its low-lying denselypopulated areas. In fact for major dams in most countries also a design floodhaving a return period of 10,000 years or the PMF is taken into account.”

3.4.2. The risk based approach to flood management

In recent years guidelines have been developed in various countries whichadvocate the use of risk analysis for floodplain management decisions such as thedetermination of flood planning levels. Minimum standards such as the ubiquitous“100 year flood” level are rejected in favour of a framework which aims to balancethe risk from rare floods against the economic and social advantages of using thefloodplain. This approach is elaborated upon in Chapter 4.

3.5. FLOOD IMPACT ON NATURAL PROCESSES

The impact of floods on natural processes (and thus on the environment) canonly be discussed in the wider context of the river basin as a whole and the impact ofman-made actions on the environment like the construction of large dams, floodmanagement, flood embankments, river training and river diversion.

99

8 But insurers may also have firm ideas in this respect: (Parker, 2001) stated that any areahaving a risk of flooding of more than 0.5 % (i.e. a return period of 200 years) should beconsidered ‘high risk’. If building is permitted within these areas, in his opinion a returnperiod for flooding of 200 years should be adopted.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�99

Il faut tout d’abord comprendre que les crues en tant que telles peuvent êtresource de bénéfices sans aucune intervention de l’homme. Les crues reconstituentles zones humides, rechargent les nappes phréatiques et contribuent audéveloppement de l’agriculture et de la pêche. À long terme, ces bénéfices ne serontconnus que si des études socio-économiques sont menées pour analyser et mesurerl’impact des crues. Les effets positifs des crues sur l’environnement sont connus,mais à ce jour, ils ne sont pas quantifiés, notamment en termes monétaires.

Il faut garder ces effets à l’esprit au moment de choisir et d’évaluer des projetsde maîtrise des crues. Les effets des mesures anthropiques de prévention et/ou delimitation de l’impact des crues ont été étudiés et discutés par de nombreusesassociations et de nombreuses personnes. À cet égard, il faut se référer tout d’abordaux Bulletins techniques publiés à ce jour par le comité CIGB sur l’environnement.(CIGB, 1981, 1982, 1985, 1988a, 1988 b, 1992a, 1993, 1994, 1995, 1999). D’autresbulletins sont en préparation et seront bientôt publiés. Les activités actuelles de cecomité et du comité sur le rôle des barrages dans le développement et la gestion desbassins versants méritent également d’être mentionnées ici.

Les sujets « Écosystèmes des bassins fluviaux » et « Impacts des grandsbarrages sur les écosystèmes » ont également été élaborés par la CommissionMondiale des Barrages (Bergkamp et coll., 2000). Il faut aussi citer Drijver et coll.,1985, et Hill et coll., 2000. À la lecture de ces publications, on ne peut que conclureque la plupart de leurs auteurs ne souhaitent pas que le bassin versant naturel et sescours d’eau subissent une quelconque intervention. Évidemment, ce n’est pas uneidée réaliste. De plus en plus de personnes vivent dans ces plaines inondables et cespopulations créent de l’activité économique. Ces peuplements, les infrastructurescorrespondantes et le développement économique (exploitations agricoles,infrastructures d’irrigation, industries, installations touristiques, etc.) exigent lalimitation et si possible la prévention totale des inondations. Cependant, il va de soique toute intervention destinée à la gestion des crues devrait faire l’objet d’une« Analyse des impacts environnementaux » pour parvenir à des mesuresd’atténuation en rapport avec la perturbation de l’écosystème par le projet degestion des crues proposé.

Parfois, les plaines inondables ne sont pas encore habitées et ce peut être le cas,par exemple, lorsque les terres inondables les plus basses sont des terres humides.Selon Green et coll. (2000) : « … (ces zones humides) comptent parmi les habitats lesplus riches du monde et l’argument le plus fort contre le développement intensif desplaines inondables est habituellement la valeur écologique des zones humidesexistantes. Lorsque les valeurs fonctionnelles des zones humides (de Groot, 1987 ;Maltby, 1986) sont ajoutées à cette équation, il peut être plus rentable de les laissertranquilles. La valeur des zones humides en termes de pêches ainsi que d’autresvaleurs fonctionnelles ont été largement communiquées (Dixon et al., 1994 ; Maltby,1986) ».

Dernier point et non le moindre, on note que la CIGB, consciente de cettesituation de conflit potentiel, a récemment publié (février 2010) un projet de prisede position sur un processus d’amélioration de la planification des infrastructurespour les ressources en eau, intitulé « Planification basée sur une vision globale ».Dans ce document, la gestion des crues est placée dans le contexte plus large dudéveloppement des ressources en eau. La planification basée sur une vision globale

100

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�100

First of all one should realise that floods as such may generate benefits on theirown without any interference by mankind. Floods replenish wetlands; recharge theaquifer and support agriculture and fisheries. In the long term, the benefits of thelatter can only be known by carrying out socio-economic studies to analyse andmeasure the effects of floods. The positive effects of floods on the environment areknown but so far the quantification of these effects is lacking, particularly inmonetary terms.

Still one should bear these effects in mind when selecting and evaluating floodcontrol projects. The effects of man-made actions to prevent and/or limit the impactof floods have been studied and discussed by many different organisations andindividuals. In this respect reference is made first of all to the Technical Bulletinspublished so far by ICOLD’s Committee on the Environment. (ICOLD, 1981, 1982,1985, 1988a, 1988b, 1992a, 1993, 1994, 1995, 1999). More bulletins are underpreparation and are about to be released shortly. Also the present activities of thatCommittee and that of the Committee on the Role of Dams in the Developmentand Management of River Basins need to be mentioned here.

The subjects “River Basin Ecosystems” and “Ecosystem Impacts of LargeDams” have also extensively been elaborated upon by the World Commission onDams (Bergkamp et al, 2000). Mention should also be made of (Drijver et al, 1985)and (Hill et al, 2000). When looking through these publications one cannot butconclude that most of their authors like the natural catchment and its rivers to stayfree from any intervention whatsoever. Obviously, this is not a realistic idea. Thereare more and more people living in these floodplains and these inhabitants willinduce economic development. The settlements, the related infrastructure and theeconomic development (farms, irrigation infrastructure, industries, tourist facilities,etc.) demand the restriction and, if possible, the complete prevention of flooding.However, it stands to reason that any intervention aimed at flood managementshould be subject of an ‘Environmental Impact Assessment’, in order to arrive atmitigative measures in relation to the disturbance of the ecosystem by the proposedflood management project.

Sometimes, the floodplains are not yet inhabited and this, for instance, can bethe case when lowland floodplains are wetlands. In Green et al. (2000) it is arguedthat: “… (these wetlands) are amongst the richest habitats in the world and thestrongest argument against intensifying development of the floodplains is usually theecological value of the existing wetlands. When the functional values of wetlands(de Groot, 1987; Maltby, 1986) are added to this equation, it can be more efficient toleave the wetlands alone. The value of wetlands in terms of providing fisheries andother functional values have now been extensively reported (Dixon et al., 1994;Maltby, 1986).”

Last but not least it is noted that ICOLD, being aware of this situation full ofpotential conflict, recently (February 2010) published the draft of a position paperon an improved planning process for water resources infrastructure called“Comprehensive Vision Based Planning (CVBP)”. In this position paper, floodmanagement is placed in the wider context of water resources development. CVBPis accomplished on a watershed basis that addresses the domestic, agricultural,

101

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�101

est réalisée à l’échelle d’un bassin versant qui répond aux besoins domestiques,agricoles, industriels et environnementaux de ce bassin versant. Pour créer desprojets durables de ressources en eau, le processus doit également porter sur laqualité et la quantité de l’eau, la gestion de la nappe phréatique, la sédimentation,l’utilisation des terres et la préservation de l’habitat naturel et de l’environnementen assurant des débits suffisants en aval.

3.6. ANALYSE ÉCONOMIQUE COÛTS/BÉNÉFICES D’UN PROJETDEMAÎTRISE DES CRUES

Ce chapitre donne un exemple simple de l’évaluation des bénéfices et des coûtsd’un projet de maîtrise des crues au moyen de courbes de dépassement et d’unecourbe de dommages. Ce type de calcul est nécessaire pour définir l’importanced’un système de protection contre les crues avant de procéder à des analyses pluscomplètes.

3.6.1. Calcul des dommages annuels moyens sans projet de protectioncontre les crues

Dans la colonne [1] du Tableau 11, une gamme de valeurs est donnée pour le« volume débordé » qui correspond dans ce cas au paramètre d’inondation choisi(ou paramètre « dommage »). Ces valeurs sont données par les courbes dedépassement de la Fig. 13 (courbe la plus à gauche). Pour les mêmes valeurs duparamètre « dommage », les coûts des dommages sont indiqués dans la colonne [2].Ces valeurs sont extraites de la Fig. 12.

Une courbe de « dépassement » implique que par exemple l’augmentation du fluxde débordement de 300 hm3 entre les valeurs 200 et 500 (colonne [1] du Tableau 11)entraînera une augmentation des dommages de 46 à 82 millions USD (voir Fig. 11 etcolonne [2]), c.-à-d. 36 millions USD (colonne [3]). D’après la Fig. 12, les probabilitésde dépassement des volumes débordés de 200 et 500 hm3 seront respectivement de 0,33par an et de 0,15 par an (colonne [4]). La probabilité de dépassement de ces 300 hm3

supplémentaires de volume débordé sera « en moyenne » de 0,225 par an (colonne[5]).

Le reste des calculs du Tableau 11 est simple. Il est à noter que les dommagescausés par des crues dont la période de retour est supérieure à 20 ans (probabilité 5 %par an) ne contribuent qu’à 6 % des dommages annuels moyens.

3.6.2. Calcul des dommages annuels moyens avec un projetde protection contre les crues

Le calcul est répété pour une situation comportant des projets de maîtrise descrues.

Dans ce cas, la courbe de dépassement du volume débordé change : il y a moinsde volume débordé et par conséquent moins de dommages. La maîtrise des crues,au moyen de digues plus hautes entrainant une augmentation des débits de la rivièreimplique dans le cas d’un débit de 3 000 m3/s que les dommages annuels moyens

102

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�102

industrial and environmental needs in the watershed. To produce sustainable waterresources projects, the process needs to also address water quality and quantity,groundwater management, sedimentation, land use, and maintaining the naturalhabitat and the environment by ensuring adequate downstream discharges.

3.6. ECONOMIC ANALYSIS OF BENEFITS AND COSTOF A FLOOD PROTECTION PROJECT

This section presents a simple example illustrating the evaluation of thebenefits and costs of a flood protection project using exceedance curves and adamage curve. This type of calculation is necessary for defining the magnitude of aflood protection system, prior to undertaking more comprehensive analyses.

3.6.1. Calculation of the average annual damage without Flood Protection Project

In column [1] of Table 11 a range of values is given for the ‘volume of bankoverspill’, which, in this case is the selected inundation parameter (or ‘damage’parameter). These values follow from the exceedance curves in Fig. 13 (curve mostto the left). For the same values of the damage parameter, damage costs are given incolumn [2]. These values are derived from Fig. 12.

An ‘exceedance’ curve implies that, for instance, the increase in bank overspillof 300 hm3 between the 200 and 500 values (column [1] of Table 11) will result in anincrease in damages from US$ 46 to 82 million (see Fig. 11 and column [2]), i.e. US$36 million (column [3]). Following from Fig. 12, the probabilities of exceedance ofbank overspills of 200 and 500 hm3 will be 0.33 per annum and 0.15 per annumrespectively (column [4]). The probability of exceedance of the said additional300 hm3 of bank overspill will be on ‘average’ 0.225 p.a. (column [5]).

The remainder of the calculations in Table 11 are straightforward. Note thatdamages caused by floods having a return period of more than 20 years (probability5 % per annum) contribute only 6% to the average annual damage (AAD).

3.6.2. Calculation of the average annual damage with a Flood protection Project

The calculation is repeated for the situation that flood control projects areintroduced.

In that situation the exceedance curve of bank overspill changes: there is lessbank overspill and, consequently, less damage. Flood control, by means of higherflood embankments leading to increased river discharges, implies in the case of adischarge of 3000 m3/s that the AAD reduces from US$ 41.1 million to US$

103

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�103

diminuent de 41,1 à 19,7 millions USD (Tableau 11). Ainsi, les dommages annuelsmoyens « évités » s’élèvent à 21,4 millions USD. Ce même Tableau 11 montre qu’undébit de 5 000 m3/s fait baisser les dommages annuels moyens restant à 5,9 millionsUSD ; les annuels moyens correspondants évités sont alors de 35,2 millions USD.

3.6.3. Analyse Coûts/Bénéfices

Une analyse Coûts/Bénéfices peut être effectuée lorsque lesdits bénéfices etcoûts « tangibles » ont été déterminés sur une base annuelle pour la vieéconomique 9 du projet. Voir Tableaux 12 et 13 pour plus de détails. Le calculpermet de déterminer le rapport Coûts/Bénéfices (C/B) et, par approchessuccessives, le taux de rentabilité interne (TRI) pour différents taux d’actualisationde la « valeur actuelle nette ».

Lorsque l’on effectue ces calculs sur les coûts et bénéfices tangibles des mesuresde gestion des plaines inondables, il faut comprendre qu’il n’existe pas de « livre derecettes ». Cela exige d’évaluer chaque stratégie possible (option) et d’avoir unjugement technique sûr. Ceci s’applique par exemple aux prévisions en matière demaintenance, aux attentes en termes de taux de croissance de l’investissement dansla zone protégée et à la fiabilité de la base des données hydrologiques.

Les exemples donnés montrent que, du seul point de vue économique,l’augmentation de débit de 3 000 m3/s est une solution plus intéressante qu’uneaugmentation de débit de 5 000 m3/s, même si dans ce dernier cas, les dommagesannuels moyens restants sont nettement moindres. Mais les différences sontminimes et l’optimum économique se situe probablement autour de 4 000 m3/s.

À cet égard, il faut également noter que la « maîtrise des crues » comprend dessolutions structurelles et non structurelles. En général, on a trouvé que des solutionsnon structurelles (occupation appropriée des sols, dispositifs d’annonce de crue,acquisitions de biens inondables, dispositifs d’évacuation) semblaientéconomiquement plus intéressantes que des solutions structurelles. Parmi lesmesures structurelles possibles, les seules mesures communes sont les digues deprotection et les améliorations des lits. Les barrages à réservoirs ne sont justifiésd’un point de vue économique que s’ils fonctionnent sur une base multi-usage.

104

9 La durée de vie économique d’un projet dépend beaucoup du taux d’actualisation appliquédans l’évaluation économique. Plus ce taux est élevé, plus la durée de vie économique est courte.Avec un taux d’actualisation de 15 %, la valeur actuelle journalière des « pertes moyennesannuelles » au bout de 30 ans ne représente que 4 % de sa valeur initiale (somme de la colonne[9] du Tableau 11). La durée de vie technique d’un projet peut durer beaucoup plus longtemps.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�104

19,7 million (Table 11). Thus, the average annual damages ‘avoided’ amount to US$21.4 million. The same Table 11 shows that a discharge of 5000 m3/s brings theremaining AAD down to US$ 5.9 million and the corresponding average annualdamage avoided becomes US$ 35.2 million.

3.6.3. Benefit – Cost Analysis

When the so-called ‘tangible’ benefits and costs have been determined on anannual basis for the economic life 9 of the project a benefit-cost analysis can bemade. Reference is made to Tables 12 and 13 for further details. The calculationenables determination for various discount rates of the ‘net present value’ (NPV),the benefit-cost ratio (B/C) and, by approximation, the Economic Internal Rate ofReturn (EIRR).

When carrying out these calculations on tangible benefits and costs offloodplain management measures, one must realise that there is no ‘cookbook’ wayto do so. It requires estimation for each possible strategy (option), as well as soundengineering judgement. This applies, for instance, to the maintenance to beexpected, to the expected growth rate of the investment in the protected area and tothe reliability of the hydrological database.

In the examples given one can see that, solely from an economic point of view,the increase in discharge to 3,000 m3/s is more attractive than the solution with anincrease of discharge to 5,000 m3/s, though in the latter case the remaining AAD ismuch less. But the differences are small and the economic optimum is probablysomewhere around 4,000 m3/s.

In this respect, note also that ‘flood control’ includes both structural and non-structural solutions. In general, it has been found that non-structural solutions(appropriate zoning, flood warning arrangements, acquisition of flood proneproperties, evacuation arrangements) tend to be more economically attractive thanstructural solutions. Of the possible structural measures, the only common ones areflood embankments and waterway improvements. Reservoir dams tend to be onlyeconomically justified if they are operated on a multipurpose basis.

105

9 The economic life of a project depends very much on the discount rate applied in theeconomic evaluation. The higher the discount rate the shorter the economic life. This isdemonstrated in Box 7: at a discount rate of 15% the present day value of the AAD after30 years is only 4% of its original value (sum of column [9] of Table 11). The technical life of aproject can be considerably longer.

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�105

106

Fig. 13Courbes de dépassement du volume débordé

restant après introduction de différentes solutionsde protection contre les crues

Fig. 12Courbe de dommage pour le paramètre d’inondation sélectionné « volume de débordement »

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�106

107

Fig. 13Exceedance curves for remaining bank overspill

after introduction of alternative optionsfor flood protection

Fig. 12Damage curve for the selected inundation parameter ‘overspill volume’

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�107

108

Domages sans projet Dommages avec débitde projet = 3 000 m3/s

Dommages avec débit de projet =5 000 m3/s

Volum

edébordéen

millions

dem

3(hm

3 )

Dom

magesliésauvolumed

ébordé

enmillionsUSD

(coll.1)

Augmentationdesdom

magesdusà

l’augmentationdu

volumedébordé

(enmoiUSD

)

Probabilitéde

dépassem

ent

duvolumedébordé

(coll.1)

Probabilitémoyenne

dedépassem

entdel’augmentation

duvolumedébordé

Dom

magescorrespondantà

l’augmentationdu

volumedébordé

etprobabilitéde

dépassem

ent

Probabilitéde

dépassem

ent

duvolumedébordé

(coll.1)

Probabilitémoyenne

dedépassem

entdel’augmentation

duvolumedébordé

Dom


l’augmentationdu

volumedébordé

etprobabilitéde

dépassem

ent

Probabilitéde

dépassem

ent

duvolumedébordé(coll.1)

Probabilitémoyenne

dedépassem

ent

del’augmentationdu

volumedébordé

Dom


l’augmentationdu

volumedébordé

etprobabilitéde

dépassem

ent

[1] [2] [3] [4] [5] [6]= [3]x[5] [7] [8] [9]= [3]x[8] [10] [11] [12]=[10]x[11]

10 3 0,95 0,42 0,17

3 0,9 2,7 0,4 1,2 0,16 0,48

20 6 0,85 0,38 0,15

14 0,755 10,57 0,34 4,76 0,14 1,89

50 20 0,66 0,30 0,12

12 0,58 6,96 0,32 3,78 0,10 1,14

100 32 0,50 0,33 0,07

14 0,415 5,81 0,245 3,43 0,06 0,84

200 46 0,33 0,16 0,05

36 0,24 8,64 0,11 3,96 0,0315 1,134

500 82 0,15 0,06 0,013

41 0,10 4,1 0,04 1,64 0,008 0,328

1000 123 0,05 0,02 0,003

71 0,03 2,13 0,0125 0,8875 0,0015 0,1065

2000 194 0,01 0,005 0

36 0,0055 0,198 0,0025 0,09 0 0

5000 230 0,01 0 0

Valeur estimée mathématique des dommages(restants) par an : 41,108 19,7475 5,9185

Bénéfices du projet (c.-à-d. dommages évités)par an 21,3605 35,1895

Tableau 11Calcul des avantages annuels moyens (= Dommages annuels moyens évités)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�108

109

Damage without project Damage with projectdischarge = 3000 m3/s

Damage with projectdischarge = 5000 m3/s

Volum

eofbank

overspill

inmillionm

3(hm

3 )

Dam

agerelatedtobank

over

spillinmillionUS$

(coll.1)

Increaseindamageduetoincr.

inbank

overspill(millionUS$)

Prob.ofexceedanceofvol.

ofbank

overspill(coll.1)

Average

prob.ofexceedance

ofincreaseinbank

overspill

Dam

agecorrespondingwithincrease

inbank

overspillandprob.

ofexceedance


ofbank

overspill(coll.1)

Average

prob.ofexceedance

ofincreaseinbank

overspill

Dam


inbank

overspillandprob.

ofexceedance


ofbank

overspill(coll.1)

Average

prob.ofexceedance

ofincreaseinbank

overspill

Dam


inbank

overspillandprob.

ofexceedance

[1] [2] [3] [4] [5] [6]= [3]x[5] [7] [8] [9]= [3]x[8] [10] [11] [12]=[10]x[11]

10 3 0,95 0,42 0,17

3 0,9 2,7 0,4 1,2 0,16 0,48

20 6 0,85 0,38 0,15

14 0,755 10,57 0,34 4,76 0,14 1,89

50 20 0,66 0,30 0,12

12 0,58 6,96 0,32 3,78 0,10 1,14

100 32 0,50 0,33 0,07

14 0,415 5,81 0,245 3,43 0,06 0,84

200 46 0,33 0,16 0,05

36 0,24 8,64 0,11 3,96 0,0315 1,134

500 82 0,15 0,06 0,013

41 0,10 4,1 0,04 1,64 0,008 0,328

1000 123 0,05 0,02 0,003

71 0,03 2,13 0,0125 0,8875 0,0015 0,1065

2000 194 0,01 0,005 0

36 0,0055 0,198 0,0025 0,09 0 0

5000 230 0,01 0 0

Math. Expectation Value of (remaining)damages p.a.: 41,108 19,7475 5,9185

Benefits due to Project (I.e. avoided damages)per year: 21,3605 35,1895

Table 11Calculation of average annual benefits (= AAD avoided)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�109

110

Coût de constructionBénéfices = dommagesévités grâce au projet

Coûts et bénéfices actualisés

Coûts Bénéfices Coûts Bénéfices Coûts Bénéfices

Année

n

Investissem

ent

Entretien

Dom

mages

annuelsévités

Dom

mages

annuelsévitésplus

investissem

ents

1 )

Coûts et bénéficesactualisés à 6 %

Idem à 8 % Idem à 15 %

[1] [2] [3] [4] (coll. 2 + 3) (coll. 5) (coll. 2 + 3) (coll. 5) (coll.2+3) (coll 5)

[5] = [4] x (1 + p)n (1 + 0.06)n (1 + 0.06)n (1 + 0.08)n (1 + 0.08)n (1 + 0.15)n (1 + 0.15)n

0 (2000)1 80.000 0 0 75.472 - 74.074 - 69.565 -2 80.000 0 0 71.200 - 68.587 - 60.491 -3 80.000 0 0 67.170 - 63.507 - 52.601 -4 800 21.360 24.041 634 19.043 588 17.671 457 13.7455 800 21.360 24.762 598 18.504 544 16.853 398 12.3116 800 21.360 25.505 564 17.980 504 16.072 346 11.0267 800 21.360 26.270 532 17.471 467 15.328 301 9.8768 800 21.360 27.058 502 16.977 432 14.619 262 8.8459 800 21.360 27.870 474 16.496 400 13.942 227 7.92210 800 21.360 28.706 447 16.029 371 13.296 198 7.09611 800 21.360 29.567 421 15.576 343 12.681 172 6.35512 800 21.360 30.454 398 15.135 318 12.094 150 5.69213 800 21.360 31.368 375 14.706 294 11.534 130 5.09814 800 21.360 32.309 354 14.290 272 11.000 113 4.56615 800 21.360 33.278 334 13.886 252 10.491 98 4.09016 800 21.360 34.277 315 13.493 234 10.005 85 3.66317 800 21.360 35.305 297 13.111 216 9.542 74 3.28118 800 21.360 36.364 280 12.740 200 9.100 65 2.93819 800 21.360 37.455 264 12.379 185 8.679 56 2.63220 800 21.360 38.579 249 12.029 172 8.277 49 2.35721 800 21.360 39.736 235 11.689 159 7.894 43 2.11122 800 21.360 40.928 222 11.358 147 7.528 37 1.89123 800 21.360 42.156 209 11.036 136 7.180 32 1.69424 800 21.360 43.420 198 10.724 126 6.847 28 1.51725 800 21.360 44.723 186 10.420 117 6.530 24 1.35926 800 21.360 46.065 176 10.126 108 6.228 21 1.21727 800 21.360 47.447 166 9.839 100 5.940 18 1.09028 800 21.360 48.870 157 9.560 93 5.665 16 97629 800 21.360 50.336 148 9.290 86 5.402 14 87430 800 21.360 51.846 139 9.027 80 5.152 12 78331 800 21.360 53.402 131 8.771 74 4.914 11 70132 800 21.360 55.004 124 8.523 68 4.686 9 628

222.970 380.208 213.254 285.150 186.104 126.3361 p est le taux d’investissement dansla zone protégée contre les crues,il est estimé à 3 % par an

Valeur netteactualisée

157.238 71.896 59.768

1.71 1.34 0,68Rapport

bénéfice-coût

Tableau 12Évaluation économique de la protection contre les crues au moyen d’un débit fluvial augmenté

à 3 000 m3/s (tous les chiffres sont en milliers de USD, sauf le rapport B/C)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�110

111

Cost of constructionBenefits = avoided damagesdue to construction of project

Discounted Costs and benefits

Cost Benefits Cost Benefits Cost Benefits

Yearn

Investm

ent

Maintenance

Avoided

damages

perannum

Avoided

damages,incl

investm

ents

1 )

Costs and benefitsare discounted at 6%

per annumDitto at 8% Ditto at 15%

[1] [2] [3] [4] (coll. 2 + 3) (coll. 5) (coll. 2 + 3) (coll. 5) (coll. 2 + 3) (coll. 5)

[5] = [4] x (1 + p)n (1 + 0.06)n (1 + 0.06)n (1 + 0.08)n (1 + 0.08)n (1 + 0.15)n (1 + 0.15)n

0 (2000)1 80.000 0 0 75.472 - 74.074 - 69.565 -2 80.000 0 0 71.200 - 68.587 - 60.491 -3 80.000 0 0 67.170 - 63.507 - 52.601 -4 800 21.360 24.041 634 19.043 588 17.671 457 13.7455 800 21.360 24.762 598 18.504 544 16.853 398 12.3116 800 21.360 25.505 564 17.980 504 16.072 346 11.0267 800 21.360 26.270 532 17.471 467 15.328 301 9.8768 800 21.360 27.058 502 16.977 432 14.619 262 8.8459 800 21.360 27.870 474 16.496 400 13.942 227 7.92210 800 21.360 28.706 447 16.029 371 13.296 198 7.09611 800 21.360 29.567 421 15.576 343 12.681 172 6.35512 800 21.360 30.454 398 15.135 318 12.094 150 5.69213 800 21.360 31.368 375 14.706 294 11.534 130 5.09814 800 21.360 32.309 354 14.290 272 11.000 113 4.56615 800 21.360 33.278 334 13.886 252 10.491 98 4.09016 800 21.360 34.277 315 13.493 234 10.005 85 3.66317 800 21.360 35.305 297 13.111 216 9.542 74 3.28118 800 21.360 36.364 280 12.740 200 9.100 65 2.93819 800 21.360 37.455 264 12.379 185 8.679 56 2.63220 800 21.360 38.579 249 12.029 172 8.277 49 2.35721 800 21.360 39.736 235 11.689 159 7.894 43 2.11122 800 21.360 40.928 222 11.358 147 7.528 37 1.89123 800 21.360 42.156 209 11.036 136 7.180 32 1.69424 800 21.360 43.420 198 10.724 126 6.847 28 1.51725 800 21.360 44.723 186 10.420 117 6.530 24 1.35926 800 21.360 46.065 176 10.126 108 6.228 21 1.21727 800 21.360 47.447 166 9.839 100 5.940 18 1.09028 800 21.360 48.870 157 9.560 93 5.665 16 97629 800 21.360 50.336 148 9.290 86 5.402 14 87430 800 21.360 51.846 139 9.027 80 5.152 12 78331 800 21.360 53.402 131 8.771 74 4.914 11 70132 800 21.360 55.004 124 8.523 68 4.686 9 628

222.970 380.208 213.254 285.150 186.104 126.3361 p is the rate of investment in the areaprotected against floods estimatedat 3 % per annum

Net PresentValue:

157.238 71.896 59.768

1.71 1.34 0,68Benefit-Cost

ratio:

Table 12Economic evaluation of flood protection by means

of an increased river discharge of 3000 m3/s (all figures in US$ ‘000, except for B/C ratio)

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�111

112

Coût de constructionBénéfices = dommagesévités grâce au projet


Coûts Bénéfices Coûts Bénéfices Coûts Bénéfices

Année

n

Investissem

ent

Entretien

Dom

mages

annuelsévités

Dom

mages

annuelsévitésplus

investisse-ments

1 )

Coûts et bénéficesactualisés à 6 %

Idem à 8 % Idem à 15 %


[5] = [4] x (1 + p)n (1 + 0.06)n (1 + 0.06)n (1 + 0.08)n (1 + 0.08)n (1 + 0.15)n (1 + 0.15)n

Tableau 13Évaluation économique de la protection contre les crues au moyen d’un débit fluvialaugmenté à 5 000 m3/s (tous les chiffres sont en milliers de USD, sauf le rapport B/C)

0 (2000)1 100.000 0 0 94.340 - 92.593 - 86.957 -2 100.000 0 0 89.000 - 85.734 - 75.614 -3 100.000 0 0 83.962 - 79.383 - 65.752 -4 100.000 0 0 79.209 - 73.503 - 57.175 -5 1.500 35.189 40.794 1.121 30.483 1.021 27.764 746 20.2826 1.500 35.189 42.018 1.057 29.621 945 26.478 648 18.1657 1.500 35.189 43.278 998 28.782 875 25.252 564 16.2708 1.500 35.189 44.576 941 27.968 810 24.083 490 14.5729 1.500 35.189 45.914 888 27.176 750 22.968 426 13.05210 1.500 35.189 47.291 838 26.407 695 21.905 371 11.69011 1.500 35.189 48.710 790 25.660 643 20.891 322 10.47012 1.500 35.189 50.171 745 24.933 596 19.924 280 9.37713 1.500 35.189 51.676 703 24.228 552 19.001 244 8.39914 1.500 35.189 53.227 663 23.542 511 18.122 212 7.52215 1.500 35.189 54.823 626 22.876 473 17.283 184 6.73716 1.500 35.189 56.468 590 22.228 438 16.482 160 6.03417 1.500 35.189 58.162 557 21.599 405 15.719 139 5.40518 1.500 35.189 59.907 526 20.988 375 14.992 121 4.84119 1.500 35.189 61.704 496 20.394 348 14.298 105 4.33620 1.500 35.189 63.555 468 19.817 322 13.636 92 3.88321 1.500 35.189 65.462 441 19.256 298 13.004 80 3.47822 1.500 35.189 67.426 416 18.711 276 12.402 69 3.11523 1.500 35.189 69.449 393 18.181 255 11.828 60 2.79024 1.500 35.189 71.532 370 17.667 237 11.281 52 2.49925 1.500 35.189 73.678 349 17.167 219 10.758 46 2.23826 1.500 35.189 75.888 330 16.681 203 10.260 40 2.00527 1.500 35.189 78.165 311 16.209 188 9.785 34 1.79528 1.500 35.189 80.510 293 15.750 174 9.332 30 1.60829 1.500 35.189 82.925 277 15.304 161 8.900 26 1.44030 1.500 35.189 85.413 261 14.871 149 8.488 23 1.29031 1.500 35.189 87.975 246 14.450 138 8.095 20 1.15532 1.500 35.189 90.615 232 14.041 128 7.720 17 1.035

362.439 594.993 343.397 440.652 291.101 185.4841 p est le taux d’investissement dansla zone protégée contre les crues,il est estimé à 3% par an 232.554 97.255

0,641,281,64

Valeur netteactualisée

Rapportbénéfice-coût

105.617

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�112

113

Cost of constructionBenefits = avoided damagesdue to construction of project


Cost Benefits Cost Benefits Cost Benefits

Yearn

Investm

ent

Maintenance

Avoided

damages

perannum

Avoided

damages,incl

investm

ents

1 )

Costs and benefitsare discounted at 6%

per annumDitto at 8% Ditto at 15%


[5] = [4] x (1 + p)n (1 + 0.06)n (1 + 0.06)n (1 + 0.08)n (1 + 0.08)n (1 + 0.15)n (1 + 0.15)n

Table 13Economic evaluation of flood protection by means of an increased discharge of 5000 m3/s

(all figures in US$ ‘000, except for B/C ratio)

0 (2000)1 100.000 0 0 94.340 - 92.593 - 86.957 -2 100.000 0 0 89.000 - 85.734 - 75.614 -3 100.000 0 0 83.962 - 79.383 - 65.752 -4 100.000 0 0 79.209 - 73.503 - 57.175 -5 1.500 35.189 40.794 1.121 30.483 1.021 27.764 746 20.2826 1.500 35.189 42.018 1.057 29.621 945 26.478 648 18.1657 1.500 35.189 43.278 998 28.782 875 25.252 564 16.2708 1.500 35.189 44.576 941 27.968 810 24.083 490 14.5729 1.500 35.189 45.914 888 27.176 750 22.968 426 13.05210 1.500 35.189 47.291 838 26.407 695 21.905 371 11.69011 1.500 35.189 48.710 790 25.660 643 20.891 322 10.47012 1.500 35.189 50.171 745 24.933 596 19.924 280 9.37713 1.500 35.189 51.676 703 24.228 552 19.001 244 8.39914 1.500 35.189 53.227 663 23.542 511 18.122 212 7.52215 1.500 35.189 54.823 626 22.876 473 17.283 184 6.73716 1.500 35.189 56.468 590 22.228 438 16.482 160 6.03417 1.500 35.189 58.162 557 21.599 405 15.719 139 5.40518 1.500 35.189 59.907 526 20.988 375 14.992 121 4.84119 1.500 35.189 61.704 496 20.394 348 14.298 105 4.33620 1.500 35.189 63.555 468 19.817 322 13.636 92 3.88321 1.500 35.189 65.462 441 19.256 298 13.004 80 3.47822 1.500 35.189 67.426 416 18.711 276 12.402 69 3.11523 1.500 35.189 69.449 393 18.181 255 11.828 60 2.79024 1.500 35.189 71.532 370 17.667 237 11.281 52 2.49925 1.500 35.189 73.678 349 17.167 219 10.758 46 2.23826 1.500 35.189 75.888 330 16.681 203 10.260 40 2.00527 1.500 35.189 78.165 311 16.209 188 9.785 34 1.79528 1.500 35.189 80.510 293 15.750 174 9.332 30 1.60829 1.500 35.189 82.925 277 15.304 161 8.900 26 1.44030 1.500 35.189 85.413 261 14.871 149 8.488 23 1.29031 1.500 35.189 87.975 246 14.450 138 8.095 20 1.15532 1.500 35.189 90.615 232 14.041 128 7.720 17 1.035

362.439 594.993 343.397 440.652 291.101 185.4841 p is the rate of investment in the areaprotected against floods estimatedat 3 % per annum 232.554 97.255

0,641,281,64

Net PresentValue:

Benefit-Costratio:

105.617

058-113-03 IMPACTS:-��20/05/14��8:50��Page�113

114

4. PRATIQUE DE LA GESTION INTÉGRÉEDU RISQUE INONDATION

4.1. NOUVEAUX DÉFIS POUR LA GESTION DES CRUES

La gestion des crues a une longue histoire et beaucoup de documents ont étépubliés sur le sujet. L’objectif de la gestion des crues dont traitent la plupart desdocuments est de savoir comment réduire les inondations et/ou les dommagescausés par les crues. Les méthodes de gestion des crues ont souvent été développéesà la suite d’inondations majeures qui ont entraîné de lourdes pertes humaines ouéconomiques, ce qui a déclenché une prise de conscience, la mise à disposition defonds et la manifestation d’une volonté politique. La gestion des crues a donc étéprincipalement axée sur les problèmes, souvent sur une base ad hoc, et fondée sur lamaîtrise des crues.

Au cours des dernières décennies, un nouveau type de défi est cependantapparu par rapport aux inondations, à savoir, comment préserver les effets positifs àlong terme sur l’environnement et les activités socio-économiques qui résultent decrues régulières. Parallèlement au développement des mesures de maîtrise descrues, il est apparu de plus en plus que :

• Les plaines inondables, telles qu’elles ont été créées à travers les siècles pardes crues régulières qui déposaient de l’argile, du limon et du sable, sontessentielles pour la production alimentaire et le développement industriel etpar conséquent pour les moyens d’existence d’une grande partie de lapopulation mondiale ;

• Les terres humides et les estuaires, pour lesquels les crues sont essentiellesafin de préserver la biodiversité, sont importants pour des activitéséconomiques comme le tourisme et la pêche.

Par conséquent, on a compris qu’il y a un prix à payer sur le planenvironnemental et économique si la maîtrise des crues est trop développée. Devastes mesures d’atténuation des crues, qui offrent une très grande sécurité contreles inondations, peuvent avoir des impacts environnementaux ou sociaux négatifsimportants. À l’inverse, il vaut parfois mieux accepter un risque plus élevé de crues,qui nécessiterait moins de mesures de protection et aurait des effets moins négatifssur l’environnement et sur les populations dont les moyens d’existence dépendentdes crues. Le défi est donc de trouver un équilibre entre l’atténuation des effetsnégatifs des crues et l’exploitation de leurs effets bénéfiques.

Ce nouveau défi est apparu dans la gestion des crues suite au développementde la Gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) actuellement mise en œuvredans de nombreux bassins fluviaux du monde. La GIRE implique une approcheinterdisciplinaire et collective qui favorise un processus de coordinationintersectorielle dans la gestion de l’eau. Elle souligne l’importance d’étudier leseffets de la gestion de l’eau sur d’autres domaines, tels l’environnement,l’agriculture et la socio-économie. L’un des principaux éléments de la GIRE est laparticipation des parties prenantes.

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�114

115

4. PRACTICE OF INTEGRATED FLOODRISK MANAGEMENT

4.1. NEW CHALLENGES IN FLOODMANAGEMENT

Flood management has a long history and much literature has been publishedon the subject. The focus of flood management, which most of the literature dealswith, is how to reduce flooding and/or damage caused by floods. Methods for floodmanagement have often been developed as a result of major flooding events thathad large human or economic losses, which triggered awareness and made funds andpolitical will available. Flood management has thus been mostly problem driven,often on an ad hoc basis, and based on flood control.

During recent decades, a new type of challenge has, however, been emergingwith regard to flooding, namely how to maintain the long-term positive effects onenvironment and socio-economic activities that are the result of regular floods. Inparallel with the development of flood control measures it has increasingly emergedthat:

• Floodplains, as created through the centuries by regular floods depositingclay, silt and sand, are essential for food production and industrialdevelopment and thus the livelihood of a large part of the population of theworld; and

• wetlands and estuaries, for which floods are essential for preserving highbiodiversity, are important for economic activities such as tourism andfisheries.

Therefore, it has been understood that flood control, if developed too far, oftenhas a trade-off both environmentally and economically. Extensive flood mitigationmeasures that give very large security against floods may cause large negativeenvironmental or social impacts. Conversely, it may be more beneficial to accept ahigher risk for floods, which would require fewer mitigation measures and thuscause less negative impacts on environment and people who are dependent on floodconsequences for their livelihood. The challenge is, therefore, to balance floodimpact mitigation with harnessing the benefits of the floods.

This emerging new challenge in flood management has followed thedevelopment of Integrated Water Resources Management (IWRM) that today isimplemented in many river basins of the world. IWRM implies an interdisciplinaryand collective approach that promotes a process of cross-sectoral coordination inwater management. It, therefore, brings in the importance of looking at the effectsof water management on other disciplines such as environment, agriculture andsocio-economics. One of the central parts of IWRM is stakeholder participation.

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�115

116

Un nouveau concept est donc apparu dans le cadre de la GIRE : la Gestionintégrée des crues (GIC). La définition généralement acceptée de la GIC est celledonnée par l’Associated Programme on Flood Management-APFM (2004) :

« La méthode de gestion intégrée des crues vise à exploiter au maximum lesavantages nets que procurent les plaines inondables tout en réduisant les pertes envies humaines, la vulnérabilité et les risques liés aux inondations et à préserver lesécosystèmes et leur biodiversité, dans le cadre général de la GIRE. »

Les éléments fondamentaux de la GIRE et de la GIC, selon GWP (2000) etl’APFM (2004) sont les suivants :

• les bassins fluviaux doivent être considérés comme des systèmes intégrés, enreconnaissant que l’eau et l’environnement sont un bien économique ;

• coopération et coordination à travers les frontières institutionnelles ;

• approche participative et transparente comprenant un éventail représentatifde parties prenantes dans le processus de prise de décision.

Bien que, dans de nombreuses parties du monde, l’objectif principal de lagestion des crues soit la réduction des dommages causés par les crues, les conceptsde la GIC seront de plus en plus importants pour les urbanistes et les responsablesde l’aménagement des territoires ainsi que pour les associations et les partiesprenantes qui aménagent et gèrent de grandes infrastructures hydrauliques. Pour lesdécideurs, les ingénieurs de planification, les propriétaires de barrages et les autresparties prenantes, il est essentiel d’accepter le concept de GIC et de travailler paranticipation. Actuellement dans de nombreux pays, la GIRE et la GIC sontintégrées dans la législation et la politique de l’eau et il est donc important de fairepartie du processus plutôt que d’être un observateur passif.

Il faut faire la distinction ici entre des projets mis en œuvre dans le seul but, oupresque, de maîtriser les crues et des projets mis en œuvre avant tout pourdévelopper les ressources en eau (hydroélectricité, alimentation en eau, navigation,etc.) Dans le second cas, les effets bénéfiques utilisés dans la comparaison doiventinclure tous les effets bénéfiques, et pas seulement ceux résultants de la maîtrise descrues.

4.2. PRÉSENTATION DE LA GESTION DU RISQUE

4.2.1. Concept

Parallèlement à la notion d’effets positifs des crues, on a réalisé également que,dans de nombreux cas, les mesures de maîtrise des crues étaient conçues de manièreplutôt conservatrice, axées principalement sur une prévention aussi élevée quepossible en fonction des moyens financiers.

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�116

117

A new concept has therefore surfaced as part of the IWRM: Integrated FloodManagement (IFM). The generally accepted definition of IFM is the one made byAPFM (2004):

“The integrated flood management approach aims to maximise the net benefitfrom floodplains and at the same time reduce loss of life as a result of flooding,flood vulnerability and risk, and preserve ecosystems and their associatedbiodiversity, within the overall framework of IWRM.”

Fundamental parts of IWRM and IFM are as expressed by GWP (2000) andAPFM (2004):

• River basins should be seen as integrated systems, acknowledging that waterand environment is an economic good;

• Cooperation and coordination across institutional boundaries;

• Participatory and transparent approach including a representative range ofstakeholders in the decision-making process.

Although, in many parts of the world, the main focus of flood management willbe on reduction of flood damages the concepts of IFM will be increasinglyimportant for land and city planners as well as for organisations and stakeholdersdeveloping and managing large hydraulic infrastructure. For policy makers,planning engineers, dam owners and other stakeholders it is essential to accept theconcept of IFM and work proactively. Currently in many countries, IWRM and IFMare vested in the water law and policies and therefore, it is important to be part ofthe process, rather than being a passive observer.

Distinction should be made here between projects implemented for the almostsingle purpose of flood control and projects which are basically implemented fordeveloping water resources (hydroelectricity, water supply, navigation, etc.,). In thesecond case, project benefits used in the comparison should include all the benefits,not only flood control benefits.

4.2. INTRODUCING RISK MANAGEMENT

4.2.1. Concept

In parallel with the notion of the positive effects of floods, it has also beenrealised that, in many cases, flood control measures are designed ratherconservatively, mainly focusing on preventing as high a flood as is financiallypossible.

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�117

118

Le risque se définit par : Risque = fonction (probabilité, dégâts)

La Fig. 14 illustre le concept de gestion du risque.

Conformément au développement de la compréhension des probabilités decrues et des dommages dus aux inondations, basés sur des relevés plus longs et desimpacts d’inondations documentés, il est naturel d’introduire la gestion du risquedans le processus de maîtrise des crues. Accepter et apprendre à vivre avec degrandes crues permet d’optimiser les mesures de maîtrise des crues, d’utiliser lesplaines inondables et de tirer des effets positifs plus efficaces des crues. L’idée debase est que les zones inondables devraient être utilisées le mieux possible entre lescrues. La mise en place de mesures de gestion des crues, comme des systèmesd’annonce des crues, une sensibilisation et une préparation des populations, etc.permettrait de limiter les dommages et par conséquent leurs coûts.

L’introduction de la gestion des risques a donc été à l’origine du terme Gestionintégrée du risque inondation (GIRI) qui est maintenant l’expression la pluscouramment utilisée pour la gestion des crues. La GIRI peut se diviserprincipalement en deux grandes parties :

• l’évaluation du risque inondation dont l’objectif principal est de quantifier lesimpacts des crues pour différentes périodes de retour ;

• l’atténuation des risques, dont l’objectif est de sélectionner des me impactsdes crues.

Si l’on relie ensuite le risque et la vulnérabilité, conformément à la Fig.15,l’atténuation des risques peut se diviser entre la réduction du risque d’inondationsou la réduction de la vulnérabilité de la société aux inondations, ou une combinaisondes deux.

Fig. 14Concept de risque (Grünewald, 2003)

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�118

119

Risk is defined as: Risk = Function (Probability, Consequence).

Fig. 14 illustrates the concept of risk management.

In line with the development of understanding of both flood probabilities andflood damages, based on longer records and documented flood impacts, it is naturalto introduce risk management into the flood control process. By accepting andlearning to live with large floods, flood control measures can be optimised, givingroom for utilising the floodplains and allowing for more efficient positive effects offloods. The basic idea is that areas prone to flooding should be utilised in the bestway possible in the periods between floods. By further introducing floodmanagement measures, such as flood warning systems, public awareness andpreparedness, etc., the flood damages and, thereby, the costs can be limited.

The introduction of risk management has, therefore, initiated the termIntegrated Flood Risk Management (IFRM), which is now the common expressionused for flood management. IFRM can basically be divided into two major parts:

• flood risk assessment that has the main purpose of quantifying the impacts offloods with different recurrence periods;

• risk mitigation, which has the purpose of selecting measures to alleviate theimpacts of floods.

By further linking risk and vulnerability, in accordance with Fig. 15, the riskmitigation can be divided into either reducing the risk of floods or reducing thevulnerability of the society to floods, or a combination of both.

Fig. 14Risk Concept (Grünewald, 2003)

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�119

Les principales mesures de réduction du risque ont été des infrastructurescomme les barrages et les digues. Récemment cependant, on a également pris desmesures non structurelles, telles que laisser « de la place au fleuve » en installant deszones de retenue le long du fleuve ou en retenant l’eau par une modification del’usage des terres. Réduire la vulnérabilité de la société aux crues inclut des mesurestypes de gestion des crues comme les alertes précoces, l’information et lapréparation. En tant que tel, le concept GIRI associe la maîtrise classique des cruespar des mesures structurelles et la gestion des crues par des mesures nonstructurelles.

Les mécanismes de partage des pertes, qui permettent de faire indemniser lesvictimes d’une catastrophe par l’État ou la collectivité, sont également un élémentfondamental de la réduction de la vulnérabilité. Lier atténuation et partage despertes est la clé du succès de la GIRI car il serait difficile pour les parties prenantesde vivre avec le risque inondation sans cette assurance (Linnerooth-Bayer et Vari,2002). L’objectif de la GIRI d’utiliser davantage les plaines inondables et les effetsbénéfiques des inondations serait vain sans le partage des pertes.

Par conséquent, la GIRI permet de combiner les connaissances accumulées aucours de plus d’un siècle de maîtrise des crues, les développements des dernièresdécennies en termes de technologie de gestion des crues et des risques et le concept dela GIRE, où l’eau et l’environnement sont des biens économiques. Grâce aux analyseséconomiques des différentes alternatives d’atténuation, il est possible (du moins enthéorie) de trouver la meilleure solution à long terme pour la gestion des crues.

4.2.2. Approche pragmatique et équilibrée

Tout en admettant les principes de la GIRI, il faut noter qu’aucun bassin fluvialn’a la même sensibilité aux crues et que, dans de nombreux cas, les dommagescausés par les inondations dépassent de loin leurs avantages. Dans de nombreuxpays développés, la force destructrice de l’eau provoque encore des chutesimportantes de la croissance du PIB et les inondations sont une des causes de lapauvreté durable dans de nombreuses régions du monde (Grey et Sadoff, 2007).

La mise en œuvre de la GIRI nécessite une grande quantité de données et deconnaissances sur les caractéristiques des crues et leurs impacts ainsi quel’intervention d’autorités et d’organismes compétents. Le concept de la GIRI a étédéveloppé, dans une grande mesure, dans le monde industriel où le niveauéconomique général permet de recourir à des solutions optimisées et où ladisponibilité des données et des connaissances est élevée.

120

Fig. 15Facteurs déterminants de l’impact des crues

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�120

The main measure for reducing risk has been infrastructure, such as dams anddykes. However, recently, non-structural measures, such as giving “room for theriver” by providing retention areas along the river or by retaining water in thelandscape through changing the land use, have also been used. Reducingvulnerability of society to floods includes typical flood management measures suchas early warnings, information and preparedness. As such, the IFRM conceptcombines both traditional flood control through structural measures and floodmanagement through non-structural measures.

A fundamental part of reducing vulnerability is also loss-sharing mechanisms,in which the victims of a disaster are compensated for the damages by the state orcommunity. Linking mitigation and loss-sharing is key to the success of IFRM, sinceit would be difficult for stakeholders to live with the risk of flood without suchinsurance (Linnerooth-Bayer and Vari, 2002). Without loss-sharing the purpose ofIFRM to utilise the floodplains and benefits of floods to a larger degree would thusbe in vain.

Therefore, IFRM gives the possibility of combining the accumulatedknowledge of more than one century’s flood control, the recent decades ofdevelopment in flood and risk management technology and the concept of IWRM,where water and environment are economic goods. Through economic assessmentsof different alternative mitigation measures, the best long-term solution can,therefore (at least in theory), be found for flood management.

4.2.2. Pragmatic and balanced approach

While recognising the IFRM principles, it should be noted that no river basinshave the same susceptibility to floods, and that, in many cases, the damages causedby floods far exceed the benefits of the floods. In many developing countries, thedestructive force of water still causes significant drops of the GDP growth andfloods are one of the reasons for sustained poverty in large parts of the world (Greyand Sadoff, 2007).

Implementation of IFRM requires a large amount of data and knowledge onflood characteristics and flood impacts, as well as capable authorities andinstitutions. The concept of IFRM has, to a large degree, been developed in theindustrialised world, where the general economic standard gives opportunity foroptimised solutions and where knowledge and data availability is high.

121

Fig. 15Determining factors for flood impact

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�121

Le manque de données est source d’incertitudes dans l’évaluation des risques etdiminue la possibilité de trouver des solutions optimisées. Une économie endéveloppement, basée en général sur une agriculture de subsistance, manquenormalement de structures destinées à la gestion des risques ou au partage despertes qui sont des éléments essentiels du succès de la GIRI. Par conséquent, dansde nombreuses situations, le concept de GIRI est un processus trop ambitieux etinutilement lourd. Dans ces situations, il est important de se concentrer sur leséléments les plus essentiels de la gestion des crues et de limiter l’étendue del’analyse du système et l’approche participative pour éviter des délais trop longsavant la mise en œuvre.

Les leçons tirées depuis dix ans du débat sur le développement desinfrastructures ont montré que des exigences trop élevées en matière d’étudespréparatoires et d’implication participative, pour assurer une large participation etréduire les impacts sociaux et environnementaux, comme l’a proposé laCommission mondiale sur les barrages (WCD, 2000), pouvaient conduire à l’arrêtdes investissements en infrastructures. Alors que l’investissement en infrastructuresest nécessaire dans de nombreux pays en voie de développement pour la sécuritéde l’eau (à la fois comme source de production et prévention des crues), Grey etSadoff (2007) soulignent que les conséquences autrefois imprévues deschangements environnementaux et des déplacements sociaux sont maintenant biendocumentées et ne peuvent de ce fait être ignorées. Toutefois, continuent Grey etSadoff, il est tout aussi inacceptable de placer les normes environnementales etsociales si haut qu’elles limitent la sécurité de l’eau ou empêchent d’en garantir lasécurité.

La CIGB participe activement à ces développements. Elle a publié récemment(février 2010) un projet de mémorandum sur un processus de planification améliorépour les infrastructures de ressources en eau appelée « Planification globale baséesur la vision » (voir chapitre 3.5).

Le besoin d’investissements en infrastructures, comme base de la GIRI, doitêtre souligné. Des mesures non structurelles ont peu d’effet si elles ne sont pascombinées à des structures de maîtrise des crues simplement parce que lespossibilités de régulation sont limitées. De la même façon, des investissementsstructurels dans une rivière déjà bien régulée apportent des avantagessupplémentaires limités. La Fig. 16 illustre le retour sur investissements desinfrastructures et des mesures de gestion, ce qui montre l’importance de maintenirun équilibre entre mesures structurelles et mesures non structurelles pour unegestion efficace des crues. Le chapitre 3.6 présente un exemple de calcul détaillé del’optimisation économique d’un projet de protection contre les inondations. Cetexemple s’applique dans le cas où seuls les dommages importants causés par descrues peuvent être évalués financièrement.

L’une des étapes les plus importantes pour tout décideur, planificateur ouingénieur impliqué dans la conception d’une stratégie de gestion de crues est doncd’intégrer la gestion des crues dans le cadre d’un développement global, de seconcentrer sur les questions essentielles et, par conséquent, de fixer des limites dusystème pour s’assurer que la stratégie peut être mise en œuvre dans uneperspective de temps raisonnable. En d’autres termes, le concept de la GIRI doitêtre développé de manière pragmatique.

122

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�122

Lack of data causes uncertainties in the risk assessment and reduces thepossibility of optimised solutions. A developing economy, typically based greatly onsubsistence agriculture, normally lacks the structures for either risk management orloss-sharing, which are essential parts for successful IFRM. Therefore, in manysituations, the IFRM concept is an over ambitious and unnecessarily cumbersomeprocess. In these situations, it is important to focus on the most essential parts offlood management and to limit the extent of system analysis and participatoryapproach to avoid extended lead times before implementation.

The lessons learnt, in the decade-long debate on infrastructural development,have shown that over high demands on preparatory studies and participatoryinvolvement, for ensuring a wide participation and minimised environmental andsocial impacts, such as proposed by the World Commission on Dams (WCD, 2000),may lead to a standstill in investments in infrastructure. While investment ininfrastructure is needed in many developing countries for water security (both as asource of production and prevention of floods), Grey and Sadoff (2007) emphasisethat the previously unforeseen consequences of environmental change and socialdisplacement have now been well documented and therefore, cannot be ignored.However, continue Grey and Sadoff, setting the environmental and social standardsso high that they constrain or even prevent achieving water security is equallyunacceptable.

ICOLD is actively participating in these developments. It has recentlypublished (February 2010) the draft of a position paper on an improved planningprocess for water resources infrastructure called “Comprehensive Vision BasedPlanning (CVBP)” (see Section 3.5).

The need for investments in infrastructure, as a basis for IFRM, must beemphasised. Non-structural measures have little effect if not combined with floodcontrol structures, simply because the degree of regulation is limited. Likewise,infrastructural investments in an already well regulated river give limited extrabenefits. Fig. 16 illustrates the return on investments in infrastructure andmanagerial measures, which shows the importance of keeping a balance of structuraland non-structural measures for efficient flood management. An example of adetailed calculation of the economic optimisation of a flood protection project ispresented in Section 3.6. This example applies for the case where only the onlysignificant damages caused by floods can be financially evaluated.

One of the most important steps for any policy maker, planner or engineer,involved in the design of a flood management strategy is, therefore, to put floodmanagement into the overall development framework, to focus on the essentialissues and, thereby, limit the system boundaries to ensure that the strategy can beimplemented in a reasonable time perspective. In simple words the IFRM conceptmust be conducted in a pragmatic way.

123

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�123

4.2.3. Nature du risque

L’un des problèmes les plus difficiles posés par la maîtrise des risques, naturelsou anthropiques, est lié à la nature de la vulnérabilité. L’expérience montre que lacapacité de la société à gérer le risque dépend fortement de la nature de celui-ci.Trois grandes catégories peuvent être identifiées (voir chapitre 3.2.2 pour plus dedétails) :

1. risque limité aux pertes économiques ;

2. risque par rapport aux valeurs intangibles ou non monétaires portées par lasociété (environnement, archéologie, bien-être social, etc.) ;

3. risque par rapport à la vie humaine.

La réponse de la société varie considérablement selon le type de risque.

• des techniques simples reconnues existent pour le risque économique (voirchapitre 3.6) ;

• la protection contre le risque lié aux valeurs intangibles ou non monétairesest jusqu’à présent laissée à l’appréciation des personnes ;

• dans certaines sociétés, la législation et les réglementations spécifient leniveau de risque acceptable par rapport à la vie humaine.

On peut constater que, jusqu’à récemment, certaines sociétés n’ont pas adoptéune méthode systématique et globale d’atténuation du risque et les mesuresadoptées reflètent dans chaque cas ce que la classe politique considère comme lemeilleur intérêt pour la société.

L’originalité de la nouvelle tendance en matière de gestion intégrée du risqueinondation est une approche participative dans laquelle tous les acteurs clés sontconsultés et où la solution adoptée est obtenue par consensus parmi les acteurs.

Cette méthode est décrite dans le chapitre suivant.

124

Fig. 16Équilibre entre investissements en infrastructures et mesures de gestion

(Grey et Sadoff, 2007)

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�124

4.2.3. Nature of risk

One of the most challenging issues when dealing with the control of hazards,whether natural or man-made, is related to the nature of the vulnerability.Experience shows that the ability of Society to deal with the risk greatly depends onthe nature of the risk. Three broad categories can be identified (refer to Section3.2.2 for more detail):

1. risk limited to economic losses;

2. risk to intangible or non-monetary values praised by the Society(environment, archaeology, social well-being, etc.);

3. risk to human life.

The Society’s response varies greatly with the kind of risk.

• well-accepted straightforward techniques exist for economic risk (see Section3.6);

• protection against the risk to intangible or non-monetary values is so far leftto the appreciation of individuals;

• in some Societies, laws and regulations specify the acceptable level of risk tohuman life.

It can be seen that, until recently, Societies have not adopted a systematic andcomprehensive approach to risk mitigation, and measures adopted reflect in eachcase what the political class perceives as the best interest of the Society.

The originality of the new trend in integrated flood risk management consists ofa participatory approach where all key players are consulted and where the adoptedsolution is reached by consensus amongst those players.

This approach is described in the next Section.

125

Fig. 16Balancing investment in water infrastructure and management

(Grey and Sadoff, 2007)

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�125

4.3. APPROCHE PAR ÉTAPES

En raison de la diversité des conditions existantes que l’on rencontre dans lesdifférents bassins fluviaux et les différents pays du monde, il n’existe pas de modèlede mise en œuvre de la GIRI. Par conséquent, le message de ce bulletin est dereconnaitre les principes de la GIRI, qui sont tous motivés et judicieux, et de lesadapter conformément à ce qui est raisonnable et réalisable dans chaque casspécifique.

Le comité des barrages et des crues de la CIGB propose ainsi un certainnombre d’étapes de base à suivre lors de la conception d’une stratégie de gestion descrues. Ces étapes ne sont pas la solution exacte pour tous les bassins fluviaux, maisobligent la personne ou l’organisme chargé de la gestion des crues à considérer tousles aspects de la GIRI et à les mettre en œuvre le mieux possible compte tenu descirconstances.

D’une manière générale, il est recommandé dans le processus de développementd’une stratégie de gestion efficace des crues d’être transparent au niveau des actions,de prendre le temps d’écouter et d’expliquer les solutions alternatives aux partiesprenantes, mais de viser un délai maximum de 2 à 4 ans (selon l’ampleur duproblème) pour l’ensemble de la procédure avant la mise en œuvre.

Toutes les étapes proposées sont associées à des recommandations sur ladocumentation dont le lecteur a besoin pour obtenir plus de détails et plusd’éléments d’appréciation. Cela lui permet ainsi d’asseoir ses propres connaissancesde base et sa propre interprétation de la GIRI et sa manière de la mettre en œuvre.

4.3.1. 1re étape : Identification des limites du système et des acteurs clés

Lectures recommandées :• Water – a shared responsibility, The United Nations World Water

Development Report 2 (UNESCO, 2006)• Integrated Water Resources Management (GWP, 2000)• Integrated Flood Management – Concept paper (APFM, 2004 and 2009a)• Sink or Swim? Water Security for growth and development (Grey and

Sadoff, 2007)• Social Aspects and stakeholder involvement in integrated flood management

(WMO, 2006b)• Water management, water security and climate change adaptation: Early

impacts and essential responses (Sadoff and Muller, 2009)

Comme l’explique le chapitre ci-dessus, la gestion intégrée du risque inondationest étroitement liée à la GIRE et à l’aménagement du territoire (Fig. 17). Lapremière étape pour quiconque s’occupe de la GIRI est d’avoir une vue d’ensemblede la GIRE ainsi que de ses concepts principaux et de sa relation avec la gestion descrues (GWP, 2000 ; Green, 2003 ; APFM, 2004 ; UNESCO, 2006 ; APFM, 2007a ;APFM, 2009a ; APFM, 2009b). Il est également essentiel de reconnaitre ladifférence de niveau de développement des différentes parties de notre monde, cequi oriente la gestion de l’eau et le développement (voir par ex. Grey and Sadoff,2007).

126

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�126

4.3. STEP-WISE APPROACH

Because of the different pre-conditions found in different river basins andcountries of the world there is no blue-print for implementing IFRM. Therefore, themessage of this bulletin is to acknowledge the principles of IFRM, which are all wellmotivated and sound, and to adapt these principles in accordance with what isreasonable and implementable in every specific case.

The Dams and Flood Committee of ICOLD thus proposes a number of basicsteps to follow when designing a flood management strategy. These steps are not theexact solution for all river basins but force the person or institution in charge of theflood management task to consider all aspects of IFRM and to implement them as isjudged best possible under the specific circumstances.

The overall recommendations for the process of developing an effective floodmanagement strategy are to be transparent in your actions, to take the time to listento and to explain the alternative solutions to stakeholders, but to aim for amaximum time period of 2-4 year (depending on the magnitude of the problem) forthe whole procedure prior to implementation.

All proposed steps are associated with recommendations on relevant literaturefor the reader to get more details and background. In this way the reader canestablish his/her own basic knowledge and interpretation of IFRM and how it can beimplemented.

4.3.1. 1st Step: Identifying system boundaries and key players

Recommended reading:• Water – a shared responsibility, The United Nations World Water

Development Report 2 (UNESCO, 2006)• Integrated Water Resources Management (GWP, 2000)• Integrated Flood Management – Concept paper (APFM, 2004 and 2009a)• Sink or Swim? Water Security for growth and development (Grey and

Sadoff, 2007)• Social Aspects and stakeholder involvement in integrated flood management

(WMO, 2006b)• Water management, water security and climate change adaptation: Early

impacts and essential responses (Sadoff and Muller, 2009)

As explained in the section above, integrated flood risk management is closelylinked to IWRM and to land management (Fig. 17). The first step for anyonedealing with IFRM is to get an overview of IWRM and its main concepts andrelation to flood management (GWP, 2000; Green, 2003; APFM, 2004; UNESCO,2006; APFM, 2007a; APFM, 2009a; APFM, 2009b). It is also essential toacknowledge the difference in development level in different parts of our world,which guides the focus of water management and development (see e.g. Grey andSadoff, 2007).

127

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�127

L’une des pierres angulaires de la GIRE est que les limites d’un bassin versantsont fixées par la topographie et représentent une unité naturelle pour la gestion del’eau. Un bassin fluvial est une région fermée où la gestion de l’eau affectedirectement les habitants et les autres parties prenantes du bassin. Bien que lebassin fluvial couvre différentes unités administratives, celles-ci sont incitées àcoopérer.

L’expérience de mise en œuvre de la GIRE à l’échelle d’un bassin, etnotamment pour des fleuves transfrontaliers, a montré que c’était un processusdifficile. Alors que nombreux pays du monde ont mis au point une gouvernance del’eau à l’échelle nationale, sa mise en œuvre à l’échelle d’un bassin reste très limitée(UN-Water, 2008). La plupart des pays essaient de répartir la gestion de l’eau endistribuant pouvoirs et ressources. Cela s’explique par le fait que des associations etdes collectivités locales possèdent de fortes connaissances locales hydrologiques,environnementales et socioéconomiques et détiennent également les plus grosenjeux dans les décisions prises sur la façon de gérer les ressources. Desgouvernements nationaux ou régionaux centralisés ont des difficultés à réglementerl’eau dans un bassin fluvial, car ils ne sont pas conscients des priorités et des intérêtslocaux.

4.3.1.1. Limites géographiques de la gestion des crues

L’une des premières décisions de la GIRI est de fixer les frontièresgéographiques pour la gestion des crues. L’APFM (2004) et l’OMM (2006b) suiventle concept de la GIRE et recommandent l’échelle du bassin versant comme l’uniténaturelle de gestion des crues. Pour eux, accepter le fait que toute forme deprélèvement, de transfert, de stockage ou d’influence a des conséquences surl’ensemble du système fluvial en aval et pour ses habitants, est fondamental pour laGIRE et pour la gestion des crues. C’est également pour cela que des forums departies prenantes doivent être créés en utilisant l’unité du bassin fluvial commebase.

Le choix du bassin fluvial comme limite géographique à la gestion des crues estdonc motivé et doit être privilégié s’il est jugé applicable. Cependant, de nombreuxbassins fluviaux sont très grands et peuvent être partagés par plusieurs pays ouplusieurs administrations régionales.

128

Fig. 17La GIRI est étroitement liée à la GIRE

et à l’aménagement du territoire

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�128

One of the corner stones of IWRM is that the boundaries for a river basin, thecatchment divides set by topography, provide a natural unit for water management.A river basin is a closed region, where water management directly affects theinhabitants and other stakeholders of the basin. Although the river basin coversdifferent administrative units, there are incentives for these to cooperate.

The experience of implementing IWRM on the basin scale, and especially intransboundary rivers, has shown that this is a difficult process. While many countriesof the world have developed water governance on the national scale, itsimplementation on a basin scale is still very limited (UN-Water, 2008). Mostcountries try to localise water management by distributing powers and resources.The reason is that local organisations and communities have strong localhydrological, environmental and socio-economic knowledge and also have thelargest stakes in decisions taken on how to manage the resources. Centralisednational or regional governments have difficulties in regulating water in a riverbasin, as they are unaware of local interests and priorities.

4.3.1.1. Geographical boundaries for flood management

One of the first decisions in IFRM is to limit the geographical boundaries forflood management. APFM (2004) and WMO (2006b) follow the IWRM concept andrecommend the river basin scale as the natural unit for flood management. Theyargue that the acceptance of the fact that any form of abstraction, transfer, storageor other influence causes effects in the entire downstream river system and for itsinhabitants, is fundamental for IWRM and for flood management. That is also whystakeholder fora should be created with the river basin unit as a basis.

The choice of the river basin as the geographical boundary for floodmanagement is therefore motivated and should be the preference if foundapplicable. However, many river basins are very large and may be shared by manycountries or regional administrations.

129

Fig. 17IFRM is closely linked to IWRM

and land management

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�129

D’autre part, les tronçons de rivière sujets à des crues peuvent être limitésnaturellement par la topographie ou par le niveau de développement économique.Choisir une très grande zone géographique, notamment si elle couvre différentsorganismes, comme c’est le cas pour les rivières transfrontalières, augmenteconsidérablement le temps et l’effort de participation des parties prenantes. Parconséquent, il peut être approprié de choisir d’abord une zone limitée, axée autourdu problème de crue pour s’assurer qu’une stratégie GIRI efficace est développéedans un délai raisonnable. À un stade ultérieur, cette stratégie peut être intégréedans une perspective de bassin plus grand, si cela est jugé bénéfique.

Toutefois, il faut noter que dans la plupart des bassins fluviaux transfrontaliers,il existe une Commission mixte de l’eau ou similaire qui exige normalement quechaque État informe les autres Etats des mesures de gestion de l’eau. Dans le cas deresponsabilités administratives régionales différentes, il existe un organe national decoordination qui doit être informé. Il est donc essentiel, même si une zone limitée estchoisie pour la GIRI, d’avoir un processus transparent et de mettre les informations àla disposition de tous ceux qui peuvent être affectés ou impliqués à distance.

4.3.1.2. Acteurs clés du processus participatif

Lorsque la zone géographique a été définie, il est essentiel d’identifier lesacteurs clés du processus participatif. L’une des tâches principales de l’organisationchargée de la GIRI est d’identifier les impacts des crues et d’établir un processus deplanification. La méthode intégrée implique que ce soit fait de manière holistique entenant compte des impacts négatifs et positifs ainsi que des effets à court terme et àlong terme. À travers un processus participatif, il est important d’identifier lesproblèmes spécifiques et les avantages des crues dans le bassin fluvial, en tenantcompte d’autant d’opinions que possible.

Dans presque tous les cas, la fonction de réglementation de la gestion des cruesincombe à l’agence régionale de l’eau ou à l’organisme de bassin. Cependant, selonles concepts intégrés de la GIRI, de nombreuses institutions, en plus des agences del’eau, doivent être impliquées dans la conduite de la gestion des crues (Fig. 18). Cesinstitutions sont par exemple les gouvernements locaux et les structures régionalessous la tutelle des ministères. Des responsabilités de réglementation liées auxfonctions de gestion des crues peuvent même avoir été attribuées à d’autresinstitutions plutôt qu’aux agences régionales de l’eau. Des exemples en sont ledéveloppement du logement et des infrastructures ainsi que la gestion générale descatastrophes qui est souvent de la responsabilité des gouvernements locaux.

Une étape importante pour l’institution responsable de la GIRI est parconséquent l’identification de toutes les structures qui doivent être impliquées, ainsique de toutes les parties prenantes d’un bassin fluvial pouvant subir les effetsnégatifs ou positifs des crues. Dans de nombreux pays, la législation sur l’eaupréconise la création de forums de parties prenantes à l’échelle du bassin fluvial.Des représentants de grands barrages ou des organismes de régulation des rivièresparticipent à ces forums. Par conséquent, dans de nombreux cas, notamment si lebassin fluvial a été choisi comme zone géographique, il est inutile de créer un forumspécial uniquement pour la GIRI. Les parties prenantes qui doivent participer à laGIRI varient d’un pays à l’autre et d’un bassin fluvial à l’autre. De même, le pouvoirlégal du forum des parties prenantes est fixé normalement par une législation et lespolitiques nationales et varie selon les pays.

130

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�130

Furthermore, the river sections prone to floods may be naturally limited bytopography or the degree of economic development. Choosing a very largegeographic area, especially if it covers legally different bodies, such as in thetransboundary case, significantly increases the time and effort for stakeholderparticipation. Therefore, it may be appropriate in the first place to choose a limitedarea, focused around the flood problem area, to ensure that an effective IFRMstrategy is developed in reasonable time. At a later stage, this strategy can beintegrated in larger basin-wide perspective, if found beneficial.

It should, however, be noted that in most transboundary river basins there is aJoint Water Commission or similar, which normally requires each state to informthe other states on water management measures. Also in the case of differentregional administration responsibilities there is a national coordinating body thatneeds to be informed. Thus, it is essential, even if a limited area is chosen for IFRM,to have a transparent process and to make information available to everyone thatmay be remotely affected or involved.

4.3.1.2. Key players for the participatory process

Following the decision on geographical area, it is essential to identify the keyplayers for the participatory process. One of the main duties of an organisationdealing with IFRM is to identify the flood impacts and to establish a planningprocess. The integrated approach implies that this should be made in a holistic wayconsidering both negative and positive impacts, as well as short- and long-termeffects. It is important, through a participatory process, to identify the specificproblems and benefits of floods in the river basin, taking into account as many viewsas reasonably possible.

In almost all cases, the regulatory function of flood management lies with theregional water authority or river basin organisation. However, following theintegrated concepts of IFRM, there may be many institutions, in addition to thewater authorities, that must be involved in conducting the flood management(Fig. 18). Examples of such institutions are Local Governments and regionalorganisations under line ministries. Regulatory responsibilities related to the floodmanagement functions may even have been given to other institutions, rather thanto the regional water authorities. Examples are housing and infrastructuraldevelopment and general disaster management that is often the responsibility of theLocal Governments.

An important step for the institution responsible for IFRM is, therefore, toidentify all organisations that should be involved, as well as all stakeholders in ariver basin that may be negatively or positively affected by floods. Water laws inmany countries already state that stakeholder fora should be established on the riverbasin scale. Representatives for large dams or river regulating organisations are partof these fora. Therefore, in many cases, especially if the river basin has been chosenas the geographical area,, there is no need to establish a special forum to deal onlywith IFRM. Which stakeholders should take part in the IFRM vary from country tocountry and between different river basins. Similarly the legal power of thestakeholder forum is normally given by national laws and policies and variesbetween countries.

131

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�131

Comme en ce qui concerne la zone géographique, il est important de choisir lesacteurs clés avec soin pour éviter un processus sans fin qui n’aboutit à aucune miseen oeuvre de gestion des crues. Il faut noter que les différents groupes de partiesprenantes ont des besoins différents et que l’on fait la distinction entre participationdes parties prenantes et participation du public. Le public, qui représente le largeéventail de parties prenantes, a le droit d’être informé de ce qui se passe et de faireentendre sa voix. Les acteurs clés, ou parties prenantes, qui seront impliqués dans lamise en oeuvre et le fonctionnement de la GIRI, ont un rôle beaucoup plus centralpuisqu’ils sont les conditions préalables à son succès. L’acceptation etl’appropriation de la stratégie de la GIRI sont essentielles et si les acteurs clés nesont pas d’accord sur le principal processus et la principale méthodologie, il seradifficile de mettre en place une gestion des crues efficace (voir par ex. OMM 2006b).Par conséquent, le choix des principales parties prenantes doit se limiter depréférence à quelques organes qui piloteront le processus participatif et prendrontles décisions nécessaires tout en restant à l’écoute du public.

C’est ici que réside probablement la partie la plus exigeante de la préparationet de la mise en œuvre d’un processus GIRI fructueux. On suppose implicitementque tous les participants veulent parvenir à un consensus raisonnable avec tous lesautres participants. L’expérience montre que ce n’est pas toujours le cas et queparfois certaines parties prenantes recherchent davantage leur propre intérêt. Lesprincipales parties prenantes doivent donc user de diplomatie pour mesurer lesérieux des arguments avancés par toutes les parties et oser prendre les décisionsfinales, même en l’absence de consensus complet.

4.3.1.3. Niveau de détail sur lequel la GIRI doit être fondée

La zone géographique et les parties prenantes à impliquer sont probablementles limites du système les plus importantes pour la GIRI. Toutefois, les limites du

132

Fig. 18Cadre organisationnel normal lié à la gestion de l’eau et des crues

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�132

As with the choice of geographical area, it is important to choose the keyplayers, with care to avoid a never-ending process that does not lead to anyimplemented flood management at all. It should be noted that different groups ofstakeholders have different needs and that there is a distinction betweenstakeholder participation and public participation. The public, representing the widerange of stakeholders, have the right to be informed of what is happening and tomake its voice heard. The key players or stakeholders, that will be part of theimplementation and operation of the IFRM, have a much more central role sincethey are pre-requisites for its success. An acceptance and ownership of the IFRMstrategy is essential and if the key players do not agree on the main process andmethodology, it will be very difficult to have a functioning flood management inplace (see e.g. WMO 2006b). Therefore, the choice of key stakeholders shouldpreferably be limited to a few bodies, which will drive the participatory process andtake the necessary decisions, while at the same time keeping an open ear to thepublic.

Here lies probably the most challenging part of preparing and implementing asuccessful IFRM process. It is implicitly assumed that all participants strive towardsreaching a reasonable consensus with all the other participants. Experience provesthat this is not always the case, and that stakeholders sometimes look more towardsself-interest. The key stakeholders must therefore diplomatically balance theseriousness of the arguments put forward by all parties and dare to take finaldecisions, although complete consensus is not achieved.

4.3.1.3. Degree of detail on which the IFRM should be based

The geographical area and which stakeholders to be involved are probably themost essential system boundaries for IFRM. However, the system boundaries also

133

Fig. 18The normal organisational framework related to water and flood management.

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�133

système incluent aussi le degré de détail sur lequel sera fondée la GIRI.L’introduction de l’évaluation des risques dans la gestion des crues qui, dans unelarge mesure, n’est pas une science exacte signifie implicitement que des étudespeuvent se poursuivre indéfiniment jusqu’à ce que la meilleure option puisse êtretrouvée.

Il est donc essentiel de fixer des objectifs au début du processus de la GIRIpour savoir quelles méthodes scientifiques et quels niveaux de confiance sontraisonnables pour prendre des décisions sur les mesures d’atténuation des crues.Fixer les objectifs ne signifie pas que ceux-ci ne peuvent pas être reconsidérés à unstade ultérieur si cela est jugé approprié, mais si ce cadre n’est pas défini à un stadeprécoce, le processus risque d’être très long et très compliqué.

L’une des principales décisions liées au niveau de détail est de tenir compte ounon du changement climatique. La réponse à cela est probablement oui, selon laplupart des décideurs et des ingénieurs chargés de la gestion de l’eau. Toutefois,dans de nombreux pays du monde, notamment dans les pays en voie dedéveloppement, les données et la connaissance des effets du changement climatiquesont presque inexistantes. Dans ces cas, les seules projections disponibles sont cellesdes Modèles climatiques globaux comme ceux présentés par exemple dans le GIEC(2007), qui sont en général trop vastes et trop incertains pour être adoptés àl’échelle locale. D’autre part, les incertitudes des projections sur l’effet duchangement climatique sur des sujets liés aux crues, comme les fréquences etl’importance des crues, restent très grandes. Il est donc recommandé de sedemander sérieusement si des études détaillées au niveau local (par ex. l’applicationde Modèles climatiques régionaux) doivent faire partie du processus GIRI, ce quirisque de prolonger les délais tout en donnant des résultats incertains. Cependant, ilne faut pas oublier, sous prétexte d’une extrême variabilité dans les projections, quele changement climatique est un des facteurs qui motivent la gestion des crues. Ence qui concerne les pays où la sécurité de l’eau n’est pas assurée, le changementclimatique rendra les choses probablement plus difficiles et nécessitera davantaged’investissements en infrastructures et de gestion des risques pour faire face à uneplus grande variabilité (Sadoff et Muller, 2009).

Une autre décision importante à prendre est le niveau de détail topographiquesur lequel les impacts des crues doivent être fondés. Les données topographiquessont fondamentales à la fois pour la cartographie des inondations et les calculshydrauliques pour évaluer les impacts des crues. Malgré cela, les donnéestopographiques demeurent insuffisantes dans de nombreuses parties du monde,notamment pour les plaines inondables avec très peu de dénivelés. Comme lesétudes locales sur le changement climatique, les études topographiques sont à la foislongues et coûteuses. Par conséquent, il est important, à un stade précoce de laGIRI, de reconnaitre les difficultés des données topographiques et de choisir unniveau de détail qu’il soit possible d’atteindre dans un délai et pour un budgetraisonnables.

4.3.2. 2e étape : Études préparatoires

Lectures recommandées :• Chapitres 2 et 3 du présent bulletin sur l’importance des crues et l’impact des

crues

134

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�134

include the degree of detail to which the IFRM will be based on. The introduction ofrisk assessments into flood management, which to a large degree, is dealing withnon-exact sciences, implicitly means that studies can go on endlessly until absolutelythe best option can be found.

Therefore, it is essential at the beginning of the IFRM process to set up goalsfor what scientific methods and what confidence levels are reasonable for takingdecisions on flood mitigation measures. Setting up the goals does not mean thatthese cannot be reconsidered at a later stage, if found appropriate, but withoutdefining this framework at an early stage, the process risks being very long andcomplicated.

One of the main decisions related to the degree of detail is whether to takeclimate change into account. The answer to this is probably yes, according to mostpolicy makers and engineers dealing with water management. However, in manycountries of the world, particularly developing countries, the data and knowledge ofthe effects of climate change are almost non-existent. In these cases, the onlyavailable projections are from the Global Climate Models (GCM) as e.g. presentedin the IPCC (2007), which are generally too broad and uncertain to adopt on thelocal scale. Furthermore, the projections on the effect of climate change on mattersrelated to floods, such as flood frequencies and magnitudes, are still very large.Therefore, it is recommended to seriously consider if locally detailed studies (e.g.application of Regional Climate Models – RCM) should be part of the IFRMprocess, which risks extending the lead time although giving uncertain results.However, climate change should not be forgotten as one of the factors that motivateflood management just by its projected risk of increased variability. For countriesthat have not achieved water security, climate change will most probably make itharder and require increased investments in infrastructure and risk management tomanage the higher variability (Sadoff and Muller, 2009).

Another main decision to take is what level of topographical detail the floodimpacts should be based on. Topographical data are fundamental for bothinundation mapping and hydraulic calculations to assess flood impacts. Despite this,topographical data are still insufficient in many parts of the world, especially forflood plains with very low gradients. Topographical surveys are both, similar to localstudies on climate change, time demanding and costly. Therefore, it is important, atan early stage of the IFRM, to acknowledge the difficulties of topographical dataand to choose a level of detail that is possible to obtain within a reasonable budgetand time frame.

4.3.2. 2nd Step: Preparatory studies

Recommended reading:• Sections 2 and 3 of this bulletin on Flood Magnitudes and Flood Impacts

135

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�135

• The Benefits of Flood and Coastal Risk Management - A Manual ofAssessment Techniques (Penning-Rowsell et coll., 2006)

• Conducting flood loss assessments – a tool for Integrated Flood Management(APFM, 2007b)

• Applying environmental assessment for flood management (APFM, 2007c)

Les conditions préalables à toute stratégie ou à tout processus de planificationsont la connaissance de la situation actuelle et l’identification des scénarios auxquelsil faut s’attendre. Après avoir identifié les principales parties prenantes quidevraient être impliquées dans le processus, la deuxième étape de mise en œuvre dela GIRI est de mener des études pour évaluer les impacts des crues dans le bassinfluvial. Comme dans le cas de la GIRE, l’importance de la transparence de cesétudes est fondamentale pour l’appropriation et l’acceptation des résultats.

4.3.2.1. Évaluation des caractéristiques des crues

La compréhension des caractéristiques des crues du bassin fluvial estprimordiale pour l’évaluation des impacts de crues. Par conséquent, lescaractéristiques des crues des rivières dans le bassin doivent être définies selon lesméthodes décrites dans le chapitre 2 de ce bulletin. Des paramètres comme le débitde pointe, le volume de la pointe, la forme de l’hydrogramme et la fréquence sontdes éléments nécessaires aux études préparatoires des impacts de crues dans unbassin fluvial.

Une autre considération importante de l’évaluation de la crue est de connaitrel’incertitude des données brutes et de respecter les lois statistiques des méthodesappliquées (voir chapitre 2.4). Il n’est pas possible d’éviter les incertitudes dansl’évaluation des caractéristiques des crues. Toutefois, les incertitudes ne doivent pasêtre dissimulées, mais doivent être signalées en toute transparence aux acteurs clésdu processus GIRI. S’il est impossible de calculer une valeur unique, lescaractéristiques des crues doivent être représentées par une fourchette de valeurs etil doit être laissé à l’appréciation des décideurs de choisir un paramètre de crueconservateur ou une valeur plus probable pour le choix et la conception des mesuresd’atténuation des crues.

4.3.2.2. Cartographie des inondations

L’une des premières études les plus évidentes à mener pour évaluer les impactsdes crues est la cartographie des inondations ou des risques d’inondation. En bref, lacartographie des inondations sert à combiner les caractéristiques naturelles descrues avec les données topographiques et les effets des structures anthropiques pourdéterminer l’étendue de l’inondation le long du bassin fluvial. Comme le souligne lechapitre 3, la zone inondée est seulement un paramètre intéressant parmi d’autres.D’autres paramètres tels que la durée de l’inondation, la hauteur d’eau, la vitessed’écoulement, les matériaux transportés, les vagues, etc. sont également intéressantspour évaluer tous les impacts des crues.

Normalement, une cartographie des inondations comporte la modélisation etl’utilisation de systèmes d’information géographique (SIG). Pour de nombreusesplaines inondables et zones plus basses, il est nécessaire d’utiliser des modèles 2 D.

136

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�136

• The Benefits of Flood and Coastal Risk Management - A Manual ofAssessment Techniques (Penning-Rowsell et al., 2006)

• Conducting flood loss assessments – a tool for Integrated Flood Management(APFM, 2007b)

• Applying environmental assessment for flood management (APFM, 2007c)

The prerequisites for any kind of strategy or planning process are theknowledge of the current situation and what scenarios can be expected. Afterhaving identified the key stakeholders that should be involved in the process, thesecond step of implementing IFRM is to conduct the necessary studies to assess theimpacts of floods in the river basin. As with IWRM the importance of doing thesestudies in a transparent way is fundamental for the ownership and acceptance of theresults.

4.3.2.1. Assessment of flood characteristics

The understanding of the flood characteristics of the river basin is primary forthe assessment of flood impacts. Therefore, the flood characteristics of the rivers inthe basin should be defined according to the methods described in Chapter 2 of thisbulletin. Parameters such as peak discharge, peak volume, hydrograph shape andfrequency are necessary inputs to the preparatory studies of flood impacts in a riverbasin.

An important consideration in the flood assessment is to acknowledge theuncertainty in raw data and respect the statistical laws of the methods applied (seeSection 2.4). Uncertainties cannot be avoided in the assessment of floodcharacteristics. However, the uncertainties must not be hidden but should betransparently reported to the key players in the IFRM process. If impossible tocompute a single value, the flood characteristics should be presented as a range andit should be left to the risk assessment to choose if a conservative or a most probableflood parameter should be used for the choice and design of flood mitigationmeasures.

4.3.2.2. Flood inundation mapping

One of the most obvious first studies to conduct to assess flood impacts isinundation or flood risk mapping. In short, inundation mapping is to combine thenatural flood characteristics with topographical data and the effects of man-madestructures to determine the extent of flooding along the river basin. As pointed outin Chapter 3 the inundated area is only one parameter of interest. Other parameterssuch as duration of flooding, depth of flooding, speed of inundation, material carriedby the water, surge waves, etc. are also of interest in assessing the full impacts offloods.

Normally inundation mapping involves hydraulic modelling and the use ofgeographic information systems (GIS). For many floodplains and lower areas2-dimensional models need to be applied. This makes the inundation mapping very

137

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��15:02��Page�137

Cela rend la cartographie des inondations très lourde et très coûteuse et expliquepourquoi c’est l’un des premiers obstacles importants à franchir pour la GIRI. Lesagences responsables de l’eau dans la plupart des pays en voie de développementn’ont pas le financement nécessaire pour de telles études.

Un autre obstacle souvent rencontré est le manque de donnéestopographiques disponibles pour les cours d’eau du bassin. Les cartestopographiques au 1 : 50 000 sont les cartes les plus détaillées dont on dispose dansplusieurs parties du monde. Ces cartes ont généralement des lignes de niveauespacées de 20 mètres, ce qui est beaucoup trop approximatif pour dresser unecartographie des inondations dans des plaines inondables. Une cartographie desinondations signifie donc le plus souvent qu’il faut faire une étude topographiquedétaillée. Cette activité est souvent négligée dans la planification et l’établissementdu budget. Le récent développement des techniques de relevé topographiqueaérien est très prometteur et certains pays (par ex. l’USGS aux États-Unis) ontdéjà pris des mesures pour mettre en place des études régulières utilisant cettetechnique. La technique du laser présente l’avantage de pouvoir faire des relevéstrès détaillés sur le plan horizontal et de permettre ainsi d’estimer la hauteur d’eaude l’inondation.

Une autre difficulté de la cartographie d’inondation est que, pendant desinondations extrêmes, le risque d’incidents imprévus est important. Ce sont parexemple des vannes de barrages que l’on ne peut pas ouvrir ou des débris quibouchent les canaux d’évacuation. L’expérience tirée d’inondations réelles montresouvent qu’à cause de cela, les modèles hydrauliques sous-estiment les niveauxd’eau et les zones inondées. Il est donc important que la modélisation desinondations soit effectuée par des ingénieurs expérimentés, en collaboration avecdes parties prenantes qui ont la connaissance et l’expérience du terrain.

4.3.2.3. Études socio-économiques

La connaissance des paramètres d’inondation est en elle-même extrêmementimportante pour la gestion des catastrophes et la planification des évacuations.Cependant, pour la planification stratégique dans le cadre de la GIRI, l’inondationdoit être convertie en impacts économiques et environnementaux.

Une condition préalable fondamentale à l’évaluation des impacts socio-économiques est la quantification des zones affectées par les crues. La cartographiedes inondations doit donc être combinée à un inventaire des zones touchées entermes d’activités résidentielles, commerciales, industrielles et agricoles (ICID,1999). Cet inventaire servira de base à l’évaluation des dommages dus aux cruesavec différentes ampleurs de crues.

Le chapitre 3.2 résume les méthodes de détermination de l’étendue desdommages physiques et des pertes dues aux inondations. Un rapport récent,disponible sur internet, portant sur la manière d’évaluer les pertes dues auxinondations a été publié par l’APFM (2007b). Bien que ce rapport soit axé surl’évaluation des pertes dues à des inondations réelles, il résume bien les élémentsfondamentaux de l’estimation des pertes dans la GIRI. Un guide plus completd’évaluation des pertes pour l’analyse du risque inondation est fourni par Penning-Rowsell et coll. (2006).

138

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�138

cumbersome and very expensive, which is a reason why this is one of the first largeobstacles for IFRM. The responsible water authorities of most developing countrieslack the funding for such detailed studies.

Another obstacle is often that topographical data are not available for the riverreaches in the river basin. Topographical sheets at 1:50 000 are the most detailedmaps in several parts of the world. These maps typically have contours at spacings of20 metres, which is far too coarse for inundation mapping on floodplains. Therefore,inundation mapping most often means that a detailed topographical survey must beconducted. This activity is often overlooked in planning and budgeting. The recentdevelopment of airborne surveying techniques is very promising and some countries(e.g. USGS in the USA) have already taken steps to introduce regular surveys usingthis technique. The laser technique has the advantage that it can survey down to avery detailed horizontal level and also has the ability to estimate the depth ofinundated areas.

A further difficulty of inundation mapping is that during extreme floodingevents the risk of unexpected incidents is large. Examples are dam gates that cannotbe opened or debris damming the discharge channels. Experience from real floodevents often shows that because of this the hydraulic models underestimate thewater levels and the inundated areas. It is therefore important that inundationmodeling is conducted by experienced engineers and in collaboration withstakeholders that have the local knowledge and experience.

4.3.2.3. Socio-economic studies

The knowledge of the inundation parameters is by itself extremely importantfor disaster management and evacuation planning. However, for strategic planningfor IFRM, the flood inundation must be converted to socio-economic andenvironmental impacts.

A fundamental pre-requisite for assessing the socio-economic impacts is toquantify the areas affected by floods. Flood inundation mapping should, therefore,be combined with an inventory of the affected areas in terms of residential,commercial, industrial and agricultural activities (ICID, 1999). This inventory willprovide the basis for the estimation of flood damages at different flood magnitudes.

Section 3.2 summarises the methods of determining the extent of physicaldamage and losses of floods. A recent report, available on the internet, on how toconduct flood loss assessments has also been published by APFM (2007b). Althoughthis report focuses on loss assessment of actual flood events, it gives a goodsummary of the fundamental parts of flood loss estimation in IFRM. A morecomprehensive manual for assessment of losses for flood risk assessment is given inPenning-Rowsell et al. (2006).

139

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�139

La différence fondamentale entre la gestion classique des crues et la GIRI estque les conséquences socio-économiques des crues doivent aussi inclure leurs effetsbénéfiques. Il est plus compliqué de considérer les effets des crues sur les zonesbasses d’un point de vue socio-économique que de se limiter à l’évaluation desdommages. Bien que l’OMM (2007) déclare que les catastrophes, notamment dansles pays en voie de développement, peuvent retarder le développement de 5 à10 ans, elle souligne également l’importance des crues pour le développementéconomique. Les crues reconstituent les zones humides, rechargent la nappephréatique et contribuent au développement de l’agriculture et de la pêche pour lesmillions d’habitants des plaines inondables et des zones estuariennes des bassinsfluviaux. Par conséquent, les analyses socio-économiques des effets à long terme descrues doivent également faire partie de l’évaluation de l’impact des crues à l’échelledu bassin fluvial.

L’APFM (2007 b) définit le bénéfice net tiré des plaines inondables comme lebénéfice global du sol exploitable pour différentes activités économiques moins lespertes attendues. Toutefois, comme l’indique le chapitre 3.2 de ce bulletin, il fautêtre prudent avec cette définition, car la valeur des plaines inondables ne dépassepas le bénéfice net si ces activités doivent être menées ailleurs. Pour présenter leseffets positifs et négatifs des crues, il est essentiel d’utiliser des paramètrescomparables et d’éviter que des opinions idéologiques faussent le total estimé despertes et profits.

Pour de nombreuses zones inondables du monde, les impacts socio-économiques des dommages dus aux crues sont importants comparés aux effetspositifs des crues et les gens n’ont parfois pas d’autre option que de vivre dans ceszones. Les évaluations globales des dommages directs et indirects (voir chapitre 3.2)des crues constituent donc dans la plupart des cas le point essentiel des étudessocioéconomiques de la GIRI, même s’il faut toujours veiller à rechercher les effetspositifs à long terme et à les inclure dans l’analyse.

Des pertes intangibles, comme les pertes en vies humaines, les blessures, ladégradation d’éléments du patrimoine, etc. sont des cas particuliers difficiles. Pourque ces pertes puissent être comparées à des dommages dus aux inondations, il fautleur attribuer une valeur monétaire, qui est toujours controversée. Il n’existe pas demodèle pour cela et cette question doit être traitée dans un cadre participatif et avectransparence. FLOODsite (2009b) apporte l’une des dernières contributions et lechapitre 3.1 de ce bulletin répertorie les autres méthodes utilisées dans différentspays. Il faut noter que toutes les méthodes ont été développées dans le mondeindustrialisé et qu’aucune n’est basée sur les conditions existant dans les pays envoie de développement, là où normalement la vulnérabilité aux crues estimportante. Il faut donc prendre des précautions avant de transférer ces méthodesdes pays développés aux conditions existant dans les pays moins développés.

4.3.2.4. Études environnementales

La prévention des crues régulières dans des bassins fluviaux a entraîné despertes d’habitats et de diversité biologique et a réduit la productivité del’écosystème (OMM, 2006c). Les crues et les inondations des plaines inondablespermettent aux organismes aquatiques de sortir ou d’entrer dans le lit principal de larivière et de créer de nouveaux habitats et de nouveaux sites de reproduction. Les

140

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�140

The fundamental difference between traditional flood management and IFRMis that the socio-economic consequences of floods should also include benefits. Theeffects of floods on floodplains in the lower areas of river basins are morecomplicated from a socio-economic view than to limit them to flood damages.Although WMO (2007) states that, particularly in developing countries, disastershave the potential to put development back by 5-10 years, it also stresses theimportance of floods for economic development. Floods replenish the wetlands,recharging groundwater and support agricultural and fishery for millions of peopleliving in the floodplains and the estuarine areas of river basins. Therefore, socio-economic analyses of the long-term effects of floods must also be a part of floodimpact assessment on the river basin scale.

APFM (2007b) defines the net-benefit from floodplains as the overall benefit ofexploitable land for various economic activities minus the expected flood losses.However, as mentioned in Section 3.2 of this bulletin, care should be taken with thisdefinition, since the value of the floodplains is not more than the net gain, if theseactivities have to be done elsewhere. It is essential when introducing both positiveand negative effects of floods, to use comparable parameters and avoid ideologicalviews to skew the totally estimated benefits/losses.

For many flood prone areas of the world, the socio-economic consequencesfrom flood damages are prominent compared to the positive effects of floods andpeople may have little option than to live in these areas. The comprehensiveassessments of both direct and indirect damages (see Section 3.2) of floods are,therefore, in most cases, the core of the socio-economic studies in IFRM, althoughconsideration should always be given to investigating the long-term positive effectsand including them in the analysis.

Intangible losses, such as loss of lives, injuries, heritage items, etc. are specialcases that are challenging. To make these losses comparable with flood damages,they should be given a monetary value, which is always controversial. There is thusno blue-print on this and this issue must be handled in participation and withtransparency. FLOODsite (2009b) provides one of the latest contributions andSection 3.1 of this bulletin lists other methods used in various countries. Notable isthat all methods have been developed in the industrialised world and none based onthe conditions in developing countries, where vulnerability to floods is normallylarge. Care should therefore be taken before transferring these methods fromdeveloped countries to conditions in the less developed countries.

4.3.2.4. Environmental studies

The prevention of regular floods in river basins has led to loss of habitats and,biological diversity and has reduced ecosystem productivity (WMO, 2006c).Flooding and floodplain inundation allow aquatic organisms to move out of or intomain river channel and create new habitats and breeding grounds. Floods alsodeposit silts and fertile organic material that are essential for both the biological life,

141

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�141

crues déposent également des limons et des matières organiques fertiles essentielspour la vie biologique et pour la productivité de l’agriculture de subsistance. Parconséquent, l’évaluation des conséquences des crues sur l’environnement natureld’un bassin fluvial est aussi importante que l’analyse socio-économique des impactsdes crues.

Dans la phase préparatoire de la conception de la GIRI, l’accent est mis surl’Étude environnementale stratégique (EES). L’objectif d’une EES est d’évaluer etde prévoir d’une manière générale les impacts environnementaux des politiques,plans et programmes et de donner l’alerte à un stade précoce sur les impactsenvironnementaux pendant le processus de prise de décision. L’APFM (2007c)donne une bonne vue d’ensemble des méthodes EES en matière d’inondation. Dansle cadre de la phase préparatoire de la gestion des crues, l’EES repose normalementsur une description qualitative générale des problèmes environnementaux basée surun avis d’experts. Elle comprend normalement les étapes suivantes :

• détection ;

• évaluation ;

• identification, prédiction et évaluation des impacts ;

• identification des possibilités d’atténuation.

Une partie essentielle de l’EES est d’établir une comparaison qualitative entrel’alternative zéro, c’est-à-dire pas du tout de gestion des crues, et la GIRI proposée.L’objectif est de placer la GIRI dans la perspective globale des effets positifs descrues sur l’environnement et en particulier sur la biodiversité.

L’EES est suivie par l’Étude d’impact environnemental (EIE) lorsquedavantage de plans concrets et de mesures d’atténuation des crues ont été identifiés(voir étape 3 ci-dessous). L’EIE repose sur des évaluations quantitatives et guide lechoix des différentes mesures d’atténuation des crues.

4.3.3. 3e étape : Identification des mesures d’atténuation des crues

Lectures recommandées :

• Manual on Non-structural Approaches to Flood Management, InternationalCommission on Irrigation and Drainage (ICID, 1999)

• Barrages et crues, CIGB Bulletin 125 (CIGB, 2003)

• Manual on Planning of Structural Approaches to Flood Management,International Commission on Irrigation and Drainage (ICID 2005)

• Integrated Flood Risk Management in Asia – a Primer (ADPC, 2005)

• Rôle des barrages dans l’atténuation des crues, CIGB Bulletin 131 (CIGB,2006)

L’objectif de la GIRI est de trouver un équilibre permettant le développementéconomique des plaines inondables, la durabilité des écosystèmes et la maîtrise descrues. De nombreux bassins fluviaux dans les pays développés ont réussi à trouvercet équilibre et combinent des activités économiques importantes avec une bonnemaîtrise des crues. Le Rhin et le Mississippi sont des exemples de ces bassinsfluviaux (OMM, 2007).

142

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�142

as well as the productivity of subsistence agriculture. Therefore, equally importantas the socio-economic analysis of flood impacts, is the assessment of the effects offloods on the natural environment in a river basin.

In the preparatory phase of designing IFRM, the emphasis is on StrategicEnvironmental Assessments (SEA). The purpose of a SEA is to generally assessand predict the environmental impacts of policies, plans and programmes and toprovide early warnings of environmental impacts during the decision-makingprocess. APFM (2007c) gives a good overview of the SEA methods with regard toflooding. SEA for flood management in the preparatory phase is normally based ona general qualitative description of environmental issues on the basis of expertjudgment. It normally involves the steps of:

• screening

• scoping

• identification, prediction and evaluation of impacts;

• identification of possible mitigation

An essential part of the SEA is to make a qualitative comparison between thezero-alternative, that is to have no flood management at all, and the proposedIFRM. The purpose of this is to put the IFRM into the overall perspective of thepositive effects of floods on environment and especially biodiversity.

The SEA is followed by Environmental Impact Assessments (EIA) when moreconcrete plans and flood mitigations measures have been identified (see Step 3below). The EIA is based more on quantitative assessments and guides the choice ofdifferent flood mitigation measures.

4.3.3. 3rd step: Identifying flood mitigation measures

Recommended reading:

• Manual on Non-structural Approaches to Flood Management, InternationalCommission on Irrigation and Drainage (ICID, 1999)

• Dams and Floods, ICOLD Bulletin 125 (ICOLD, 2003)

• Manual on Planning of Structural Approaches to Flood Management,International Commission on Irrigation and Drainage (ICID 2005)

• Integrated Flood Risk Management in Asia – a Primer (ADPC, 2005)

• Role of Dams in Flood Mitigation, ICOLD Bulletin 131 (ICOLD, 2006)

IFRM aims to find a balance of providing economic development offloodplains, sustainable ecosystems and flood control. Many river basins in thedeveloped world have succeeded to find this balance and have a situation with largeeconomic activities combined with good control of floods. Examples of such riverbasins are the Rhine and the Mississippi (WMO, 2007).

143

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�143

Les exemples réussis de maîtrise des crues montrent tous qu’un mélange dedifférentes mesures est nécessaire. Des solutions non structurelles sont souventmoins coûteuses et relativement meilleures d’un point de vue social etenvironnemental. Cependant, comme le montre la Fig. 16, des mesuresd’atténuation non structurelles ont des effets limités dans une situation où ledéveloppement des infrastructures est faible. Mais, combinées à des mesures demaîtrise des crues qui offrent des possibilités de régulation, de nombreuses mesuresnon structurelles types, comme la prévision des crues, donnent des résultatsnettement supérieurs.

Cependant, le choix des mesures d’atténuation des crues peut souvent êtredéterminé par les options disponibles. Les structures de maîtrise des cruesfinancièrement raisonnables dépendent d’une topographie favorable et ne sont pastoujours possibles. En outre, de nombreuses mesures non structurelles, comme leschangements dans le développement des plaines inondables, peuvent ne pasconstituer des options, car difficiles à mettre en œuvre au niveau politique ou auniveau pratique. Pour la personne en charge de la GIRI, il est important d’avoir uneconnaissance de base des options possibles et d’avoir une grande ouverture d’esprit.Les lectures recommandées décrivent bien les mesures structurelles et nonstructurelles d’atténuation des crues, avec notamment de nombreux exemples tirésde cas réels. Ces documents ainsi que la brève description ci-dessous servent de baseà de possibles options d’atténuation dans la GIRI.

Il est également essentiel de rappeler à ce stade l’étroite relation avec la GIRE.De nombreuses mesures d’atténuation des crues, dont les barrages, peuvent avoirdes objectifs, et donc des bénéfices, multiples. Il est donc important de connaîtreégalement les avantages associés aux usages autres que la seule atténuation descrues. La méthode participative impliquant les acteurs clés dans la gestion de l’eaudonne l’occasion de trouver des solutions mutuelles.

4.3.3.1. Méthodes structurelles

L’ICID (2005) répertorie les cinq méthodes structurelles classiques de maîtrisedes crues :

• stockage dans des réservoirs dans les rivières en amont ;• stockage dans certaines parties de la plaine inondable ;• amélioration des lits des rivières ;• création de lits d’écoulement supplémentaires (canaux de dérivation) ;• digues de protection contre les crues (levées, digues).

Le stockage dans des réservoirs, comme les digues, figure parmi les mesures lesplus efficaces de maîtrise des crues. Toutefois, la construction de nouveaux barragespeut dans certains cas avoir des effets environnementaux et socio-économiquesrelativement importants. Les barrages réduisent les crues en stockant une partie del’eau, en retardant le passage du pic de crue et en l’atténuant lors de son passagedans le réservoir.

Le rôle des barrages dans l’atténuation des crues est bien décrit dans lesbulletins de la CIGB de 2003 et 2006. Les études de cas de la rivière Tone au Japon,la plaine de Kairouan en Tunisie, le Mississippi aux États-Unis et le Yang Tsé en

144

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�144

Successful examples of flood control all show that a mixture of differentmeasures is needed. Non-structural solutions are often less costly and relativelybetter from a social and environmental perspective. However, as indicated in Fig.16, non-structural mitigation measures have limited effects in a situation whereinfrastructure development is low. But in combination with flood control measuresthat give regulation possibilities, many typical non-structural measures, such as floodforecasting, give a significantly higher return.

The choice of flood mitigation measures may, however, mostly be determinedby the available options. Financially reasonable flood control structures aredependent on favorable topography and are not always possible. Also many non-structural measures, such as changes in flood-plain development, may not be optionssince they are politically or practically difficult to implement. For the responsibleperson dealing with IFRM it is important to have basic knowledge of the possibleoptions and to have an open mind. The recommended literatures give a gooddescription of non-structural and structural flood mitigation measures, includingmany examples from real cases. The literatures together with the brief descriptionbelow thus give a basis for the possible mitigation options in IFRM.

Also in this step it is essential to remember the close relationship with IWRM.Many flood mitigation measures, not the least dams, may have multipurposebenefits. It is therefore important to acknowledge the joint benefits also for usesother than solely flood mitigation. The participatory approach involving the keyplayers in water management gives opportunity for finding such mutual solutions.

4.3.3.1. Structural methods

ICID (2005) list the five classic structural methods for flood control as

• storage in reservoirs in the upstream rivers;• storage in parts of the floodplain;• improvement of river channels;• creation of additional flood ways (bypasses);• flood embankments (levees, dykes).

Storage in reservoirs, together with dykes, is amongst the most efficient floodcontrol measures. However, construction of new dams, in some cases, may haverelatively significant environmental and socio-economic effects. Reservoirs reducethe flood peak by storing parts of it and delaying and attenuating the peak, while itis routed through the water body.

The roles of dams for flood mitigation are well described in ICOLD (2003) and(2006). Prominent case studies, where multipurpose dams are essential tools forflood mitigation, are the Tone River in Japan, Kairouan Plain in Tunisia, Mississippi

145

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�145

Chine sont des exemples intéressants dans lesquels des barrages multi-usages sontdes outils essentiels pour l’atténuation des crues. De nombreuses métropoles àtravers le monde sont protégées par des grands barrages destinés à la maîtrise descrues. C’est le cas d’Hanoi au Vietnam où le réservoir en amont de Hoa Bin protègela ville contre les grandes crues du Fleuve Rouge. Les études de cas du Japon, duMaroc et de l’Allemagne, présentées dans ce bulletin (annexe 2, 3 et 5) sont d’autresexemples de la bonne utilisation des barrages pour l’atténuation des crues.

Les possibilités de stockage dans les plaines inondables pour atténuer lesgrandes crues sont normalement très limitées. Cependant, choisir des zones moinsutilisées et de moindre valeur économique pour les inonder peut apporter unsoulagement temporaire dans une situation de crue. Un exemple de cette pratiqueest le Rhin inférieur, dans lequel le concept d’ « Espace de liberté pour la rivière » aaidé les autorités à identifier des zones qui peuvent être inondées volontairement(par ex. en faisant une brèche dans une digue) pour limiter temporairement desniveaux d’eau élevés en aval. Cette pratique est également adoptée dans le tronçoncentral du Yang Tsé, entre Yichang et Wuhan.

Les digues ont été la solution standard de protection locale contre lesinondations à travers le monde (CIGB 2005). Un point clé de cette solution est lamaintenance et les contrôles réguliers des ouvrages. Les digues sont le plus souventconstruites comme des remblais de terre et des défauts structurels ou undébordement provoqueront rapidement des brèches dans les dispositifs deprotection, causant des dommages considérables aux personnes, aux maisons et auxinfrastructures.

Le bulletin de la CIGB (2003) donne des orientations générales pour laconception des barrages et digues destinés à l’atténuation des crues. Il est primordialde garantir la sécurité des ouvrages. Les bulletins de la CIGB et les actes descongrès et des conférences constituent une source exhaustive pour tous les aspectsliés à la sécurité des barrages et aux bonnes pratiques de planification, constructionet exploitation des barrages.

L’amélioration des lits des rivières et la création de lits supplémentaires pourl’écoulement visent à augmenter la débitance. Des méthodes relativement simples,comme la rectification du lit et l’enlèvement des obstacles et des buissons, sont peuonéreuses et contribuent à la réduction des niveaux de crues. Des mesures plusimportantes comme l’approfondissement ou l’élargissement du lit, ou le creusementde nouveaux bras sont très coûteuses et par conséquent ne sont normalement pasconsidérées, sauf s’il s’agit de protéger des biens très importants comme parexemple une grande ville. C’est le cas de la ville de Winnipeg, au Canada. La seuleexception est lorsque l’eau de la crue peut être détournée via le lit d’une anciennerivière jusqu’à un point en aval ou directement dans la mer (ICID, 2005).

Ce qui est essentiel à prendre en compte, en liaison avec la maîtrise structurelledes crues, c’est que ces mesures ne protégeront jamais plus que ce pour quoi ellesont été conçues. Un réservoir, ou une digue, sont conçus pour atténuer une crued’une certaine importance, souvent déterminée en fonction de sa probabilité (parex. une crue centennale), mais si la crue est plus importante, l’ouvrage ne pourra pasassurer de protection totale. Les populations et les activités économiques onttendance à se déplacer vers des zones protégées par des mesures de maîtrise descrues, en croyant que ces zones sont devenues sûres (ADPC 2005). Des mesures

146

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�146

River in USA and the Yangtze River in China. Many metropolitan cities of theworld are protected by large dams for flood control, e.g. Hanoi in Vietnam, wherethe upstream Hoa Bin reservoir protects against large floods in the Red River. Thecase studies from Japan, Morocco and Germany, presented in this bulletin(Appendices 2, 3 and 5), provide further examples of good practices of dams forflood mitigation.

Possibilities of storage in floodplains to mitigate large floods are normally verylimited. However, assigning areas of less use and economic value to be flooded maygive temporary relief in a flood situation. An example of this practice is the lowerRhine, in which the room-for-the-river concept has guided the authorities to identifyareas, which can be flooded on purpose (e.g. by breaching a dyke) to temporaryalleviate downstream high water levels. This practice is also adopted in the middlereach of the Yangtze River, between Yichang and Wuhan.

Levees or dykes have been the standard solution for local protection againstflooding through-out the world (ICID 2005). A key for this solution is themaintenance and regular inspections of the structures. Levees are most oftenconstructed as earth embankments and structural deficiencies or overtopping willcause very rapid breaches of the flood protection measures, causing extensivedamage to the people, houses and infrastructure behind it.

ICOLD (2003) gives general guidelines for the design of flood mitigation damsand levees. Much emphasis must be given to guarantee the safety of the structures.ICOLD bulletins and congress/conference proceedings provide a comprehensivesource for all aspects of dam safety and good practice for planning, construction andoperation of dams.

Improvement of river channels and creation of additional flood ways both aimto increase the conveyance capacity. Relatively simple methods, such as removal oflocal bends and clearing of obstacles and bushes, are cheap and contribute toreducing the flood levels. Larger measures such as deepening or widening of theflood channel or digging new channels are all very costly and therefore, are normallynot considered, unless very large assets, such a large city, need to be protected. Thisis the case for the city of Winnipeg in Canada. The exception is when floodwater canbe diverted through an old river course to a point downstream or directly into thesea (ICID, 2005).

What is essential to consider, in association with structural flood control, is thatthese measures will never give more protection than they have been designed for. Areservoir or levee is designed to mitigate a flood of a certain magnitude, oftendetermined based on its probability (e.g. a 100-year flood), but if the flood is largerthe structure will fail to provide the full protection. People and economic activitieshave a tendency to move to the areas, which are protected by the flood controlmeasures, with the assumption that these areas are now safe (ADPC 2005).Structural flood mitigation measures must therefore always be part of general flood

147

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�147

structurelles d’atténuation des crues doivent par conséquent toujours faire partieintégrante d’une gestion générale du risque inondation, dans laquelle les décideurset le public sont sensibilisés aux risques encourus et ont les moyens d’y faire face.

4.3.3.2. Méthodes non structurelles

L’ICID (1999) répertorie un certain nombre de méthodes non structurelles degestion des crues dont les plus importantes sont :

• la maîtrise du développement des plaines inondables ;

• l’adaptation aux inondations ;

• la gestion de l’aménagement du territoire ;

• l’assurance inondation ;

• la prévision des crues et les alertes ;

• la planification d’intervention d’urgence en cas d’inondation ;

• les secours d’urgence et l’aide à l’évacuation.

Les méthodes non structurelles de gestion des crues sont étroitement liées à lagestion du risque étudiée dans le chapitre 4.4.4 ci-dessous. Ces chapitres doiventdonc être lus en même temps.

L’idée essentielle des mesures non structurelles d’atténuation des crues estd’apprendre à vivre avec les crues à la place, ou en complément, de la mise en œuvrede mesures de maîtrise des crues. Par conséquent, on insiste sur la réduction de lavulnérabilité de la société aux crues et sur la préparation nécessaire lorsque les cruesse produisent. Comme cela est mentionné ci-dessus, il n’y a pas de conflit entremesures structurelles et mesures non structurelles et leur combinaison augmentel’efficacité des deux types d’intervention.

Les solutions d’atténuation des crues à plus long terme incluent la maîtrise dudéveloppement des plaines inondables et l’adaptation aux inondations. Leur objectifest de réduire la vulnérabilité aux crues par une bonne planification et parl’application de méthodes de sécurisation des maisons, des infrastructures et del’agriculture contre les inondations. Le développement des plaines inondables peutêtre contrôlé par les gouvernements ou les autorités locales par voie législative.Normalement, les inondations sont prises en compte dans les plans d’urbanisme quipermettent de fixer les limites des différentes zones d’aménagement du territoire(ICID, 1999). Des règlements sont utilisés pour réglementer davantage les types debâtiments, de structures et de pratiques agricoles autorisées à l’intérieur de ceszones. Outre les réglementations, les autorités peuvent également appliquer desmoyens économiques de contrôle comme des politiques fiscales et d’assurancefavorisant les déplacements des populations et des activités loin des zonesinondables.

Cependant, dans de nombreuses zones, le développement a déjà eu lieu, ce quilimite les possibilités de déplacement des établissements et des activitéséconomiques loin des zones inondables, du moins à court terme. Dans de tels cas,l’adaptation aux inondations est une option. Son but est de modifier les bâtiments etles structures pour réduire les dommages causés par les crues (ICID 1999, ADPC2005). Historiquement, il n’y a rien de nouveau. La construction de maisons, et

148

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�148

risk management, in which policy makers and the public are made aware of the risksinvolved and have the means to cope with them.

4.3.3.2. Non-structural methods

ICID (1999) lists a number of non-structural approaches to flood managementof which the most important are:

• control of floodplain development;

• flood proofing;

• land use management;

• flood insurance;

• flood forecasting and warnings;

• flood emergency response planning;

• evacuation and emergency assistance and relief.

Non-structural approaches to flood management are closely linked to riskmanagement, which is further discussed in Section 4.4.4 below. These chaptersshould therefore be read in conjunction.

The essential idea of non-structural flood mitigation measures is to learn to livewith floods instead of, or in combination with, flood control measures. Therefore,the emphasis is on reducing vulnerability of society to floods and on being preparedwhen floods occur. As mentioned above there is no conflict between non-structuraland structural measures, and their combination creates higher efficiency of bothtypes of intervention.

The more long-term solutions to flood mitigation include control of flood plaindevelopment and flood proofing. They aim to reduce the vulnerability to floods bygood planning and by applying practices to ensure flood secure houses,infrastructure and agriculture. Flood plain development can be controlled bygovernments or local authorities by legislation. Normally flooding is taken intoaccount in the city plans, where the boundaries for various land use zones can bedesigned (ICID, 1999). Bye-laws are used to further regulate the type of permissibletypes of buildings, structures and agriculture practices inside these zones. Besidesregulations, it is also possible for authorities to apply economic means of control,such as tax and insurance policies promoting movements of people and activitiesaway from flood prone areas.

In many areas development has, however, already occurred that limits thepossibilities of steering settlements and economic activities from the flood proneareas, at least in the short-term. Flood proofing is an option in these cases. This aimsto modify buildings and structures to reduce flood damage (ICID 1999, ADPC2005). Historically this is nothing new. Building of houses, and sometimes entirevillages, on raised lands or on stilts is a common, ingenious method of protectingagainst flooding, especially in Asia. Flood proofing can be either permanent (e.g.

149

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�149

parfois de villages entiers, sur des terrains élevés ou sur pilotis est une méthodecourante et ingénieuse de protection contre les inondations, notamment en Asie.L’adaptation aux inondations peut être soit permanente (par ex. en élevant laplateforme du bâtiment au-dessus des niveaux d’inondation) soit temporaire (parex. en fournissant des zones de refuge aux populations et au bétail pendant uneinondation). Ce qui distingue l’adaptation aux inondations de la protectionstructurelle, c’est qu’elle est mise en œuvre sur une petite échelle et qu’elle dépenddes populations et des collectivités locales. Les gouvernements et les autoritésresponsables de la gestion des crues peuvent contribuer en matière d’information,de planification, de formation et de soutien financier. L’ICID (1999) et l’ADPC(2005) donnent d’excellentes recommandations sur les aspects de l’adaptation auxinondations.

Une autre mesure d’atténuation à long terme des crues est la gestion del’aménagement du territoire, dont le but est de réduire les inondations enpermettant de stocker naturellement les eaux de pluie dans le sol du bassin versant(ICID 1999). Le rôle principal de la gestion de l’aménagement du territoire, enrelation avec la gestion des crues, est de restaurer la capacité de la nature à réduireles pointes de crue. Dans de nombreux endroits, la déforestation et de mauvaisespratiques culturales ont provoqué de l’érosion et des crues brutales, car les eaux depluie ne peuvent plus pénétrer dans le sol ou bien le stockage dans le sol non saturéa été réduit à un minimum. En particulier dans des bassins versants plus petits etmontagneux, les pratiques de reboisement et de conservation des sols peuvent doncêtre des mesures efficaces d’atténuation des crues.

L’assurance inondation est en quelque sorte similaire à l’adaptation auxinondations car elle réduit la vulnérabilité du public aux dégâts causés par lesinondations. L’introduction de l’aspect risque dans la gestion des crues soulèveimplicitement l’idée que, si des crues se produisent à une fréquence relativementfaible, il peut être avantageux d’en accepter les coûts lorsque cela se produit plutôtque d’investir de l’argent dans des mesures préventives. L’assurance inondation et lepartage des pertes sont les outils qui permettent cette méthode de gestion. Si lesdommages causés par les crues peuvent être limités à des conséquenceséconomiques et si les parties prenantes sont assurées d’être remboursées de laplupart de leurs pertes, les effets des crues sont considérablement réduits.L’assurance contre les catastrophes est donc une solution pour la GIRI mais c’estaussi un sujet compliqué. Développer un schéma d’assurance de manière équitableet sans encourager des investissements inappropriés est difficile et peut varierconsidérablement selon l’idéologie politique et le développement économique d’unpays. Le chapitre 5 du bulletin de l’ICID (1999) décrit bien les différents aspects del’assurance inondation et ce dont il faut tenir compte lorsqu’un schéma d’assuranceinondation doit être mis en place.

L’autre type important de gestion non structurelle des crues concerne lapréparation lorsqu’une crue arrive. Cela inclut la prévision de la crue, les alertes, lesplans et les interventions d’urgence. Ces mesures visent toutes à minimiser lesdommages dus à une inondation par une préparation et par l’introduction desolutions temporaires. Les bulletins de l’ICID (1999) et de l’ADPC (2005) donnentune fois de plus une bonne vue d’ensemble de la préparation aux inondationscatastrophiques.

150

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�150

raising the building platform above flood levels) or temporary (e.g. providingrefugee areas for people and livestock during a flood situation). What makes floodproofing differ from structural flood protection are its small-scale and the relianceon being driven by the local people and communities. Governments and authoritiesresponsible for flood management can contribute with information, planning,training and financial support. Both ICID (1999) and ADPC (2005) provideexcellent guidelines on the aspects of flood proofing.

Another long-term flood mitigation measure is land use management, whichaims to reduce flooding by providing natural storage of rainfall in the soil in thecatchment (ICID 1999). The major role of land use management, in relation to floodmanagement, is to restore nature’s ability to reduce flood peaks. Deforestation andbad cultivation practices have, in many places, led to erosion and flash floods sincerainfall is prevented from entering the ground or the unsaturated storage in the soilhas been decreased to a minimum. Especially in smaller and mountainouscatchments, reforestation and soil conservation practices can, therefore, be efficientflood mitigation measures.

Flood insurance is in a way similar to flood proofing in that it reduces thevulnerability of the public to flood damages. Introducing the risk aspect into floodmanagement implicitly raises the idea that, if floods occur with a relatively lowfrequency, it may be advantageous to accept the costs when it happens rather thaninvesting money on preventive measures. Flood insurance and loss-sharing are thetools, which make this management approach possible. If flood damage can belimited to economic consequences and if the stakeholders can be guaranteed to bereimbursed for most of their losses, the effects of floods are considerably reduced.Disaster insurance is, therefore, a key for IFRM but it is also a complicated matter.To develop an insurance scheme, in an equitable way and without encouraginginappropriate investments, is difficult and may differ very much depending on thepolitical ideology and economic development in a country. Chapter 5 in ICID (1999)gives a good description of the different aspects of flood insurance and what toconsider when and if a flood insurance scheme should be introduced.

The other major type of non-structural flood management relates to beingprepared when a flood occurs. It includes flood forecasting, warnings, emergencyplanning and response. These measures all aim at minimising the damage of a floodby being prepared and introducing temporary solutions. Again ICID (1999) andADPC (2005) give good overviews of flood disaster preparedness.

151

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�151

Le développement des ordinateurs, de l’informatique et d’internet acontinuellement amélioré les possibilités de prévision de catastrophesmétéorologiques extrêmes. Les modèles hydrologiques et hydrauliques liés auxinformations provenant de stations en temps réel, souvent distribuées via le Web,représentent actuellement de bons outils de prévision des inondations. Il faudraitnoter toutefois que la performance des systèmes de prévision dépend fortement dela fiabilité des données et des compétences du personnel qui les configure et qui lesexploite. De nombreux pays en voie de développement sont confrontés à une faiblecapacité institutionnelle des agences météorologiques et hydrologiques, quiempêche la mise en œuvre de systèmes opérationnels. Un autre problème associé àla prévision des crues est celui des fausses alertes qui peuvent entraîner un manquede confiance de la part du public. Une fois de plus, un fonctionnement correct de cessystèmes par du personnel qualifié est essentiel pour éviter des alertes inutiles.

La prévision des crues n’est que l’un des outils nécessaires pour se préparer auxinondations. Les résultats sont faibles si les prévisions ne sont pas communiquées etsi les autorités concernées et le public ne savent ce qu’il faut faire de cesinformations. Sensibilisation, communication, définition claire des rôles et desresponsabilités, formation, démonstrations et exercices pratiques sont lescomposants essentiels de la préparation aux inondations et des interventionsd’urgence. La participation et le transfert de connaissances et d’expérience de lapart des autorités en charge de la gestion des catastrophes sont la clé du succèsd’une bonne préparation aux inondations.

Un aspect global important à prendre en compte lors de la planification demesures non structurelles est de bien comprendre les rôles et les responsabilités desdifférentes autorités. Dans de nombreux cas, une planification à long termenécessaire pour le développement des plaines inondables et l’aménagement duterritoire implique de nombreuses autorités qui parfois se recoupent. Par exemple,en Amérique du Nord (États-Unis et Canada) la protection contre les inondationsrelève d’une responsabilité fédérale dans le cadre de laquelle les autorités fédéralesfixent les règles et paient les dommages en cas de grande inondation. Mais ledéveloppement des plaines inondables relève d’une responsabilité municipale quipermet aux villes de collecter des impôts et de tirer profit du développementindustriel et commercial. Dans ce cas, les municipalités ne sont pas très désireusesd’appliquer strictement des limites au développement des plaines inondables. Laparticipation de toutes les autorités concernées est donc la clé d’une planification àlong terme réussie des mesures non structurelles d’atténuation des crues.

4.3.3.3. Étude d’impact environnemental et social et débits réservés

Toutes les mesures d’atténuation des inondations auront toujours desconséquences négatives à un certain niveau pour les populations ou pourl’environnement. Ces conséquences doivent être prises en compte dans l’analyse etle choix des mesures d’atténuation des inondations.

L’outil standard pour évaluer les impacts de toute intervention est de menerune Étude d’impact environnemental et social (EIES). Le bulletin de l’APFM(2007c) donne des orientations pour les études d’impacts environnementaux enrapport avec les inondations. Les procédures de l’EIES sont souvent règlementéespar la législation nationale sur l’environnement et sont très strictes. Dans une

152

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�152

The development of computers, IT and the internet has continuously improvedthe possibilities for forecasting extreme weather related disasters. Hydrological andhydraulic models, linked to information from real-time stations, often distributed viathe web, today provide good tools for predicting floods. It should, however, benoted that the performance of the forecasting systems depends heavily on thereliability of data and the skills of the personnel setting them up and operatingthem. Many developing countries are challenged with poor institutional capacity inthe meteorological and water authorities, which prevents functioning systems frombeing implemented. A further problem associated with flood forecasting is falsealarms, which may induce a lack of trust from the public. Again, proper operation ofsuch systems by skilled personnel is essential to avoid unnecessary alarms beingissued.

Flood forecasting is only one of the tools needed to be prepared for floods.Very little is gained if the forecasts are not distributed and the relevant authoritiesand the public do not know what to do with the information. Awareness,communication, clear roles and responsibilities, training, demonstrations and drillsare essential components for flood preparedness and emergency response.Participation and transfer of knowledge and experience from general disastermanagement authorities are key to the success of good flood preparedness.

An overall important aspect to consider when planning non-structural measuresis to fully understand the roles and responsibilities of different authorities. In manycases, long term planning required for flood plain and land use developmentinvolves many and sometimes overlapping authorities. For example, in NorthAmerica (USA and Canada) flood protection is a federal responsibility in which thefederal authority sets the rules and pays for the damages in case of large flood. Butflood plain development is a municipal responsibility, in which the cities collecttaxes and benefit from industrial and commercial development. The municipalitiesare in this case not very keen to strictly apply flood plain development limitations.The participation of all relevant authorities is, therefore, key for successful long-term planning of non-structural flood mitigation measures.

4.3.3.3. Environmental and social impact assessment and environmental flows

All flood mitigation measures will always create negative consequences to somedegree for people or for the environment. These consequences need to beconsidered for analysis and selection of flood mitigation measures.

The standard tool for assessing impacts of any intervention is to conduct anEnvironmental and Social Impact Assessment (ESIA). APFM (2007c) givesguidance for environmental impacts assessments in relation to floods. Theprocedures for ESIA are often regulated in the national environmental laws and arequite strict. In a situation where a large number of options are considered as

153

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�153

situation où un grand nombre d’options sont considérées comme mesuresd’atténuation des crues, une EIES appropriée n’est souvent pas possible. Dans detels cas, il est recommandé de procéder à une identification des conséquencesenvironnementales et sociales des différentes alternatives, en se basant sur les avisqualitatifs d’experts. La procédure d’identification peut aider à sélectionnerquelques alternatives principales qui peuvent ensuite être analysées avec une EIESadaptée et d’où il résultera des valeurs monétaires pour tous les impacts négatifs.

Un cas particulier d’étude environnementale, notamment pour les barrages, estd’évaluer les besoins en débits réservés pour compenser les impacts négatifs dus àune modification du régime des débits. Les besoins en débits réservés ont toujoursconsisté à lâcher un débit minimum des réservoirs, condition préalable à la vieaquatique dans les tronçons situés en aval. Au cours de ces dernières années, on atoutefois souligné l’importance des crues pour le système écologique. Dans certainspays, la définition des débits réservés a donc été modifiée pour inclure aussi deslâchers d’eau, par ex. en Afrique du Sud (Hughes and Münster 2000). Lespossibilités ou les exigences légales en débits réservés doivent donc être traitéesdans le cadre de l’étude environnementale et sociale.

4.3.4. 4e étape : Analyse des risques et évaluation économique

Lectures recommandées :• Risk and Integrated Water Management (Rees, 2002)• Application of quantitative risk analysis to floodplain management (Mannixet al., 2003)

• Economic Aspects of Integrated Flood Management (WMO, 2007)• Developing methodological foundations for GIS-based multi-criteria

evaluation of flood damage and risk (FLOODsite, 2009a).

La partie essentielle de la GIRI, et peut-être la plus compliquée, est de savoircomment concevoir et comment hiérarchiser les mesures d’atténuation desinondations. Au cours de ces dernières années, des recommandations ont été élaboréesdans différents pays pour prôner l’utilisation de l’analyse des risques dans les décisionsrelatives à la gestion des plaines inondables, comme la détermination des niveaux deplanification des crues. Des normes minimales, comme le niveau de la « cruecentennale » habituellement utilisé, sont rejetées en faveur d’un cadre dont le but estde trouver un équilibre entre les risques des crues exceptionnelles et les avantageséconomiques et sociaux résultant de l’utilisation des plaines inondables. Mais à ce jour,il y a eu peu d’occasions d’appliquer des procédures fondées sur les risques à desproblèmes pratiques de gestion des plaines inondables. De ce fait, il existe peu dedocuments qui explorent les questions pratiques correspondantes. Les documentsrecommandés ci-dessus privilégient et commentent l’application de l’analyse desrisques à la gestion des crues. Par exemple, Mannix et al. (2003) soutiennent que pourprendre en compte les coûts et les bénéfices des mesures de gestion des plainesinondables, une méthode basée sur la valeur est un meilleur outil que la méthodeclassique d’attribution de ressources rares entre des demandes concurrentes.

Un élément fondamental de la méthode basée sur les risques est de reconnaitrequ’elle implique des arbitrages complexes et la réaffectation des avantages entredifférents groupes d’intérêts. Des questions sociales, politiques et culturelles

154

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�154

alternative flood mitigation measures, proper ESIA are therefore most often notapplicable. In these cases it is recommended to make an environmental and socialscreening of the consequences of the different alternatives, based on qualitativejudgments by experts. The screening procedure can help in selecting a few mainalternatives that can be further analysed with a proper ESIA, resulting in monetaryvalues for any negative consequences.

A special case of environmental assessment, especially for dams, is to assessenvironmental flow requirements, to mitigate any negative impacts because of thechanged flow regime. Environmental flow requirements have traditionally been therelease of a minimum flow from reservoirs, to provide the prerequisite for aquaticlife in the downstream reaches. During recent years, the importance of flood eventsfor the ecological systems have, however, been emphasised. In some countries, thedefinition of environmental flows has, therefore, been changed to also include floodreleases, e.g. South Africa (Hughes and Münster 2000). Therefore, the possibilitiesor legal requirements of environmental flow releases must be conducted as part ofthe environmental and social assessment of flood mitigation measures.

4.3.4. 4th Step: Risk analysis and economic assessment

Recommended reading:• Risk and Integrated Water Management (Rees, 2002)• Application of quantitative risk analysis to floodplain management (Mannixet al., 2003)

• Economic Aspects of Integrated Flood Management (WMO, 2007)• Developing methodological foundations for GIS-based multi-criteria

evaluation of flood damage and risk (FLOODsite, 2009a).

The core part of IFRM, and maybe the most complicated part, is how to designand how to prioritise flood mitigation measures. In recent years, guidelines havebeen developed in many countries, which advocate the use of risk analysis forfloodplain management decisions, such as the determination of flood planninglevels. Minimum standards, such as the ubiquitous “100 year flood” level, arerejected in favour of a framework, which aims to balance the risk from rare floodsagainst the economic and social advantages of using the floodplain. But to date,there has been little opportunity to apply risk-based procedures to practicalfloodplain management problems, and accordingly there is little associatedliterature that explores the practical issues involved. In the recommended literatureabove, the application of risk analysis to flood management is promoted andelaborated upon. For example, Mannix et al. (2003) argue that a merits-basedapproach provides a better means than the traditional standards-based approach ofallocating scarce resources amongst competing demands by taking intoconsideration the costs and benefits of floodplain management measures.

A fundamental part of the risk-based approach is to acknowledge that itinvolves complex trade-offs and the reallocation of welfare between differentinterest groups. Social, political and cultural issues determine whether a risk is

155

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�155

déterminent si un risque est acceptable ou non. Il faut recourir à une approcheholistique qui tient compte de tous les aspects des crues. En pratique, ce n’est pasune tâche facile, mais la connaissance et la compréhension de cette approcheholistique dans le cadre de la gestion du risque et de l’eau sont essentielles pour lespersonnes chargées de la gestion des crues. Le document de Rees (2002) est unebonne lecture de base sur le sujet.

Une fois que les impacts des crues ont été constatés et quantifiés et que lesmesures d’atténuation possibles ont été identifiées, une méthode d’analyse desrisques doit être appliquée pour trouver la solution qui minimise les dommages dusaux inondations tout en préservant le plus possible leurs impacts positifs.Normalement, le processus implique deux étapes : le choix des critères de risques etle choix de la méthode analytique permettant de comparer des alternatives.

4.3.4.1. Choix des critères de risque

Le risque est un sujet difficile qui est perçu différemment d’une personne àl’autre. Ce qui est un risque acceptable pour certains peut être intolérable pourd’autres. C’est particulièrement vrai pour des pertes intangibles et encore plus pourdes pertes en vies humaines. En outre, la prise de conscience du risque intervientsouvent juste après qu’un incident, comme une inondation, s’est produit, alors quela perception du risque diminue au fur et à mesure que le temps passe sansnouveaux incidents.

Par conséquent, l’une des étapes de la GIRI est de définir les critères de risquepour lesquels les mesures d’atténuation des crues doivent être conçues. HSE (2001)souligne les trois critères utilisés par les organismes de régulation pour l’évaluationdes risques dans les domaines de la santé, de la sécurité et de l’environnement enGrande Bretagne :

• critère basé sur l’équité, selon lequel des normes générales sont appliquéespour assurer un niveau minimum de protection à toutes les parties prenantes ;

• critère basé sur l’utilité, où les bénéfices d’une option de réduction du risquesont comparés à ses coûts (par ex. en utilisant des ratios coûts-bénéfices) àdes fins de classement ;

• critère basé sur la technologie, selon lequel des risques sont jugés acceptablessi on utilise les meilleures technologies pour minimiser ces risques.

Le critère recommandé en général dans la GIRI est le critère basé sur l’utilité,selon lequel les bénéfices nets entre « aucune mesures » ou différentes mesuresd’atténuation des crues sont comparées pour trouver la meilleure option sous l’anglede l’efficacité économique (par ex. Rees 2002 et OMM 2007). Toutefois Mannix etcoll. (2003) soutiennent que, d’après leur expérience en Australie, certaines partiesprenantes peuvent être réticentes à accepter une option qui peut provoquer desaccidents mortels, indépendamment de la probabilité. Ceci plaiderait en faveur d’uncritère basé sur l’équité, davantage lié à la conception classique des mesures degestion des crues basées sur des probabilités définies, par exemple une cruecentennale ou la CMP.

Le choix du critère de risque, pour la conception des mesures de gestion descrues, n’est donc pas simple et doit être fait en fonction des spécificités culturelles,sociales et économiques et avec la participation des principales parties prenantes

156

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�156

acceptable or not. An holistic approach, taking into account all aspects of floods,should be applied. In practice this is not an easy task but the knowledge andunderstanding of this holistic approach for risk and water management are essentialfor people dealing with flood management. Rees (2002) provides good basic readingon the subject.

After the flood impacts have been identified and quantified and the possibleflood mitigation measures have been identified, a risk analysis approach should beapplied to find the solution that minimises the damage from floods, while at thesame time maintaining their positive impacts as far as possible. The processnormally involves two steps: the selection of risk criteria and the choice of analysismethod for comparison of alternatives.

4.3.4.1. Choice of risk criteria

Risk is a difficult subject that is perceived differently from person to person.What is an acceptable risk for some may not be tolerable for others. This isespecially true for intangible losses, and still more for loss of life. Furthermore, oftenrisks are acknowledged just after an incident, such as a flood, has occurred, whilethe perceived risk then diminishes as time passes without new incidents.

Therefore, one of the steps in IFRM is to define the risk criteria for which theflood mitigation measures should be designed. HSE (2001) outlines the threecriteria used by regulators for the assessment of risks in the health, safety andenvironmental fields in Great Britain:

• Equity-based criterion, whereby broad standards are applied to ensure aminimum level of protection to all stakeholders.

• Utility-based criterion, whereby the benefits of a risk reduction option arecompared to its costs (e.g. by use of benefit-cost ratios) for ranking purposes.

• Technology-based criterion, whereby risks are deemed acceptable if best-practice technology is used to minimise such risks.

The generally recommended criterion in IFRM is the utility-based criterion,where the net benefits of none or different flood mitigation measures are comparedto find the best option from an economic efficiency perspective (e.g. Rees 2002 andWMO 2007). Mannix et al; (2003), however, argue, from their experience inAustralia, that stakeholders may be reluctant to accept an option which may resultin human fatalities, regardless of probability. This would argue for equity-basedcriterion, which is more linked to the traditional design of flood managementmeasures based on set probabilities, e.g. a 10,000-year flood or the PMF.

The choice of risk criterion for the design of flood management measures is,therefore, not straight forward and must be made with the specific cultural, socialand economic situation at hand and in participation with the major stakeholders

157

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�157

identifiées dans la première étape (voir chapitre 4.4.1). En raison du comportementnormal de l’homme à oublier les grandes catastrophes, il est en outre essentiel queles parties concernées possèdent des connaissances de base concernant les conceptsde probabilité et de risque. Selon Mannix et al. (2003), une option ne peut êtreretenue sur la base de l’optimisation de l’utilité qu’une fois que les risques associés àtoutes les options ont été jugés tolérables, ce qui suggère une combinaison decritères fondés sur l’équité et l’utilité.

4.3.4.2. Évaluation économique basée sur l’analyse du risque

Que la décision portant sur le critère de risque soit basée sur l’équité oul’utilité, la manière la plus courante de choisir une mesure d’atténuation des cruesest de comparer les options sur le plan économique. La différence entre lesméthodes réside toutefois dans la façon de prendre en compte des valeurs nonmonétaires (principalement des pertes en vies humaines) et dans la capacité dessociétés à mettre en œuvre les mesures.

Un critère basé uniquement sur l’équité signifie que l’option de l’atténuationdes crues au moindre coût sera choisie, en tenant compte des impacts sociaux etenvironnementaux et du délai de mise en œuvre nécessaire.

Dans le cas où il est évident que les dommages dus aux inondations sont pluscoûteux que les effets bénéfiques et où la société a un niveau de développement quilui permet de lutter contre les inondations, les mesures d’atténuation peuvent êtrechoisies en comparant le coût des dommages dus aux inondations et le coût desmesures d’atténuation (Mannix et coll., 2003). Ici la solution est le calcul des dégâtsannuels moyens, basé sur la définition du risque, qui est le produit de la probabilitépar les dégâts (c.-à-d. Coût = Probabilité d’un événement � Conséquence d’unévénement). Puisque chaque mesure d’atténuation doit réduire le risque ou lesconséquences des crues différemment, le coût annuel moyen des dégâts seradifférent et pourra donc être comparé. La méthode la plus simple consiste àappliquer l’option ayant le coût total minimum calculé en cumulant, aprèsactualisation et sur une période donnée (normalement 30 à 50 ans), les dégâtsannuels moyens, le montant de l’investissement et les coûts d’exploitation. Cetteméthode est présentée dans le chapitre 3.6. L’inconvénient de cette méthode estqu’il est difficile de tenir compte d’aspects non monétaires comme les coûts sociaux.

La méthodologie privilégiée pour la GIRI est cependant une analyse complètecoûts-bénéfices prenant en compte tous les aspects des crues, positifs et négatifs(Rees, 2002 ; WMO, 2007). Si des bénéfices clairs et quantitatifs résultent des crues,ceux-ci peuvent être inclus comme coûts « négatifs » dans les dommages annuelsmoyens, puisque les différentes mesures d’atténuation (incluant l’option zéro sansaucune atténuation) entraîneront différentes diminutions des bénéfices des crues. Laprincipale difficulté de cette méthode est cependant d’attribuer des valeursmonétaires comparables à des écosystèmes, des améliorations sociales, la lutte contrela pauvreté, etc. Cependant, l’OMM (2007) soutient que différentes méthodesd’affectation de valeurs monétaires à des problèmes sociaux et environnementauxsont en cours de développement et en décrit quelques-unes. Mais l’utilisation d’uneanalyse coûts/bénéfices complète pour la prise de décision dans la gestion des cruesreste très compliquée et demande du temps ; il est recommandé de n’appliquer cetteméthode que lorsqu’il reste quelques options bien définies.

158

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�158

identified in step one (see section 4.4.1). Because of man’s normal behaviour toforget large disasters, it is further essential that the involved parties have a basicunderstanding of the concepts of probability and risk. Mannix et al. (2003) statesthat a preferred option, on the basis of maximising utility, should only be decidedonce the risks associated with all options are first deemed to be tolerable, thussuggesting a combination of the equity- and utility-based criteria.

4.3.4.2. Economic assessments based on risk analysis

Whether the decision on risk criterion is based on equity or utility the mostcommon way of choosing a flood mitigation measure is by comparing the optionseconomically. The difference in the method is, however, in how to take non-monetary values (mainly loss of life) into account and societies’ capacity toimplement the measures.

A pure equity-based criterion means that the option providing the requiredflood mitigation with the least cost will be chosen, taking social and environmentalimpacts and necessary lead time for implementation into account.

In the case where flood damages are obviously more costly than the benefits offloods and where the society has a development level to cope with floods, thepreferred mitigation measures can be selected through a comparison of the cost offlood damages and the cost of the mitigation measures (Mannix et al., 2003). Thekey here is the calculation of average annual damages based on the definition ofrisks as the product of probability and consequence (i.e. Cost = Probability of event� Consequence of event). Since every mitigation measure will reduce the risk or theconsequence of floods differently, the average annual cost of damages will differ andso can be compared. The most straight forward method is to apply the option withthe minimum total cost of average annual damages and capital and operational costsof the mitigation measure accumulated and discounted for a set period (normally30-50 years). This method is presented in Section 3.6. The disadvantage of thismethod is that it is difficult to take non-monetary issues, such as social costs, intoaccount.

The preferred methodology for IFRM is, however, a full Cost-Benefit Analysis(CBA) taking all aspects of floods, both negative and positive into account (Rees,2002; WMO, 2007). In the case that there are clear and quantitative benefits offloods, these can be included as “negative” costs into the average annual damage,since the different mitigation measures (and the zero-option of no mitigation)will give different reductions of the flood benefits. The major difficulty with thismethod is, however, to set monetary comparable values for ecosystems, socialimprovements, poverty alleviation, etc. However, WMO (2007) argues that differentapproaches to putting monetary values on social and environmental concerns areunder development and describes some of them. But the utilisation of a full CBAfor decision-making in flood management is still very cumbersome and timedemanding and it is recommended that this method should only be applied when afew well-defined options remain.

159

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�159

En raison des difficultés de l’analyse coûts/bénéfices, l’OMM (2007) suggèreégalement l’analyse multicritère comme méthode alternative. L’analyse multicritèreutilise des coefficients pour différentes questions comme les coûts, les impactsenvironnementaux et sociaux, les délais de mise en œuvre, etc. afin de classer lesdifférentes mesures d’atténuation des crues. FLOODsite (2009a) a récemmentdéveloppé une méthode pour l’analyse multicritère dans la GIRI basée sur un SIG,qui est un bon outil de traitement de données spatiales et d’illustration desdifférentes options pour les principales parties prenantes. L’élément critique del’analyse multicritère est le paramétrage subjectif des coefficients et la pondérationdes différentes questions lors de leur intégration dans un classement commun. Parconséquent, il est recommandé d’effectuer l’analyse multicritère en collaborationavec les principales parties prenantes.

En raison des éléments subjectifs de l’analyse multicritère et des critèressouvent discutables pour l’affectation de valeurs monétaires aux questions socialeset environnementales, l’analyse économique des différentes mesures d’atténuationdes crues peut prendre beaucoup de temps, notamment si plusieurs partiesprenantes sont impliquées. Il est donc essentiel de rappeler les recommandationsgénérales selon lesquelles la GIRI doit être mise en œuvre de manière pragmatiqueet équilibrée et la planification ne doit pas prendre plus de 2 à 4 ans. Aucune desméthodes économiques ne traite de l’équité entre les différentes parties prenantes etil est impossible de trouver une solution de gestion des crues qui ait desconséquences justes et égales pour tous les intérêts (ou du moins perçues commetelles par tous). La question de l’équité doit donc normalement être résolueséparément, parallèlement à l’évaluation économique.

La planification de la GIRI doit aussi traiter du financement des mesuresd’atténuation. Dans la plupart des cas, tous les coûts doivent être supportés par lesdifférents échelons gouvernementaux ; en raison des mesures souvent coûteuses,sans profit immédiat (il peut se passer des années avant qu’une crue majeure seproduise), il peut être difficile de motiver ces investissements publics. Parconséquent dans de nombreux cas, il peut être plus facile de se pencher sur desprojets à buts multiples où les mesures d’atténuation des crues peuvent, parexemple, être payées au moins en partie par les recettes de la productionhydroélectrique ou de l’alimentation en eau.

4.3.5. 5e étape : Gestion des risques et formulation de la stratégie

Lectures recommandées :

• Legal and Institutional Aspects of Integrated Flood Management (WMO,2006a)

• Integrated Flood Control in the Czech Republic in March 2006 (Case Study,Appendix 1)

• Strategy for Flood Management for Lake Victoria Basin, Kenya (MEWRD,2004)

• Strategy for Flood Management for Kafue River Basin, Zambia (MEWD,2007)

• Guidance on Flash Flood Management, Recent Experiences from Centraland Eastern Europe (IMGW, 2007).

160

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�160

Because of the difficulties of CBA, WMO (2007) also suggests Multi-CriteriaAnalysis (MCA) as an alternative method. The MCA uses factors for differentissues, such as costs, environmental and social impacts or benefits, lead times forimplementation, etc., to rank the different flood mitigation measures. FLOODsite(2009a) has recently developed a method for MCA in IFRM based on GIS, which isa good tool for handling spatial data and for illustrating the different options for keystakeholders. The critical part of the MCA is the subjective setting of factors and theweighting of the different issues when integrating them in a combined ranking.Therefore, MCA is normally recommended to be conducted in participation withkey stakeholders.

The subjective parts of MCA and the often arguable criteria for determiningmonetary values for social and environmental issues, risk that the economicassessment of different flood mitigation measures may be very time consuming,especially if many stakeholders are involved. Therefore, it is essential to rememberthe general recommendations that IFRM must be implemented in a pragmatic andbalanced way and that planning should not take more than 2-4 years. None of theeconomic methods consider equity between different stakeholders and it isimpossible to find any flood management solution that gives fair and equal impactsfor all interests (or at least perceived as such by all). Equity must, therefore,normally be solved separately in parallel with the economic assessment.

Any planning of IFRM must also consider how the flood mitigation measuresshould be funded. In most cases all costs must be borne by the different governmentlevels and because of the often costly measures, with no immediate benefits (it cantake years until a major flood occurs) it can be difficult to motivate such publicinvestments. It may, therefore, in many cases, be more feasible to look intomultipurpose projects, where flood mitigation measures can at least partly be paidby revenues from e.g. hydropower production or water supply.

4.3.5. 5th Step: Risk management and strategy formulation

Recommended reading:

• Legal and Institutional Aspects of Integrated Flood Management (WMO,2006a)

• Integrated Flood Control in the Czech Republic in March 2006 (Case Study,Appendix 1)

• Strategy for Flood Management for Lake Victoria Basin, Kenya (MEWRD,2004)

• Strategy for Flood Management for Kafue River Basin, Zambia (MEWD,2007)

• Guidance on Flash Flood Management, Recent Experiences from Centraland Eastern Europe (IMGW, 2007).

161

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�161

La dernière étape de la GIRI est la plus importante. Elle consiste à mettre enœuvre la gestion des crues en appliquant les mesures d’atténuation choisies et às’assurer qu’elles sont pérennes. Cela inclut de placer la gestion des crues dans lecadre légal de la gestion de l’eau et des catastrophes et de préciser les rôles et lesresponsabilités de chacun. L’OMM (2006a) donne une bonne vue d’ensemble desaspects institutionnels et légaux de la gestion des crues, à l’échelle nationale etinternationale.

La mise en œuvre de la GIRI exige en outre de formuler des stratégies,d’établir des directives pour la gestion des crues et de fournir des instructions pourune mise à jour régulière. En raison des différences inhérentes aux conditionsphysiques et socio-économiques ainsi qu’aux mesures d’atténuation des crueschoisies, il n’est pas possible de donner des directives définitives sur la façon dontces stratégies ou ces directives doivent être formulées. Au lieu de cela, il estrecommandé d’apprendre de l’expérience des autres et d’adopter les élémentsappropriés applicables au bassin fluvial concerné. Les lectures recommandéescomprennent donc des études de cas d’Europe et d’Afrique pour illustrer lesstratégies et directives formulées pour des bassins fluviaux dans des pays développéset dans des pays en voie de développement (Annexe 1 ; MEWRD, 2004 ; MEWD,2007 ; IMGW, 2007). En général, cependant, ce concept étant relativement nouveau,peu de références existent sur des projets GIRI achevés et le lecteur est invité àchercher en permanence de nouvelles expériences et de nouvelles idées à partir deréalisations GIRI.

4.3.5.1. Cycle de gestion des risques

La première partie de la mise en œuvre de la GIRI est de comprendre la placedes étapes ci-dessus dans le cycle complet de gestion des risques (Fig. 19). Lafixation de limites, l’identification des principales parties prenantes, les étudespréparatoires et l’évaluation et le choix des mesures d’atténuation des crues ne sontqu’une partie du cycle de gestion des risques de crues (les parties « prévention » et« préparation »). À l’avenir, lorsque des inondations se produiront, davantage deconnaissances et d’expériences seront acquises, ce qui pourra nécessiter deschangements au niveau des études et des décisions de gestion des crues. Même siaucune inondation majeure ne se produit, les changements inévitables decaractéristiques physiques (par ex. changement climatique), de conditions socio-économiques et juridiques ou de cadre institutionnel rendront nécessaire la mise àjour des procédures de gestion des crues. Par conséquent, la GIRI se traduira par uncycle sans fin d’amélioration de la prévention et de la préparation des crues ainsique d’intervention, de remise en état et de reconstruction après inondations, commele montre la Fig. 19.

Un exemple de l’application du cycle de gestion des risques est illustré par lagestion des crues dans le bassin de la Vltava en République tchèque suite aux cruesde 2006 (Annexe 1). De même, l’expérience de plusieurs crues survenues au20e siècle et au début du 21e siècle dans le bassin de la Klodzka en Pologne, de laMyjava en Slovaquie et de la Telejaen en Roumanie a été utilisée pour donner desorientations générales de gestion des crues de petits bassins fluviaux en Europeorientale (IMWG, 2007). Dans tous les cas, des éléments fondamentaux de la GIRI,comme la participation des parties prenantes, l’exploitation coordonnée des

162

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�162

The final step for IFRM is the most important one. It involves putting the floodmanagement into action by implementing the chosen mitigation measures and makesure they are sustainable. This includes putting the flood management into the legalframework of water and disaster management and specifying roles andresponsibilities. WMO (2006a) gives a good overview of the legal and institutionalaspects of flood management, both on the national and international scale.

The implementation of IFRM further demands strategies to be formulated andguidelines to be written to direct the flood management and to provide instructionson its regular update. Because the inherent differences in the physical and socio-economic conditions, as well as in chosen flood mitigation measures, it is notpossible to give any definitive guidelines on how such strategies or guidelines shouldbe formulated. Instead it is recommended to learn from the experience of othersand to adopt the appropriate parts that are applicable for the river basin of interest.The recommended reading therefore includes case studies from Europe and Africato illustrate formulated strategies and guidelines for river basins in both thedeveloped and developing world (Appendix 1; MEWRD, 2004; MEWD, 2007;IMGW, 2007). In general, however, being a fairly new concept, few references tocompleted IFRM projects exist and the reader is recommended to continuouslysearch for new experiences and ideas from IFRM implementations.

4.3.5.1. Risk management cycle

The first part of implementation of IFRM is to understand the place of thesteps above in the overall risk management cycle (Fig. 19). The setting ofboundaries, identification of key stakeholders, preparatory studies and assessmentand choice of flood mitigation measures are only part of the flood risk managementcycle (the prevention and preparation components). As flood events occur in thefuture more knowledge and experience will be obtained that may require changes inthe studies and decisions on flood management. Even if no future major floodevents occur, the inevitable changes in physical characteristics (e.g. climate change),socio-economic and legal conditions or in the institutional set up, will neverthelessgenerate the need for updated flood management procedures. Therefore, IFRM willresult in an endless cycle of improved prevention and preparation for floods as wellas intervention, recondition and reconstruction after flood events, as illustrated byFig. 19.

An example of the application of the risk management cycle is illustrated by theflood management in the Vltava River basin in the Czech Republic following thefloods in 2006 (Appendix 1). Similarly, the experience from several flood events inthe 20th and early 21st century in the Klodzka River in Poland, Myjava River inSlovakia and Telejaen River in Romania was used to provide general guidelines forflood management of small river basins in Eastern Europe (IMWG, 2007). In allcases fundamental parts of IFRM such as stakeholder participation, coordinatedoperation of flood control structures, flood forecasting, flood warnings and flood

163

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�163

structures de maîtrise des crues, la prévision des crues, les alertes de crues et lapréparation aux inondations sont inclus et discutés. L’analyse et l’étude del’inondation de 2006 en République tchèque ont abouti à la nécessité d’améliorer lagestion des crues, par exemple :

• pour accroître le rôle de la planification de l’aménagement du territoire etdes règles d’urbanisme dans les zones inondables ;

• pour clarifier les rôles et le pouvoir entre les entités chargées de la luttecontre les inondations ;

• pour organiser des exercices réguliers d’inondation et former les participantsà la lutte contre les inondations ;

• pour améliorer la surveillance de la sécurité sur les petites structureshydrauliques, en s’inspirant des expériences et des procédures en place surles grands barrages ;

• pour améliorer les prévisions météorologiques et hydrologiques ;

• pour améliorer les stations de mesure des débits et les équiper de techniquesde transfert des données en temps réel.

Ceci montre comment une crue peut entraîner des améliorations de la gestionexistante, qui était en place avant la crue, selon les principes du programme GIRI etles étapes du cycle de gestion des risques de crues.

4.3.5.2. Formulation de la stratégie GIRI

Les objectifs et le processus de la GIRI doivent être clairement définis dans undocument de stratégie qui doit être mis à la disposition de tous les acteurs clés et dupublic. Cette stratégie doit décrire les points de vue et les objectifs, les limites dusystème, les principales parties prenantes, les rôles et responsabilités, la situationactuelle en termes de caractéristiques de crues et de vulnérabilité ainsi que lesmesures d’atténuation proposées, avec notamment les plans et les moyens de leur

164

Fig. 19Cycle de gestion des risques pour GIRI. Modifié après le rapport de l’UNESCO (2006)

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�164

preparedness are included and discussed. The analysis and evaluation of the 2006flood in the Czech Republic resulted in requested improvement in floodmanagement, e.g.:

• to increase the role of land use planning and building regulations in floodprone areas;

• to clarify roles and power among flood protection entities;

• to hold regular flood exercises and training of participants in floodprotection;

• To improve security surveys at smaller hydraulic structures, using theexperiences and procedures in place for large dams;

• to improve the meteorological and hydrological forecast;

• to improve the flow monitoring stations and to equip these with real-timedata transfer techniques.

This illustrates how a flood event may lead to improvements in the existingflood management, which was in place already prior to the flood, along theprinciples of IFRM and the steps of the flood risk management cycle.

4.3.5.2. Formulation of IFRM strategy

The goals and process of IFRM must be clearly described in a strategydocument that should be made available for all key players and the public. Thestrategy must describe the visions and goals, system boundaries, key stakeholders,roles and responsibilities, present situation in terms of flood characteristics andflood vulnerability, as well as the suggested mitigation measures including plans andmeans for their implementation. The IFRM strategy shall give the playground and

165

Fig. 19Risk management cycle for IFRM. Modified after (UNESCO, 2006)

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�165

mise en oeuvre. La stratégie de la GIRI indiquera l’étendue et les règles duprocessus de gestion des risques de crues (Fig. 19) et les mesures pour donner lecoup d’envoi si elle n’est pas déjà en place.

La stratégie GIRI peut être développée de façon autonome ou faire partied’une stratégie globale GIRE, la gestion des crues étant essentiellement un élémentde la gestion générale du bassin fluvial. Comme cela a été dit précédemment, il estpréférable que la stratégie s’applique à chaque bassin versant important puisquec’est la limite naturelle de la gestion de l’eau. Un exemple de cette planification àl’échelle des bassins est la planification d’une préparation coordonnées en situationd’urgence de la Suède, mise en œuvre actuellement pour chaque fleuve importantdu pays, impliquant les conseils d’administration des comtés locaux, lesmunicipalités, les services de secours, les services de régulation de l’eau et lespropriétaires de barrages (Engström-Meyer et coll., 2009).

La stratégie, telle qu’elle est définie, doit aussi être conçue de manière à ce quela gestion des crues puisse évoluer dans le temps sans compromettre les résultatsescomptés. En se fondant sur l’expérience du Yang Tsé en Chine, Green (2003)souligne qu’une stratégie de gestion des crues doit offrir des possibilités detransition pour répondre aux futurs changements des conditions socioéconomiques.La stratégie GIRI doit inclure des plans pour les mesures immédiates à prendre,mais, plus important, elle doit donner la direction stratégique de la gestion continueet évolutive des risques dans le bassin fluvial.

La première chose qu’une stratégie GIRI doit clarifier est l’intégration de lagestion des crues dans le système juridique actuel. Comme le souligne l’OMM(2006a), la GIRI déborde des nombreux cadres institutionnels et disciplinaires etdoit être conforme à la législation, aux politiques, aux plans et aux programmes àl’échelle nationale et locale. D’autre part, il est également important de comprendreque la réussite de la mise en œuvre de la GIRI peut nécessiter la création denouvelles politiques et même d’une nouvelle législation. Le rôle du cadre juridiqueest de définir les tâches et les responsabilités institutionnelles, de déterminer et deprotéger les droits et les obligations et de proposer des outils de gestion des conflits,tous essentiels pour la GIRI. Une stratégie GIRI sans politiques définies est doncinefficace et sera difficile à mettre en œuvre.

Les stratégies GIRI sont décrites dans les documents (MEWRD, 2004) et(MEWD, 2007). Ceux-ci indiquent les stratégies de gestion des crues appliquéesdans le bassin de la Kafue en Zambie et dans celui du lac Victoria au Kenya. Toutesdeux sont mises en place avec les structures suivantes :

• description physique et sociale du bassin fluvial ;

• justification de la stratégie de gestion des crues (vulnérabilité aux crues,variabilité du climat) ;

• concepts stratégiques (implication des parties prenantes, approche intégrée,protection de l’environnement, coordination institutionnelle) ;

• politiques de gestion des crues (dispositions institutionnelles, mesuresd’atténuation structurelles et non structurelles, participation des collectivités,renforcement des capacités) ;

• plans d’action (mesures à court terme, à moyen terme et à long terme).

166

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�166

rules for the flood risk management process (Fig. 19) and the actions to kick-start itif it is not already in place.

The IFRM strategy can be developed on its own, or be part of an overallIWRM strategy, since flood management essentially is one part of the general riverbasin management. Preferably, as previously discussed, the strategy should be madefor each major river basin since this is the natural boundary for water management.An example of such river basin planning is the coordinated emergency preparednessplanning in Sweden, which is presently being implemented for each major river inthe country involving the local county administration boards, municipalities, rescueservices, water regulating services and dam owners (Engström-Meyer et al., 2009).

The strategy, by its definition, must also be designed in such a way that floodmanagement may evolve over time without jeopardising the anticipated results.Based on experience from the Yangtze River in China, Green (2003) emphasisesthat a flood management strategy must provide possibilities of transition to meetfuture changed socio-economic conditions. The IFRM strategy should include plansfor the immediate measures to take but must, more importantly, give the strategicdirection for the continuous and evolving risk management in the river basin.

The first thing an IFRM strategy must clarify is how the flood management willbe integrated into the existing legal system. As WMO (2006a) points out IFRM cutsacross many institutional and disciplinary boundaries and must conform to laws,policies, plans and programmes on both the national and local scale. On the otherhand, equally important is the understanding that the successful implementation ofIFRM may need to involve creating new policies and even new laws. The roles ofthe legal framework are to define institutional roles and responsibilities, todetermine and protect rights and obligation and to provide mechanisms for conflictmanagement, all of which are essential for IFRM. An IFRM strategy without clearpolicies is, therefore, toothless and will be difficult to implement.

Illustrations of IFRM strategies are given in (MEWRD, 2004) and (MEWD,2007). These give the strategies for flood management in the Kafue River in Zambiaand the Lake Victoria basin in Kenya. Both are typically set up with the followingstructure:

• physical and social description of the river basin;

• rationale for the flood strategy (flood vulnerability, climate variability);

• strategy concepts (stakeholder involvement, integrated approach, protectionof environment, institutional coordination);

• flood management policies (institutional arrangements, non-structural andstructural mitigation measures, community participation, capacity building);

• action plans (short-, medium- and long-term measures).

167

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�167

Les deux stratégies combinent ainsi d’une part l’orientation stratégique par lesconcepts et les politiques, et d’autre part les lignes directrices pour une actionimmédiate exprimée en plans d’action essentiels pour ne pas briser l’élan. Lastratégie doit être associée à des plans d’action régulièrement mis à jour etsupervisés pour parvenir à une mise en oeuvre effective de la gestion des crues.Même si ces exemples ne sont pas applicables à tous les bassins fluviaux, ilsillustrent bien les éléments essentiels à inclure dans une stratégie GIRI.

168

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�168

The two strategies thus combine the strategic direction by the concepts andpolicies and the guidelines for immediate action expressed as action plans, which areessential for not losing momentum. The strategy must be associated with regularlyupdated and monitored action plans, to achieve actual implementation of floodmanagement. Although, these examples may not be applicable in all river basins,they give a good illustration of the major parts to be included in an IFRM strategy.

169

114-169-04 PRATIQUE:-��20/05/14��9:20��Page�169

170

5. CONCLUSIONS

Le domaine de la gestion des crues a connu des changements considérables aucours des dernières décennies. Il a été constaté que, même si la méthode classiquede maîtrise des crues par des mesures structurelles, comme les barrages et lesdigues, ou par un mélange de mesures structurelles et non structurelles, sont dessolutions puissantes pour la maîtrise des crues, le choix des procédures de gestiondoit être envisagé dans un contexte plus large, qui tient compte des effets bénéfiquesdes crues et dans une certaine mesure, de la possibilité d’accepter les inondations etde vivre avec elles.

Ce changement s’explique surtout parce que davantage de données et une plusgrande expérience des crues et de leurs impacts ont conduit à une meilleureconnaissance et à une meilleure compréhension. Trois révélations majeures nousont fait changer notre manière de gérer les crues :

• Des relevés plus longs et de meilleures mesures des débits de pointe ontréduit les incertitudes et les documents sur les impacts des crues ont fournides estimations quantitatives des dégâts. En conséquence, on ose maintenantprendre des risques calculés avec les crues.

• Le développement de la technologie et de l’informatique permet de prévoirl’importance des crues plus facilement qu’auparavant, ce qui a amélioré lamaîtrise des crues et les possibilités de réduction significative des dégâts pardes mesures temporaires d’atténuation.

• Dans certains cas, des mesures efficaces de maîtrise des crues mises en placeau cours des derniers siècles ont montré que la prévention des crues avaitaussi des effets négatifs, prouvés par des diminutions constatées dans labiodiversité et une baisse du rendement économique des plaines inondableset des estuaires.

Une meilleure connaissance et une meilleure compréhension ont permis detenir compte dans la gestion des crues de tous les aspects positifs et négatifs etd’optimiser plus précisément les mesures d’atténuation en se basant sur l’analyse durisque. Le concept de gestion intégrée du risque inondation (GIRI) a donc étéproposé et présenté par des établissements universitaires et multilatérauxrenommés ; il se fonde principalement sur l’expérience des pays développés.

Pour tout décideur, urbaniste ou ingénieur confronté à la conception d’unestratégie de gestion des crues, les exigences ont donc augmenté considérablement.La participation de nombreuses parties prenantes, pour s’assurer que tous lesaspects ont été pris en compte, et des études préparatoires approfondies, pourévaluer les effets à long terme des crues, ont prolongé considérablement la périodenécessaire pour trouver un accord sur une stratégie de gestion des crues.

Tout en admettant les concepts de gestion intégrée du risque inondation, cebulletin privilégie une approche équilibrée et pragmatique dans laquelle laconception d’une stratégie de gestion des crues est menée à un niveau applicable etréalisable dans le pays et dans le bassin versant concernés. Il suggère de suivre une

170-173-05 CONCLUSIONS:-��20/05/14��9:24��Page�170

171

5. CONCLUSIONS

The field of flood management has seen considerable changes during recentdecades. It has been realised that, although the classic approach of controlling floodsthrough structural measures, such as dams and levees, or a mix of structural andnon-structural measures, are powerful solutions for flood control, the selection offlood management procedures should be viewed in a wider scope, taking intoaccount the benefits of floods and, to a certain extent, the possibility of acceptingfloods and learning to live with them.

The reason for this change is mainly that more data and experience on floodsand their impacts have led to better knowledge and understanding. Three majorrevelations have made us change how we manage floods:

• Longer records and better measurements of peak flows have reduced theuncertainties and documentation of flood impacts and have givenquantitative estimates of flood damages; as a result we now dare to takecalculated risks with floods.

• The development of technology and IT has made it much easier to predictflood magnitude than before, which has led to improved flood control andpossibilities for significantly reducing flood damages by temporary mitigationmeasures.

• In some cases, effective flood control measures put in place during the lastcenturies have shown that there are also negative effects to preventingfloods, proved by observed declines in local biodiversity and decreasedeconomic return from floodplains and estuaries.

The better knowledge and understanding has given us the possibility of takingall aspects of floods, negative and positive, into account in flood management and ofmore precisely optimising flood mitigation measures based on risk analysis. Theconcept of Integrated Flood Risk Management has accordingly been proposed andpresented by renowned academic and multilateral institutions, based mainly on theexperience from developed countries.

The requirements for any policy maker, city planner or engineer, faced withdesigning a flood management strategy have, therefore, increased dramatically.Participation of a wide range of stakeholders, to make sure that all aspects havebeen taken into account, and extensive preparatory studies, to assess the long-termeffects of floods, have considerably prolonged the period needed for even agreeingon a flood management strategy.

While acknowledging the concepts of Integrated Flood Risk Management, thisbulletin promotes a balanced and pragmatic approach, where the design of a floodmanagement strategy is conducted to a degree which is applicable andimplementable in the country and river basin of interest. It suggests following a step-


172

méthode progressive pour formuler une stratégie GIRI fondée sur une connaissancede base des caractéristiques de crues, de leurs impacts et des aspects de la gestionintégrée de l’eau :

1. identifier les limites du système et les acteurs clés,

2. mener des études préparatoires,

3. identifier des mesures d’atténuation des crues,

4. effectuer des analyses de risques et des études économiques des différentessolutions,

5. préparer la formulation de la stratégie et lancer le processus de gestion desrisques.

Les recommandations générales pour ce processus sont d’agir en toutetransparence et de prendre le temps d’écouter et d’expliquer les différentessolutions aux parties prenantes, en visant un délai maximum de 2 à 4 ans pourl’ensemble de la procédure avant mise en œuvre. Il est essentiel lorsque l’on étudieles effets positifs et négatifs des crues, d’utiliser des paramètres comparables etd’éviter des opinions idéologiques qui faussent les pertes et bénéfices nets estimésdes crues. Les mesures non structurelles et structurelles d’atténuation des crues sontsouvent plus efficaces lorsqu’elles sont combinées et elles doivent être évaluées avecun esprit ouvert, sans préférences prédéterminées.

Les expériences d’autres pays et d’autres régions, dans lesquels la gestion descrues a été mise en œuvre, sont des sources d’informations et d’orientationessentielles pour le développement d’une stratégie GIRI. En plus de donner desréférences sur des documents relatifs aux aspects scientifiques et aux concepts debase de la gestion des crues, ce bulletin présente et recommande aussi un certainnombre d’études de cas documentées pour la gestion des crues.

La nécessité d’une analyse systématique des crues ou des inondations passéesest soulignée. Cette analyse doit inclure les paramètres pertinents des crues (pointe,volume, durée, forme) et des inondations correspondantes (superficie, hauteurd’eau, durée, vitesses du courant). Les dommages causés par ces crues doivent êtreanalysés afin d’établir une relation entre l’importance des crues et les dommagescausés. Sans cette connaissance, il est impossible de gérer efficacement les risques decrues.


173

wise approach to formulate an IFRM strategy, based on a basic knowledge of floodcharacteristics, flood impacts and the aspects of integrated water management:

1. identifying system boundaries and key players,

2. conducting preparatory studies,

3. identifying flood mitigation measures,

4. carrying out risk analyses and economic assessments of alternatives,

5. preparing strategy formulation and initiating the risk management process.

The overall recommendations for the process are to be transparent in youractions and take the time to listen to and to explain the alternative solutions tostakeholders, aiming for a maximum time period of 2-4 years for the wholeprocedure prior to implementation. It is further essential, when considering bothpositive and negative effects of floods, to use comparable parameters and avoidideological views that skew the estimated net benefits/losses of floods. Non-structural and structural flood mitigation measures are often most efficient incombination and should be assessed with an open mind, without fixed preferences.

The experiences from other countries and regions, where flood managementhas been implemented, are essential sources of information and guidance for thedevelopment of an IFRM strategy. Besides giving references to literature on thebasic sciences and concepts of flood management, this bulletin also presents andrecommends a number of documented case studies for flood management.

The need for a systematic analysis of floods/inundations from the past isemphasised. This analysis should include the relevant parameters of the floods(peak, volume, duration, shape) and of the corresponding inundations (area, depth,duration, current velocities). The damages caused by these floods should beanalysed in order to arrive at a relationship between flood magnitude and damagecaused. Without such knowledge, it is not possible to carry out meaningful flood riskmanagement.


174

6. RÉFÉRENCES

ACREMAN M. C. ET HOLLIS G. E. (1996) Water Management and Wetlands in Sub-Saharan Africa, Gland: IUCN.

ADPC (2005) Integrated Flood Risk Management in Asia – a Primer, Asian DisasterPreparedness Center and UNDP.

ALPERT P., NEEMAN B.U. (2002). Cold small-scale cyclones over the easternMediterranean.

APFM (2004) Integrated Flood Management, Concept Paper, Technical SupportUnit of the Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership.

APFM (2007a) Formulating a Basin Flood Management Plan, A Tool for IntegratedFlood Management, Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, March 2007.

APFM (2007b) Conducting Flood Loss Assessments, A Tool for Integrated FloodManagement, Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, March 2007.

APFM (2007c) Applying Environmental Assessment for Flood Management, A Toolfor Integrated Flood Management, Associated Programme on FloodManagement, World Meteorological Organization and Global WaterPartnership, March 2007.

APFM (2009a) Integrated Flood Management – Concept Paper, AssociatedProgramme on Flood Management, World Meteorological Organization andGlobal Water Partnership, WMO-No. 1047

APFM (2009b) Flood Management in a Changed Climate – A tool for IntegratedFlood Management, Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, APFM TechnicalDocument No. 13, Flood Management Tools Series.

AUSTRALIAN INSTITUTION OF ENGINEERS (2001) Australian Rainfall and Runoff (ineight books), The Institution of Engineers, Australia.

BAKER V.R. (1987) Paleoflood hydrology and extraordinary flood events, J. Hydrol.,96, 79-99.

BERGKAMP G., MCCARTNEY M., DUGAN P., MCNEELY J., ACREMAN M. (2000)Dams, Ecosystem Functions and Environmental Restoration, Thematic ReviewII.1 prepared as an input to the World Commission on Dams, Cape Town;

BLACK R.D. (1975) Flood proofing rural residences, report to the US Department ofCommerce, Economic Development Administration.

BRUNETTI M., L. BUFONI, F. MANGIANTI, M. MAUGERI, T. NANNI (2004)Temperature, precipitation and extreme events during the last century in Italy.Global Planet Change 40: 141-149.

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�174

175

6. REFERENCES

ACREMAN M. C. AND HOLLIS G. E. (1996) Water Management and Wetlands in Sub-Saharan Africa, Gland: IUCN.

ADPC (2005) Integrated Flood Risk Management in Asia – a Primer, Asian DisasterPreparedness Center and UNDP.

ALPERT P., NEEMAN B.U. (2002). Cold small-scale cyclones over the easternMediterranean.

APFM (2004) Integrated Flood Management, Concept Paper, Technical SupportUnit of the Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership.

APFM (2007a) Formulating a Basin Flood Management Plan, A Tool for IntegratedFlood Management, Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, March 2007.

APFM (2007b) Conducting Flood Loss Assessments, A Tool for Integrated FloodManagement, Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, March 2007.

APFM (2007c) Applying Environmental Assessment for Flood Management, A Toolfor Integrated Flood Management, Associated Programme on FloodManagement, World Meteorological Organization and Global WaterPartnership, March 2007.

APFM (2009a) Integrated Flood Management – Concept Paper, AssociatedProgramme on Flood Management, World Meteorological Organization andGlobal Water Partnership, WMO-No. 1047

APFM (2009b) Flood Management in a Changed Climate – A tool for IntegratedFlood Management, Associated Programme on Flood Management, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, APFM TechnicalDocument No. 13, Flood Management Tools Series.

AUSTRALIAN INSTITUTION OF ENGINEERS (2001) Australian Rainfall and Runoff (ineight books), The Institution of Engineers, Australia.

BAKER V.R. (1987) Paleoflood hydrology and extraordinary flood events, J. Hydrol.,96, 79-99.

BERGKAMP G., MCCARTNEY M., DUGAN P., MCNEELY J., ACREMAN M. (2000)Dams, Ecosystem Functions and Environmental Restoration, Thematic ReviewII.1 prepared as an input to the World Commission on Dams, Cape Town;

BLACK R.D. (1975) Flood proofing rural residences, report to the US Department ofCommerce, Economic Development Administration.

BRUNETTI M., L. BUFONI, F. MANGIANTI, M. MAUGERI, T. NANNI (2004)Temperature, precipitation and extreme events during the last century in Italy.Global Planet Change 40: 141-149.

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�175

176

BUREAU OF RECLAMATION (1999). A Framework for Characterizing Extreme Floodsfor Dam Safety Risk Assessment. Prepared by Utah State University andBureau of Reclamation, Denver, Colorado, 67 p.

CHATTERTON J. B., GREEN C. H. ET PENNING-ROWSELL E. C. (1993) WentloogeLevels Benefit-Cost Analysis, report to National Rivers Authority WelshRegion, Enfield: Flood Hazard Research Centre.

CIGB (1981) Les barrages et l’écologie : une réussite, Bulletin CIGB 37.

CIGB (1982) Barrages et environnement, Bulletin CIGB 35.

CIGB (1985) Barrages et environnement – Notes sur les influences régionales,Bulletin CIGB 50.

CIGB (1988a) Barrages et environnement – Exemples vécus, Bulletin CIGB 65.

CIGB (1988b) Barrages et environnement – La fermeture du Zuiderzee, BulletinCIGB 66.

CIGB (1992a) Choix de la crue de projet – Méthodes actuelles, Bulletin CIGB 82.

CIGB (1992b) Barrages et environnement – Effets socio-économiques, BulletinCIGB 86.

CIGB (1993) Barrages et environnement – Effets géophysiques, Bulletin CIGB 90.

CIGB (1994) Barrages et environnement – Qualité de l’eau et climat, Bulletin CIGB 96.

CIGB (1995) Barrages et environnement – Ridracoli : Une réalisation exemplaire,Bulletin CIGB 100.

CIGB (1997) Coût de la maîtrise des crues dans les barrages – Synthèse etrecommandations, Bulletin CIGB 108.

CIGB (1999) Les barrages et les poissons – Synthèse et recommandations, BulletinCIGB 116.

CIGB (2003) Les barrages et les crues – Recommandations et études de cas, BulletinCIGB 125.

CIGB (2005) Évaluation du risque dans la gestion de la sécurité du barrage. Examendes bénéfices, des méthodes, et des dernières applications, Bulletin CIGB 130.

CIGB (2006) Rôle des barrages dans l’atténuation des crues – Synthèse, BulletinCIGB 131.

CIGB (2010) Bulletin sur le passage en sécurité de crues extrêmes, Bulletin CIGB 142.

COHN T.A., W.L LANE ET W.G. BAIER (1997) An algorithm for computing moments-based flood quantile estimates when historical information is available, WaterResources Research, 33(9), 2089- 2096.

CUDWORTH, JR., A. G., 1989. Flood hydrology manual. A water resources technicalpublication. U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Denver,Colorado.

DE GROOT R. S. (1987) Environmental function as a unifying concept for ecologyand economics, in Environmentalist 7(2): 105-109.

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�176

177

BUREAU OF RECLAMATION (1999). A Framework for Characterizing Extreme Floodsfor Dam Safety Risk Assessment. Prepared by Utah State University andBureau of Reclamation, Denver, Colorado, 67 p.

CHATTERTON J. B., GREEN C. H. AND PENNING-ROWSELL E. C. (1993) WentloogeLevels Benefit-Cost Analysis, report to National Rivers Authority WelshRegion, Enfield: Flood Hazard Research Centre.

COHN T.A., W.L LANE AND W.G. BAIER (1997) An algorithm for computingmoments-based flood quantile estimates when historical information is available,Water Resources Research, 33(9), 2089- 2096.

CUDWORTH, JR., A. G., 1989. Flood hydrology manual. A water resources technicalpublication. U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Denver,Colorado.

DE GROOT R. S. (1987) Environmental function as a unifying concept for ecologyand economics, in Environmentalist 7(2): 105-109.

DIXON J. A., SCURA L. F., CARPENTER R. A. AND SHERMAN P. B. (1994) EconomicAnalysis of Environmental Impacts, London: Earthscan.

DRIJVER C.A., MARCHAND M. (1985) Taming the Floods, environmental aspects offloodplain management in Africa, Centre for environmental studies, StateUniversity of Leiden.

ENGLAND J.F. JR. (1998) Assessment of Historical and Paleohydrologic Informationin Flood Frequency Analysis, 292 p., M.S. Thesis, Colorado State University,Fort Collins, Colorado.

ENGLAND J.F. JR. (2003) Peak discharge frequency analysis for spillway risk analysis,Pathfinder Dam, North Platte Project, Wyoming. Bureau of Reclamation,Denver, Colorado, 16 p. and appendices.

ENGSTRÖM-MEYER A., BARTSCH M., ROMANAS A., STENSTRÖM P. AND JENDER M.(2009) Coordinated Emergency Preparedness Planning in Swedish Rivers,ICOLD Q. 91 – R.16, Brasilia Congress, 2009.

EVANS E.P., ASHLEY R., HALL J.W., PENNING-ROWSELL E.P., SAUL A., SAYERSP.B.,THORNE C.R. AND WATKINSON A. (2004a) Foresight Future Flooding,Scientific Summary: Volume 1: Future risks and their drivers. Office of Scienceand Technology, London.

EVANS E., ASHLEY R., HALL J., PENNING-ROWSELL E., SAYERS P., THORNE C. ANDWATKINSON A. (2004b) Foresight. Future Flooding. Scientific Summary: VolumeII Managing future risks. Office of Science and Technology, London.

FERC. (2001) Engineering Guidelines for the Evaluation of Hydropower Projects.Chapter VIII Determination of the Probable Maximum Flood, Washington D.C.

FEMA. (2004) Federal Guidelines for Dam Safety. Selecting and AccommodatingInflow design Floods for Dams.

FLOODsite (2009a) Developing methodological foundations for GIS-based multi-criteria evaluation of flood damage and risk, Integrated Flood Risk Analysisand Management Methodologies, Report Number T10-08-13, EU’s SixthFramework Programme, March 2009.

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�177

DIXON J. A., SCURA L. F., CARPENTER R. A. ET SHERMAN P. B. (1994) EconomicAnalysis of Environmental Impacts, London: Earthscan

DRIJVER C.A., MARCHAND M. (1985) Taming the Floods, environmental aspects offloodplain management in Africa, Centre for environmental studies, StateUniversity of Leiden.

ENGLAND J.F. JR. (1998) Assessment of Historical and Paleohydrologic Informationin Flood Frequency Analysis, 292 p., M.S. Thesis, Colorado State University,Fort Collins, Colorado.

ENGLAND J.F. JR. (2003) Peak discharge frequency analysis for spillway risk analysis,Pathfinder Dam, North Platte Project, Wyoming. Bureau of Reclamation,Denver, Colorado, 16 p. and appendices.

ENGSTRÖM-MEYER A., BARTSCH M., ROMANAS A., STENSTRÖM P. ET JENDER M.(2009) Coordinated Emergency Preparedness Planning in Swedish Rivers,ICOLD Q. 91 – R.16, Brasilia Congress, 2009.

EVANS E.P., ASHLEY R., HALL J.W., PENNING-ROWSELL E.P., SAUL A., SAYERS P.B.,THORNE C.R. ET WATKINSON A. (2004a) Foresight Future Flooding, ScientificSummary: Volume 1: Future risks and their drivers. Office of Science andTechnology, London.

EVANS E., ASHLEY R., HALL J., PENNING-ROWSELL E., SAYERS P., THORNE C. ETWATKINSON A. (2004b) Foresight. Future Flooding. Scientific Summary: VolumeII Managing future risks. Office of Science and Technology, London.

FERC. (2001) Engineering Guidelines for the Evaluation of Hydropower Projects.Chapter VIII Determination of the Probable Maximum Flood, Washington D.C.

FEMA. (2004) Federal Guidelines for Dam Safety. Selecting and AccommodatingInflow design Floods for Dams.

FLOODsite (2009a) Developing methodological foundations for GIS-based multi-criteria evaluation of flood damage and risk, Integrated Flood Risk Analysisand Management Methodologies, Report Number T10-08-13, EU’s SixthFramework Programme, March 2009.

FLOODsite (2009b) Building models to estimate loss of life for flood events,Integrated Flood Risk Analysis and Management Methodologies, ReportNumber T10-08-10, EU’s Sixth Framework Programme, March 2009.

GRAHAM W. J. (1999) A Procedure for Estimating Loss of Life Caused by DamFailure, DSO-99-06, Denver CO: Bureau of Reclamation, Dam Safety Office.

GREEN C.H., PARKER D.J., TUNSTALL S.M. (2000) Assessment of Flood Control andManagement Options, Thematic Review IV.4 prepared as an input to the WorldCommission on Dams, Cape Town.

GREEN C. (2003) Flood risk management in the context of Integrated Water ResourceManagement (IWRM), Flood Hazard Research Centre, Middlesex University.

178

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�178

FLOODsite (2009b) Building models to estimate loss of life for flood events,Integrated Flood Risk Analysis and Management Methodologies, ReportNumber T10-08-10, EU’s Sixth Framework Programme, March 2009.

GRAHAM W. J. (1999) A Procedure for Estimating Loss of Life Caused by DamFailure, DSO-99-06, Denver CO: Bureau of Reclamation, Dam Safety Office.

GREEN C.H., PARKER D.J., TUNSTALL S.M. (2000) Assessment of Flood Control andManagement Options, Thematic Review IV.4 prepared as an input to the WorldCommission on Dams, Cape Town.

GREEN C. (2003) Flood risk management in the context of Integrated Water ResourceManagement (IWRM), Flood Hazard Research Centre, Middlesex University.

GREY AND SADOFF (2007) Sink or Swim? Water Security for growth anddevelopment, Water Policy 9 (2007) 545-571.

GRÜNEWALD U. ET AL (2003) Hochwasservorsorge in Deutschland – Lernen aus derKatastrophe 2002 im Elbegebiet; Deutsches Komitee für Katastrophenvorsorgee.V., Schriftenreihe des DKKV 29 (Flood prevention in Germany - Learningfrom disaster in 2002 in the Elbe region, German Committee for DisasterReduction, DKKV 29 Series), Bonn 2003.

GWP (2000) Integrated Water Resources Management, Global Water Partnership,TEC Background Papers No. 4.

HILL P., COOK D., NATHAN R.J., CROWE P.A., GREEN J.H., MAYO N. (2000)Development of a Comprehensive Approach to Consequence Assessment,Submitted to ANCOLD 2000 Conference on Dams.

HILL P., MCDONALD L., PAYNE E. (2007) Incremental consequences of dam failureand the ANCOLD hazard classification system.

HOSKING J. R. M. (1990). L-moments: analysis and estimation of distributions usinglinear combinations of order statistics. Journal of the Royal Statistical Society,Series B, 52, 105-124. 6-4.

HSE (2001) Reducing risks, protecting people, HSE’s decision-making process,Health and Safety Commission, ISBN 0717621510.

HUGHES D.A. AND MÜNSTER F. (2000) Hydrological Information and Techniques toSupport the Determination of the water Quantity Component of the EcologicalReserve for Rivers, Water Research Commission, South Africa, WRC ReportNo. TT 137/00.

ICID (1999) Manual on Non-Structural Approaches to Flood Management, ICIDDelhi.

ICID (2005) Manual on the Planning of Structural Approaches to FloodManagement, ICID Delhi.

ICOLD (1981)Dams and the environment : a success, ICOLD Bulletin 37.

ICOLD (1982)Dams and the environment, ICOLD Bulletin 35.

ICOLD (1985) Dams and the environment – Notes on regional influences, ICOLDBulletin 50.

179

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�179

GREY AND SADOFF (2007) Sink or Swim? Water Security for growth anddevelopment, Water Policy 9 (2007) 545-571.

GRÜNEWALD U. ET AL. (2003) Hochwasservorsorge in Deutschland – Lernen aus derKatastrophe 2002 im Elbegebiet; Deutsches Komitee für Katastrophenvorsorgee.V., Schriftenreihe des DKKV 29 (Flood prevention in Germany - Learningfrom disaster in 2002 in the Elbe region, German Committee for DisasterReduction, DKKV 29 Series), Bonn 2003.

GWP (2000) Integrated Water Resources Management, Global Water Partnership,TEC Background Papers No. 4.

HILL P., COOK D., NATHAN R.J., CROWE P.A., GREEN J.H., MAYO N. (2000)Development of a Comprehensive Approach to Consequence Assessment,Submitted to ANCOLD 2000 Conference on Dams.

HILL P., MCDONALD L., PAYNE E. (2007) Incremental consequences of dam failureand the ANCOLD hazard classification system.

HOSKING J. R. M. (1990). L-moments: analysis and estimation of distributions usinglinear combinations of order statistics. Journal of the Royal Statistical Society,Series B, 52, 105-124. 6-4.

HSE (2001) Reducing risks, protecting people, HSE’s decision-making process,Health and Safety Commission, ISBN 0717621510.

HUGHES D.A. ET MÜNSTER F. (2000) Hydrological Information and Techniques toSupport the Determination of the water Quantity Component of the EcologicalReserve for Rivers, Water Research Commission, South Africa, WRC ReportNo. TT 137/00.

ICID (1999) Manual on Non-Structural Approaches to Flood Management, ICIDDelhi.

ICID (2005) Manual on the Planning of Structural Approaches to FloodManagement, ICID Delhi.

IMGW (2007) Guidance for Flood Management, Recent Experiences from Centraland Eastern Europe, Institute of Meteorology and Water Development inPoland, World Meteorological Organization and Global Water Partnership,December 2007.

INTERAGENCY ADVISORY COMMITTEE ON WATER DATA (1982) Guidelines forDetermining Flood Flow Frequency. Bulletin 17B, U.S. Department of theInterior, U.S. Geological Survey, Office of Water Data Coordination, Reston,Virginia.

INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE (IPCC) (2007a) Climate Change2007: Synthesis Report. An Assessment of the Intergovernmental Panel onClimate Change. IPCC Plenary XXVII Valencia, Spain, 12-17 November 2007.

IPCC (2007b) Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of WorkingGroup II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel onClimate Change, M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Lindenand C.E. Hanson, Eds., (Cambridge, UK: Cambridge University Press).

JONKMAN S.N. (2007) Loss of life estimation in flood risk assessment, Thesis, DelftTechnological University.

180

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�180

ICOLD (1988a)Dams and environment – Cases histories, ICOLD Bulletin 65.

ICOLD (1988b) Dams and the environment – The Zuiderzee Damming, ICOLDBulletin 66.

ICOLD (1992a) Selection of design flood – Current methods, ICOLD Bulletin 82.

ICOLD (1992b) Dams and environment – Socio-economic impacts, ICOLD Bulletin86.

ICOLD (1993)Dams and environment – Geophysical Impacts, ICOLD Bulletin 90.

ICOLD (1994) Dams and environment – Water quality and climate, ICOLD Bulletin96.

ICOLD (1995) Dams and environment – Ridracoli : A model achievement, ICOLDBulletin 100.

ICOLD (1997) Cost of flood control in dams – Review and recommendations,ICOLD Bulletin 108.

ICOLD (1999) Dams and fishes – Review and recommendations, ICOLD Bulletin116.

ICOLD (2003) Dams and Floods – Guidelines and case histories, ICOLD Bulletin125.

ICOLD (2005) Risk Assessment in Dam Safety Management. A reconnaissance ofBenefits. Methods and Current Applications, ICOLD Bulletin 130.

ICOLD (2006) Role of Dams in Flood Mitigation – A review, ICOLD Bulletin 131.

ICOLD (2010) Report on safe passage of extreme floods, ICOLD Bulletin 142.

IMGW (2007) Guidance for Flood Management, Recent Experiences from Centraland Eastern Europe, Institute of Meteorology and Water Development inPoland, World Meteorological Organization and Global Water Partnership,December 2007.

INTERAGENCY ADVISORY COMMITTEE ON WATER DATA (1982) Guidelines forDetermining Flood Flow Frequency. Bulletin 17B, U.S. Department of theInterior, U.S. Geological Survey, Office of Water Data Coordination, Reston,Virginia.

INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE (IPCC) (2007a) Climate Change2007: Synthesis Report. An Assessment of the Intergovernmental Panel onClimate Change. IPCC Plenary XXVII Valencia, Spain, 12-17 November 2007.

IPCC (2007b) Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of WorkingGroup II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel onClimate Change, M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Lindenand C.E. Hanson, Eds., (Cambridge, UK: Cambridge University Press).

JONKMAN S.N. (2007) Loss of life estimation in flood risk assessment, Thesis, DelftTechnological University.

181

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�181

KLEIN B., PAHLOW M., HUNDECHA Y., SCHUMANN A. (2009) Probability analysis ofhydrological loads for the design of flood control systems using copulas, ASCEJournal Hydrol. Engineering, submitted. Kundzewicz Z. W., M. Radziejewskiand I. Pinskwar (2006) Precipitation extremes in the changing climate ofEurope, Climate Res. 31, 51-58.

KUNDZEWICZ Z.W., L.J. MATA, N.W. ARNELL, P. DÖLL, P. KABAT, B. JIMÉNEZ,K.A. MILLER, T. OKI, Z. EN ET I.A. SHIKLOMANOV (2007) Freshwaterresources and their management. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation andVulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth AssessmentReport of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M.L. Parry, O.F.Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden and C.E. Hanson, Eds., Cambridgeniversity Press, Cambridge, UK, 173-210.

LANE W.L., ET T.A. COHN (1996) Expected moments algorithm for flood frequencyanalysis. In N. Am. Water and Environ. Cong., edited by C.T. Bathala, Amer.Soc. Civ. Eng., Anaheim, California.

LAURENSON E.M. ET R.G. MEIN (1995) RORB: Hydrograph Synthesis by RunoffRouting. In Computer Models of Watershed Hydrology, edited by V.P. Singh,Water Resources Publications, Highlands Ranch, Colorado, pp. 151-164.

LAURENSON E.M., R.G. MEIN, R. NATHAN (2010) RORB Version 6 Runoff RoutingProgram, Monash University and Sinclair Knight Merz.

LEAVESLEY G.H., R.W. LICHTY, B.M. TROUTMAN ET L.G. SAINDON (1983)Precipitation-runoff modeling system-User’s manual. U.S. Geological SurveyWater Resource-Investigations Report 83-4238.

LINNEROOTH-BAYER J. ET VARI A. (2002) Who Pays for Flood Losses? AnIntegrated Study of Loss Sharing Systems in Hungary, 3rd MITCH Workshop,Mitigation of Climate Induced Natural Hazards, November 2002.

MADDISON A. (1998) Chinese Economic Performance in the Long Run, Paris:OECD.

MALTBY E. (1986)Waterlogged Wealth, London: Earthscan.

MANNIX A.E., NATHAN R.J. ET HILL P.I. (2003) Application of Quantitative RiskAnalysis to Floodplain Management, The Institution of Engineers, Australia,28th International Hydrology and Water Symposium, November 2003.

MEWD ZAMBIA (2007) Strategy for Flood Management for Kafue River Basin,Zambia, Ministry of Energy and Water Development in Zambia, WorldMeteorological Organization and Associated Programme on FloodManagement, August 2007.

MEWRD KENYA (2004) Strategy for Flood Management for Lake Victoria Basin,Kenya, Ministry of Water Resources Management and Development in Kenya,World Meteorological Organization and Associated Programme on FloodManagement, September 2004.

182

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�182

KLEIN B.; PAHLOW M.; HUNDECHA Y.; SCHUMANN A. (2009) Probability analysis ofhydrological loads for the design of flood control systems using copulas, ASCEJournal Hydrol. Engineering, submitted. Kundzewicz Z. W., M. Radziejewskiand I. Pinskwar (2006) Precipitation extremes in the changing climate ofEurope, Climate Res. 31, 51-58.

KUNDZEWICZ Z.W., L.J. MATA, N.W. ARNELL, P. DÖLL, P. KABAT, B. JIMÉNEZ,K.A. MILLER, T. OKI, Z. EN AND I.A. SHIKLOMANOV (2007) Freshwaterresources and their management. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation andVulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth AssessmentReport of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M.L. Parry, O.F.Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden and C.E. Hanson, Eds., CambridgeUniversity Press, Cambridge, UK, 173-210.

LANE W.L., AND T.A. COHN (1996) Expected moments algorithm for flood frequencyanalysis. In N. Am. Water and Environ. Cong., edited by C.T. Bathala, Amer.Soc. Civ. Eng., Anaheim, California.

LAURENSON E.M. AND R.G. MEIN (1995) RORB: Hydrograph Synthesis by RunoffRouting. In Computer Models of Watershed Hydrology, edited by V.P. Singh,Water Resources Publications, Highlands Ranch, Colorado, pp. 151-164.

LAURENSON E.M., R.G. MEIN, R. NATHAN (2010) RORB Version 6 Runoff RoutingProgram, Monash University and Sinclair Knight Merz.

LEAVESLEY G.H., R.W. LICHTY, B.M. TROUTMAN AND L.G. SAINDON (1983)Precipitation-runoff modeling system-User’s manual. U.S. Geological SurveyWater Resource-Investigations Report 83-4238.

LINNEROOTH-BAYER J. AND VARI A. (2002) Who Pays for Flood Losses? AnIntegrated Study of Loss Sharing Systems in Hungary, 3rd MITCH Workshop,Mitigation of Climate Induced Natural Hazards, November 2002.

MADDISON A. (1998) Chinese Economic Performance in the Long Run, Paris:OECD.

MALTBY E. (1986)Waterlogged Wealth, London: Earthscan.

MANNIX A.E., NATHAN R.J. AND HILL P.I. (2003) Application of Quantitative RiskAnalysis to Floodplain Management, The Institution of Engineers, Australia,28th International Hydrology and Water Symposium, November 2003.

MEWD ZAMBIA (2007) Strategy for Flood Management for Kafue River Basin,Zambia, Ministry of Energy and Water Development in Zambia, WorldMeteorological Organization and Associated Programme on FloodManagement, August 2007.

MEWRD KENYA (2004) Strategy for Flood Management for Lake Victoria Basin,Kenya, Ministry of Water Resources Management and Development in Kenya,World Meteorological Organization and Associated Programme on FloodManagement, September 2004.

183

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�183

MITTIGA L., NATHAN R.J., HILL P., WEINMANN E. (2007) Treatment of correlatedstorage drawdown and uncertainty in the flood hydrology for dams. Aus J WaterResources 11(2): 169-176.

MOTOR COLUMBUS Y ASSOCIADOS (1979) Study of Floods of the rivers Parana andParaguay, Buenos Aires-Asuncion.

NATHAN R.J., WEINMANN P.E., ET GATO S. (1994) A quick method for estimation ofthe probable maximum flood in southeast Australia. International Hydrologyand Water Resources Symposium: Water Down Under, November, Adelaide,I.E. Aust. Natl. Conf. Publ. No. /94, 229-234.

NATHAN R.J. ET P.E. WEINMANN (2001) Estimation of Large to Extreme Floods:Book VI. In Australian Rainfall and Runoff, A Guide to Flood Estimation, theInstitution of Engineers, Australia.

NATIONAL RESEARCH COUNCIL (1999) Improving American River Flood FrequencyAnalysis, National Academy Press, Washington, D.C., 120 p.

NEDECO (1973) Étude des mesures de protection contre les inondations dans laplaine du Rharb, Maroc, (Final Report, Mission 1), The Hague.

NEDECO (1975) Flood control study, Rharb Plain, Morocco, (Final Report,Mission 2), The Hague.

O’CONNELL D.R.H. (1999) FLDFRQ3: Three-parameter maximum likelihood flood-frequency estimation with optional probability regions using parameter gridintegration. User’s Guide (Release 1.1), Bureau of Reclamation, Denver,Colorado, 19 p.

PARKER D.J.; PENNING-ROWSELL E. (1972) Problems and methods of flood damageassessment, Progress Report No. 3, Flood Hazard Research Center, MiddlesexPolytechnic, London.

PARKER D. J. (1995) Floods in cities: increasing exposure and rising impact potentialin Built Environment, Vol 21, No2/3: 114-25.

PARKER D.J (2001) The insurance Industry View, Presentation held at the occasionof the European Flood Defense & Land drainage Summit, London.

PENNING-ROWSELL E. C. AND FORDHAM M. (EDS.) (1994) Floods Across Europe,London: Middlesex University Press.

PENNING-ROWSELL E.C., JOHNSSON C., THUNSTALL S, TAPSELL S., MORRIS J. ANDCHATTERTON J. (2006) The Benefits of Flood and Coastal Risk Management - AManual of Assessment Techniques, Flood Hazard Research Centre, MiddlesexUniversity, ISBN: 1 904750516.

PETRASCHEK DR. ARMIN W. (2001) Living with Flood Risk, Presentation held at theoccasion of the European Flood Defense & Land drainage Summit, London.

PIELKE R.A. ET DOWNTON M.W. (2000) Precipitation and damaging floods: trends inthe United States, 1932-97. J. Climate, 13, 3625-3637.

REES J. (2002) Risk and Integrated Water Management, Global Water Partnership,TEC Background Papers, No. 6.

184

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�184

MITTIGA L., NATHAN R.J., HILL P., WEINMANN E. (2007) Treatment of correlatedstorage drawdown and uncertainty in the flood hydrology for dams. Aus J WaterResources 11(2): 169-176.

MOTOR COLUMBUS Y ASSOCIADOS (1979) Study of Floods of the rivers Parana andParaguay, Buenos Aires-Asuncion.

NATHAN R.J., WEINMANN P.E., AND GATO S. (1994) A quick method for estimationof the probable maximum flood in southeast Australia. International Hydrologyand Water Resources Symposium: Water Down Under, November, Adelaide,I.E. Aust. Natl. Conf. Publ. No. /94, 229-234.

NATHAN R.J. AND P.E. WEINMANN (2001) Estimation of Large to Extreme Floods:Book VI. In Australian Rainfall and Runoff, A Guide to Flood Estimation, theInstitution of Engineers, Australia.

NATIONAL RESEARCH COUNCIL (1999) Improving American River Flood FrequencyAnalysis, National Academy Press, Washington, D.C., 120 p.

NEDECO (1973) Étude des mesures de protection contre les inondations dans laplaine du Rharb, Maroc, (Final Report, Mission 1), The Hague.

NEDECO (1975) Flood control study, Rharb Plain, Morocco, (Final Report,Mission 2), The Hague.

O’CONNELL D.R.H. (1999) FLDFRQ3: Three-parameter maximum likelihood flood-frequency estimation with optional probability regions using parameter gridintegration. User’s Guide (Release 1.1), Bureau of Reclamation, Denver,Colorado, 19 p.

PARKER D.J.; PENNING-ROWSELL E. (1972) Problems and methods of flood damageassessment, Progress Report No. 3, Flood Hazard Research Center, MiddlesexPolytechnic, London.

PARKER D. J. (1995) Floods in cities: increasing exposure and rising impact potentialin Built Environment, Vol 21, No2/3: 114-25.

PARKER D.J (2001) The insurance Industry View, Presentation held at the occasionof the European Flood Defense & Land drainage Summit, London.

PENNING-ROWSELL E. C. AND FORDHAM M. (EDS.) (1994) Floods Across Europe,London: Middlesex University Press.

PENNING-ROWSELL E.C., JOHNSSON C., THUNSTALL S, TAPSELL S., MORRIS J. ANDCHATTERTON J. (2006) The Benefits of Flood and Coastal Risk Management - AManual of Assessment Techniques, Flood Hazard Research Centre, MiddlesexUniversity, ISBN: 1 904750516.

PETRASCHEK DR. ARMIN W. (2001) Living with Flood Risk, Presentation held at theoccasion of the European Flood Defense & Land drainage Summit, London.

PIELKE R.A. AND DOWNTON M.W. (2000) Precipitation and damaging floods: trendsin the United States, 1932-97. J. Climate, 13, 3625-3637.

REES J. (2002) Risk and Integrated Water Management, Global Water Partnership,TEC Background Papers, No. 6.

185

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�185

RODIER J.A.,ROCHE M. (1984): World catalogue of maximum observed floods.International Association of Hydrological Sciences, Publication No. 143.

ROY S.S. ET BALLING R.C. (2004) Trends in extreme daily precipitation indices inIndia, Int. J. Climatology, 24: 457-466.

SADOFF ET MULLER (2009) Water management, water security and climate changeadaptation: Early impacts and essential responses, Global Water Partnership,TEC Background Papers No. 14.

SCHAEFER M.G. ET B.L. BARKER (2002) Stochastic Event Flood Model. InMathematical Models of Small Watershed Hydrology and Applications,Chapter 20, edited by V.P. Singh and D. Frevert, Water ResourcesPublications, Littleton, Colorado, pp. 707-748.

SCHMIDLI J., C.H. FREI. (2005). Trends of heavy precipitation and wet and dry spellsin Switzerland, during the 20th Century. Int J Climatol 25:753-771.

SCHMUCK-WIDMANN H. (1996) Living with the flood: survival strategies of Char-Dwellers in Bangladesh, Berlin: ASA.

SEPIC (2004) International Survey of Decision Support Systems for IntegratedWater Management. Support to Enhance Privatization, Investment, andCompetitiveness in the Water Sector of the Romanian Economy. USAID.Bucharest, August 2004.

STEDINGER J.R., ET T.A. COHN (1986) Flood frequency analysis with historical andpaleoflood information: Water Resources Research, 22(5), p. 785-793.

STEDINGER J.R., VOGEL R.M, FOUFOULA- GEORGIOU E. (1993) Frequency Analysis ofExtreme Events in Maidment, D.R. Handbook of Hydrology, McGraw- Hill,1993.

TRENBERTH K.E., A.G. DAI, R.M. RASMUSSEN ET D.B. PARSONS (2003) Thechanging character of precipitation. B. Am. Meteorol. Soc. 84, 1205-1217.

UNESCO (2006) Water – a shared responsibility, The United Nations World WaterDevelopment Report 2, United Nations Educational, Scientific and CulturalOrganization, Berghahn Books ISBN 1- 84545-177-5.

UN-WATER (2008) Status Report on Integrated Water Resources Management andWater Efficiency Plans for CSD16, Task Force on IWRM Monitoring andReporting.

US ARMY CORPS OF ENGINEERS (1998) HEC-HMS Hydrologic Modeling SystemUser’s Manual, Version 1.0, Computer Program Document CPD-74,Hydrologic Engineering Center, Davis, CA.

US NATIONAL WEATHER SERVICE (1982) Application of Probable MaximumPrecipitation Estimates – United States East of 105th Meridian.Hydrometeorological Report No. 52, National Oceanic and AtmosphericAdministration, US Department of Commerce, Washington, D.C.

186

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�186

RODIER J.A., ROCHE M. (1984): World catalogue of maximum observed floods.International Association of Hydrological Sciences, Publication No. 143.

ROY S.S. AND BALLING R.C. (2004) Trends in extreme daily precipitation indices inIndia, Int. J. Climatology, 24: 457-466.

SADOFF AND MULLER (2009) Water management, water security and climate changeadaptation: Early impacts and essential responses, Global Water Partnership,TEC Background Papers No. 14.

SCHAEFER M.G. AND B.L. BARKER (2002) Stochastic Event Flood Model. InMathematical Models of Small Watershed Hydrology and Applications,Chapter 20, edited by V.P. Singh and D. Frevert, Water ResourcesPublications, Littleton, Colorado, pp. 707-748.

SCHMIDLI J., C.H. FREI. (2005). Trends of heavy precipitation and wet and dry spellsin Switzerland, during the 20th Century. Int J Climatol 25:753-771.

SCHMUCK-WIDMANN H. (1996) Living with the flood: survival strategies of Char-Dwellers in Bangladesh, Berlin: ASA.

SEPIC (2004) International Survey of Decision Support Systems for IntegratedWater Management. Support to Enhance Privatization, Investment, andCompetitiveness in the Water Sector of the Romanian Economy. USAID.Bucharest, August 2004.

STEDINGER J.R., AND T.A. COHN (1986) Flood frequency analysis with historical andpaleoflood information: Water Resources Research, 22(5), p. 785-793.

STEDINGER J.R., VOGEL R.M, FOUFOULA- GEORGIOU E. (1993) Frequency Analysis ofExtreme Events in Maidment, D.R. Handbook of Hydrology, McGraw- Hill,1993.

TRENBERTH K.E., A.G. DAI, R.M. RASMUSSEN AND D.B. PARSONS (2003) Thechanging character of precipitation. B. Am. Meteorol. Soc. 84, 1205-1217.

UNESCO (2006) Water – a shared responsibility, The United Nations World WaterDevelopment Report 2, United Nations Educational, Scientific and CulturalOrganization, Berghahn Books ISBN 1- 84545-177-5.

UN-WATER (2008) Status Report on Integrated Water Resources Management andWater Efficiency Plans for CSD16, Task Force on IWRM Monitoring andReporting.

US ARMY CORPS OF ENGINEERS (1998) HEC-HMS Hydrologic Modeling SystemUser’s Manual, Version 1.0, Computer Program Document CPD-74,Hydrologic Engineering Center, Davis, CA.

US NATIONAL WEATHER SERVICE (1982) Application of Probable MaximumPrecipitation Estimates – United States East of 105th Meridian.Hydrometeorological Report No. 52, National Oceanic and AtmosphericAdministration, US Department of Commerce, Washington, D.C.

187

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�187

VILJOEN M.F., DU PLESSIS L.A., BOOYSEN H.J., WEEPENER H.L., BRAUNE M., VANBLADEREN D ET BUTLER M. (2000) Flood damage management aids forintegrated sustainable development planning in South Africa, WRC Report889/1/00, Bloemfontein.

WANIELISTA M., KERSTEN R. ET ENGLIN R. (1997) Hydrology, Water Quality andQuality Control, Second Edition, John Wiley & Sons, New York, N.Y.

WCD (2000) Dams and Development: A New Framework for Decision-Making,World Commission on Dams, Earthscan, London.

WMO (2006a) Legal and Institutional Aspects of Integrated Flood Management,AFMD Technical Document No. 2, Flood Management Policy Series,International Water Law Research Institute, World MeteorologicalOrganization and Global Water Partnership, January 2006.

WMO (2006b) Social Aspects and Stakeholder Involvement in Integrated FloodManagement, AFMD Technical Document No. 4, Flood Management PolicySeries, Asian Disaster Preparedness , World Meteorological Organization andGlobal Water Partnership, August 2006.

WMO (2006c) Environmental Aspects of Integrated Flood Management, AFMDTechnical Document No. 3, Flood Management Policy Series, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, August 2006.

WMO (2007) Economic Aspects of Integrated Flood Management, AFMD TechnicalDocument No. 5, Flood Management Policy Series, World MeteorologicalOrganization and Global Water Partnership, June 2007.

WORLD BANK (1997) Project Appraisal Document for the Xiaolangdi MultipurposeProject Stage II, Report No. 16274-CHA.

188

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�188

VILJOEN M.F., DU PLESSIS L.A., BOOYSEN H.J., WEEPENER H.L., BRAUNE M., VANBLADEREN D AND BUTLER M. (2000) Flood damage management aids forintegrated sustainable development planning in South Africa, WRC Report889/1/00, Bloemfontein.

WANIELISTA M., KERSTEN R. AND ENGLIN R. (1997) Hydrology, Water Quality andQuality Control, Second Edition, John Wiley & Sons, New York, N.Y.

WCD (2000) Dams and Development: A New Framework for Decision-Making,World Commission on Dams, Earthscan, London.

WMO (2006a) Legal and Institutional Aspects of Integrated Flood Management,AFMD Technical Document No. 2, Flood Management Policy Series,International Water Law Research Institute, World MeteorologicalOrganization and Global Water Partnership, January 2006.

WMO (2006b) Social Aspects and Stakeholder Involvement in Integrated FloodManagement, AFMD Technical Document No. 4, Flood Management PolicySeries, Asian Disaster Preparedness , World Meteorological Organization andGlobal Water Partnership, August 2006.

WMO (2006c) Environmental Aspects of Integrated Flood Management, AFMDTechnical Document No. 3, Flood Management Policy Series, WorldMeteorological Organization and Global Water Partnership, August 2006.

WMO (2007) Economic Aspects of Integrated Flood Management, AFMD TechnicalDocument No. 5, Flood Management Policy Series, World MeteorologicalOrganization and Global Water Partnership, June 2007.

WORLD BANK (1997) Project Appraisal Document for the Xiaolangdi MultipurposeProject Stage II, Report No. 16274-CHA.

189

174-189-06 REFERENCES:-��20/05/14��10:27��Page�189

190

ANNEXE 1

ÉTUDE DE CAS

CONTRÔLE DE CRUE INTÉGRÉ EN RÉPUBLIQUETCHÈQUE ENMARS 2006

1. INTRODUCTION AUX PROBLÈMES DU CONTRÔLEINTÉGRÉ DES CRUES

Après l’expérience des inondations de 1997 et 2002, qui sont survenues après unelongue période relativement sèche de la seconde moitié du 20e siècle, un systèmeintégré de protection contre les inondations a été développé et constammentperfectionné en République tchèque. Ce système comprend, entre autres, laspécification de toutes les informations relatives à la situation hydrologique, leschangements de législation dans le domaine de la prévention des inondations ainsi quela protection, la gestion de crise et la fourniture d’aides d’État durant le processus dereconstruction d’une partie du territoire après inondation. Il comprend égalementl’encouragement à la mise en œuvre de mesures de protection du territoire.

Le processus d’amélioration de la qualité du système de prévention contre lesinondations englobe le renforcement du rôle de l’aménagement du territoire et de laprise de décision par les autorités responsable des constructions, en coopérationavec les autorités en charge de l’eau et les administrateurs de bassin. Ceci intervientdans l’octroi de permis de construire sur tous les territoires menacés par desinondations, la détermination des zones inondables et la coordination dans lamanière de les utiliser. Dans le même temps, le matériel de base utile à laprévention des inondations est mis à jour. En particulier, ceci concerne les plans decrues des municipalités et l’étendue des zones inondables. Une augmentation dudegré de protection au niveau local permettra d’augmenter les limites dedéversement à partir de retenues situées en amont. Il est nécessaire d’être spécifiqueau sujet de l’augmentation de la fiabilité du service d’annonce des crues, y comprisl’implication active dans ce système de structures locales telles que les municipalités.Un point important est l’extension et l’amélioration de la qualité du service deprévision des crues, avec la création de conditions permettant une coopérationsouple de l’Institut hydrométéorologique tchèque avec les administrateurs debassins. L’augmentation du niveau des prévisions hydrométéorologiques ethydrologiques permettra des prises de décisions plus efficaces et plus rapidesconcernant l’utilisation des zones inondables de rétention d’eau dans les retenuesexistantes. Afin de rendre plus précises les activités des participants individuels à laprotection contre les inondations et de les automatiser, des exercices d’inondationsont régulièrement organisés au niveau des municipalités, des régions et des zonesde bassin, mais également au niveau de la république entière. Les connaissancesacquises lors de ces exercices sont évaluées ; elles servent rétroactivement àaméliorer la qualité du système intégré de protection contre les inondations.

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 190

191

APPENDIX 1

CASE STUDY

INTEGRATED FLOOD CONTROL IN THE CZECHREPUBLIC IN MARCH 2006

1. INTRODUCTION TO THE PROBLEMS OF INTEGRATEDFLOOD CONTROL

After the experience with the floods in 1997 and 2002, which came after alonger, relatively dry period of the second half of the 20th century, an integratedsystem of protection against floods has been constantly developing and improving inthe Czech Republic. This, inter alia, includes the specification of all inputinformation on the hydrological situation that has arisen, changes in the legislationin the area of flood prevention and protection, crisis management as well as theprovision of state aid in the process of reconstruction of a territory after a flood, andsupport of the implementation of protective measures in the territory.

The process of improving the quality of the system in the sphere of preventionagainst floods encompasses the strengthening of the role of land-use planning anddecision-making of building authorities in co-operation with water-law authoritiesand basin administrators in the process of permitting constructions in all territoriesthreatened by floods, the determination of flood areas and co-ordination of themanner of utilization thereof. At the same time, background materials for floodprevention are updated. In particular, this concerns flood plans of municipalities andupdating the extent of flood areas. An increase in the degree of protection inmunicipalities will enable increasing the limits of harmless runoffs from reservoirsabove them. It is necessary to be particular about increasing the reliability of theflood warning service, including the active involvement of lower structures such asmunicipalities into this system. An important point is the extension andimprovement of the quality of the flood forecasting service with the creation ofconditions for flexible co-operation of the Czech Hydrometeorological Institutewith basin administrators. Increasing the level of hydrometeorological andhydrological forecasts will bring more efficient and expeditious decision-making inutilizing the flood water retention areas of existing reservoirs. To make the activitiesof individual participants in the protection against floods more precise and toautomate them, flood exercises are regularly organized at the level of municipalities,regions and basin area but also within the framework of the entire republic. Theknowledge acquired from these exercises is evaluated and they serve retroactively toenhance the quality of the integrated system of flood protection.

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 191

192

Les mesures les plus importantes mises en œuvre dans le cadre de la préventioncontre les inondations comprennent des modèles mathématiques d’inondation de laville de Prague et d’autres grandes villes ; la situation est généralement pluscomplexe si elles sont directement touchées par la confluence de deux ou plusieursrivières. Les résultats de ces modèles sont utilisés comme données de base pour lamise au point de plans d’inondation, la détermination de zones inondables et departies actives de ces zones, ainsi que pour l’évaluation de la maîtrise des crues et lesdécisions à prendre concernant des constructions envisagées dans les zonesinondables. La justesse de cette approche de prévention a été attestée lors del’inondation d’août 2002, dans les mesures prises pour lutter contre les inondations.En particulier, des parapets mobiles ont été mis en place dans le centre de Praguesur la base d’une modélisation détaillée des débits de la rivière pour la période 1995-2000.

D’autres mesures de lutte contre les inondations visent à réaliser uneaugmentation du volume de rétention des ouvrages hydrauliques de la cascadede la Vltava, voire éventuellement à limiter l’utilisation des réservoirsd’approvisionnement en eau lors du passage des crues. L’objectif est d’intercepter etde transformer le débit de crue. Compte tenu de la taille de ce vaste bassin toutefois,les volumes de certaines crues sont si élevés que leur transformation n’est paspossible avec les retenues existantes ; par ailleurs, il n’est actuellement pas réalisted’envisager la construction de nouvelles grandes structures hydrauliques. En dépitde cela, les retenues déjà construites jouent, même pendant les grandes crues, unrôle important en raison de leur effet de transformation ; ils permettent de gagnerdu temps pour coordonner les activités visant à limiter les dommages dus aux cruesen aval.

Grâce aux capacités de rétention des retenues de la cascade de la Vltava, etmalgré la situation de crise prévalant lors des inondations de 2002 et 2006, il n’y eutpas de superposition des ondes de crue de la Vltava et de l’Elbe, dans lequel se jettela Vltava. D’ailleurs seuls de petits barrages n’ayant pas d’effet de rétention notablelors de grandes crues se trouvent sur le cours de l’Elbe. Ce fleuve coule de laRépublique tchèque vers l’Allemagne ; par conséquent, les débits de pointe et laqualité de l’eau de la rivière sont très importants pour les autorités allemandeségalement.

Cette activité nécessite la coopération permanente des centres de contrôle degestion des eaux des deux bassins, de l’Institut hydrométéorologique tchèque ainsique des organes administratifs de l’État.

2. CARACTÉRISTIQUES DE BASE DU BASSIN DE LA VLTAVA

Povodi Vltavy, entreprise d’État résidant à Prague, est le successeur historiquede tous les anciens propriétaires et administrateurs de la Vltava et de son bassin.L’administration du territoire est divisée en trois régions – Haute Vltava, BasseVltava et Berounka. Sur un territoire d’une superficie totale de 27 580 km2,l’organisation administre 4 881 km de cours d’eau.

L’entreprise coordonne un certain nombre de structures de gestion de l’eau :56 réservoirs d’eau, 78,6 km de digues de protection, 337 barrages, 18 sas d’écluses,

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 192

193

The most significant measures implemented as part of the prevention againstfloods include mathematical flood models of the city of Prague and other big cities,where the situation is generally more complex also owing to the fact that they aredirectly affected by the confluence of two or more rivers. Outputs of these modelsare used as basic data for the execution of flood plans, the determination of floodareas and active zones of these areas, further for the assessment of flood controlmeasures proposed and for the assessment of constructions proposed in the floodarea. The correctness of the approach to prevention was attested during the flood inAugust 2002 by the function of flood control measures, particularly mobile barrierwalls, implemented in central Prague on the basis of detailed modelling of dischargein the period of 1995-2000.

Further flood control measures are aimed at achieving an increase in theretention volume at the hydraulic structures of the Vltava Cascade, possibly at thelimited use of water-supply reservoirs as well during the passage of floods. The goalis to intercept and transform flood discharge. In view of the extensive basin, thevolumes of some floods are so high that their transformation is not successful evenin existing reservoirs and, at the same time, it is not presently realistic to considerbuilding new, large hydraulic structures. In spite of that it is seen that already builtreservoirs have, even during such big floods, an important function because withtheir transformation effect they make it possible to obtain time for activitiesfocusing on the limitation of flood damage in lower courses below them.

In the crisis situation during the floods in 2002 and 2006, thanks to the retentioncapacities of the reservoirs of the Vltava Cascade there was no clash of flood wavesof the Vltava and the Elbe, into which the Vltava empties. At the same time, onlysmaller dams without a significant retention effect during major floods are on theElbe. The Elbe river flows from the Czech Republic to Germany and, therefore,peak flows or the influence of the quality of water in the Elbe are very important forGerman authorities too.

This activity requires the continuous co-operation of water-managementcontrol centres of both basins, the Czech Hydrometeorological Institute as well asstate administration bodies.

2. BASIC CHARACTERISTICS OF THE VLTAVA BASIN

Povodí Vltavy, a státní podnik residing in Prague is the historical successor toall the previous owners and administrators of the Vltava and its entire basin. Theadministration of the territory is divided among three plants – Upper Vltava, LowerVltava, and Berounka. In a territory with a total area of 27 580 km2 the organizationadministers 4 881 km of water courses.

The enterprise manages a number of water-management structures: 56 waterreservoirs, 78.6 km of protective dikes, 337 weirs, 18 lock chambers, 20.7 km of

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 193

194

20,7 km de canaux de navigation, 31,7 km de canaux artificiels et conduites, et untotal de 17 petites centrales hydroélectriques.

Pour ce qui est des divisions administratives, le bassin de la Vltava s’étend surle territoire de cinq régions ; il couvre environ un tiers de la République tchèque.

Le bassin de la Vltava draine une vaste partie du sud-ouest et partiellementaussi le centre des Monts de Bohême-Moravie. Les zones en amont sont situéesdans les chaînes de montagnes qui forment le bassin versant européen de l’Elbe-Danube. La plus haute altitude atteinte par le bassin de la Vltava est le pic dePlechý, dans la Forêt de Bohême (1 378 m). Le réseau hydrographique somme touterégulier du bassin de la Vltava draine les eaux du pays montagneux et des hautesterres, puis passe par un pays de collines pour atteindre les basses terres de la valléecentrale de l’Elbe. L’altitude la plus basse, à l’exutoire du bassin au confluent del’Elbe et de la Vltava, est de 156 m. La colonne vertébrale du cours d’eau est forméepar la Vltava, alimentée par des affluents importants, qui comprennent la Malše, laLužnice et l’Otava dans la partie sud, et la Sázava et laBerounka dans la partiecentrale. La Vltava s’écoule dans l’Elbe, qui se caractérise par un débit sensiblementégal au sien et qui quitte alors la République tchèque pour entrer en Allemagne.

3. DÉROULEMENT DES CRUES – PROCÉDURES GÉNÉRALES

3.1. Situation hydrométéorologique durant les crues

Dans le cadre des activités du service de prévision des crues, des informationssur la situation météorologique sont, selon la loi, à fournir par l’Instituthydrométéorologique tchèque à l’administrateur de bassin et aux autres participantsà la protection contre les crues. Par le biais de, modèles numériques de prévision etgrâce à des prévisionnistes chevronnés, l’Institut hydrométéorologique tchèquefournit des prévisions météorologiques (à court, moyen et long terme) sur lesquelless’appuient les administrateurs de bassin lorsqu’ils prennent des décisions relatives àla gestion des réservoirs et des ouvrages hydrauliques. Le perfectionnement desmodèles de prévision, qui doit permettre d’augmenter la portée des prévisions etd’accélérer la communication, appartient aux tâches de développement à long termede la protection contre les crues en République tchèque.

L’Institut hydrométéorologique tchèque, en collaboration avec lesadministrateurs de bassin, fournit également un service de prévision et d’alerte decrues, qui comprend un suivi de la situation hydrométéorologique, desprécipitations, des niveaux d’eau et des débits pour des profils sélectionnés, ainsique l’évaluation de modèles de précipitation-ruissellement. Le système consiste enoutre en la transmission rapide et fiable de ces informations aux autorités decontrôle des crues de l’administration d’État et aux autorités municipales. Letransfert des données issues d’observations et de profils d’alerte, d’informations,d’avis, d’avertissements et de rapports est d’une importance stratégique pour laprotection contre les crues.

Pour mettre efficacement à contribution le service d’annonce des crues, il estnécessaire de mettre sur pied un système de déclaration de profils comprenant la

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 194

195

navigation canals, and 31.7 km of artificial canals and conduits, a total of 17 smallwater power stations.

In terms of administrative division, the Vltava basin lies in the territory of fiveregions; in terms of its area it covers approximately one third of the Czech Republic.

The Vltava basin drains an extensive south-western and partly also a centralpart of the Bohemian Highlands. The headwater areas are located in mountainranges forming the European watershed of the Elbe – Danube. The highest altitudeis reached by the Vltava basin with the Bohemian Forest peak of Plechý (1 378 m).The altogether regular hydrographic network of the Vltava basin drains water frommountainous country and uplands via hilly country down to the lowlands in thecentral Elbe valley. The lowest altitude in the basin mouth on the confluence of theElbe and the Vltava is 156 m. The backbone course is formed by the Vltava, fed bysignificant tributaries, which include the Malše, the Lužnice and the Otava in thesouthern part, and the Sázava and the Berounka in the central part. The Vltavaempties into the Elbe, which is characterized by approximately the same waterbearing as the Vltava, and flows from the Czech Republic to Germany.

3. COURSE OF FLOODS – GENERAL PROCEDURES

3.1. Hydrometeorological Situation during Floods

Information on the meteorological situation as part of the flood forecastingservice is provided, by law, for the basin administrator and other participants inthe protection against floods by the Czech Hydrometeorological Institute. By meansof numerical forecasting models and experienced forecasters, the CzechHydrometeorological Institute creates weather forecasts (short-range and medium-range as well as long-range) on which basin administrators rely when makingdecisions on the management in reservoirs of hydraulic structures. The process ofperfecting the forecasting models, increasing the time advance of forecasts and theirmore prompt issuance belongs among the long-term tasks of the development offlood protection in the Czech Republic.

The Czech Hydrometeorological Institute in collaboration with basinadministrators also provides a forecasting and flood warning service, which includesmonitoring the hydrometeorological situation, precipitation, water stages anddischarges in selected profiles and the evaluation of precipitation-runoff models.The system further consists in the timely and reliable transfer of such information tothe flood control authorities of state administration and to self-governments ofmunicipalities. The transfer of data from observation and warning profiles,information, notices, warnings and reports is of strategic significance to floodprotection.

For effective utilization of the flood warning service it is necessary to build asystem of reporting profiles with the determination of decisive limits for declaring

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 195

fixation de limites, afin de décider du degré d’activité des crues. Les stationshydrométriques des profils de catégories A ont été équipées, une par une,d’instruments de transfert automatique de données vers les centres opérationnels del’Institut hydrométéorologique tchèque et les administrateurs de bassin.

En outre, il est nécessaire de prêter attention à la présentation des informationsdu service de prévision et d’alerte sur Internet, y compris aux prévisions desprécipitations et des crues. Les informations présentées sont par exemple : les débitset niveaux d’eau pour certains profils, les apports et sorties d’eau des retenuesartificielles, les niveaux d’eau dans les réservoirs, le volume de stockage disponibledans les retenues, ainsi que les relations de toutes ces données avec le degréd’activité des crues et leur intensité.

3.2. Influence sur la situation des structures hydrauliques, actions décisivesd’exploitation, surveillance et contrôle

Tous les ouvrages hydrauliques (barrages, seuils, digues) gérés par PovodiVltavy sont maintenus en état grâce à un système sophistiqué d’enquête de sécuritéet de surveillance, d’entretien, de rénovation et de réparation. Suite à des situationseffectives de crues, tous les ouvrages hydrauliques sont soumis à des inspections ettous les défauts et insuffisances constatés sont éliminés, de manière à assurer le bonfonctionnement de toutes les structures hydrauliques. Tous les ouvrageshydrauliques ont des règlements concernant l’entretien et l’exploitation, de mêmeque des programmes d’enquête de sécurité et de surveillance. La plupart desstructures hydrauliques sont d’ailleurs exploitées comme ouvrages à buts multiples.Leur but est principalement l’approvisionnement en eau en période de sécheresse,ainsi que la garantie d’un minimum de débit écologique en aval des retenues. Ladiminution des débits de crue n’est que l’un des avantages offerts par les retenues.L’évacuation de l’eau d’un volume de stockage avant l’arrivée d’une crue ne peutêtre autorisée que dans le cas où un service fiable de prévision hydrologique estassuré, garantissant que le volume de stockage sera à nouveau rempli à la fin de lacrue. Lorsqu’un volume de rétention est réservé dans un réservoir, il doit, bien sûr,être disponible en permanence pour la transformation de la crue. Des opérationsd’entretien avant l’arrivée d’une crue sont gérées sur la base d’un service deprévision en conformité avec les règlements d’entretien. Au cours de la crue, lesdécisions se prennent sur la base de l’évaluation de la situation hydrologique etselon les propositions et exigences émanant des discussions des commissions decrues ; ces décisions entrent également dans le cadre des règlements d’entretien desouvrages hydrauliques. Des actions de gestion d’urgence ne sont autorisées que dansle cas où l’état d’urgence est déclaré.

L’Institut hydrométéorologique tchèque contrôle le réseau de l’État pour lasurveillance de la qualité de l’eau dans les cours d’eau et les eaux souterraines.Durant une crue, un régime de surveillance d’urgence est activé, auquel lesentreprises de Povodi participent également. Il surveille les profils de consommationfondamentaux à proximité de sources d’eau potable situées en aval de pointspossibles de contamination et à l’exutoire du bassin, ainsi qu’un système de mesuresd’alerte. Il comprend également la détermination des entités chargées de lancer desavertissements en temps opportun et la fourniture de mesures correctives.

196

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 196

degrees of flood activity. Water stage gauging stations in reporting profiles of Acategories were equipped, one by one, with automatic transfers of data to theoperating centres of the Czech Hydrometeorological Institute and basinadministrators.

Also, it is necessary to pay attention to the presentation of information fromthe warning and forecasting service on the internet including information onprecipitation and flood forecasts. Presented information is for example: dischargesand water levels in reporting profiles, inflows and outflows from the dam reservoirs,water levels in reservoirs, available storage volume in reservoirs, relation all of thesedata to the degrees of flood activity and to the flood intensity.

3.2. Influence on the Situation of Hydraulic Structures, Decisive HandlingOperations, Security Survey and Supervision

All the hydraulic structures managed by Povodí Vltavy, státní podnik (dams,weirs, dikes) are maintained in working order thanks to a sophisticated system ofsecurity survey and supervision, maintenance, renovations and repairs. Followingprevious flood situations, all the hydraulic structures undergo inspections and alldefects and deficiencies ascertained are removed in such a way as to ensure the safeoperation of all the hydraulic structures. All the hydraulic structures have executedhandling and operating regulations and programmes of security survey andsupervision. Most of the #hydraulic structures are operated as multi-purposehydraulic structures. Their purpose is mainly securing the requirements for watersupply in dry periods, including the securing of minimum ecological discharges inthe course below reservoirs. Decreasing flood flows is only one of the benefitsprovided by the reservoirs. Discharging water from a storage space in advance of thearrival of a flood can only be permitted in the event that a reliable forecastinghydrological service is secured, guaranteeing that the storage space will be refilled atthe end of the flood. Where a retention space is reserved in a reservoir it is, ofcourse, permanently available for the transformation of the flood. Handlingoperations before a flood are managed on the basis of a forecasting service inaccordance with handling regulations; in the course of the flood on the basis of theevaluation of the hydrological situation and proposals and requirements fromdiscussions of flood commissions, also within the framework of the handlingregulations of the hydraulic structures. Emergency handling actions are onlypermissible in the event that a state of emergency is declared.

The Czech Hydrometeorological Institute controls the state monitoringnetwork of monitoring the quality of water in courses and underground water. Atthe time of a flood a regime of emergency monitoring is set in which the enterprisesof Povodí also take part; it monitors fundamental consumption profiles near sourcesof drinking water, below possible sources of contamination and in the basin mouth,and a system of warning measures arising therefrom, including the determination ofentities responsible for timely warning and the provision of corrective actions.

197

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 197

3.3. Activités des centres de contrôle et de gestion de l’eau et des commissions decrues

La prévision de survenance d’un possible risque d’inondation et la mise au courantsubséquente des autorités de contrôle des crues par l’Institut hydrométéorologiquetchèque et les administrateurs de cours d’eau ont une grande influence sur la gestion etla mise en œuvre d’actions de prévention rapides visant à atténuer les conséquences dela crue. Les organes de crise et de lutte contre les inondations répondent à lasurvenance d’une situation de crue dan toutes les zones touchées par cette crue ; ilstiennent pour ce faire des réunions et séance régulières. La communication a alors lieuavec les unités du système de sauvetage intégré, ce qui conduit à une solutionsatisfaisante permettant de maîtriser les situations qui se présentent.

Comparées aux crues des années précédentes, les conséquences négatives pourla santé et la vie sont à la baisse; le nombre de personnes sauvées est inférieur grâceà une meilleure prise de conscience des habitants, l’utilisation d’Internet et lavolonté des habitants de s’adapter aux exigences et recommandations des unités decrise et des systèmes de sauvetage.

En réponse au développement d’une menace de crue, les commissions de cruesdes municipalités et des régions sont activées pour accomplir les tâches en rapportavec les régimes de crue. En vue d’une escalade possible de la situation de crue sur leterritoire de certaines régions et la nécessité d’y faire face par des mesures de crise,les commissaires de ces régions peuvent décréter, un par un, les états de danger dansla zone menacée de la région, en conformité avec les dispositions de la loi n° 240/2000Coll., sur la gestion de crise. Le gouvernement de la République tchèque déclare parla suite un état d’urgence pour le territoire de davantage de régions.

3.4. Impact sur la population et dégâts dus aux crues

Des résumés des degrés d’activité de crue déclarés et des états de crise traitéspar les organismes individuels contribuent à la description et à l’évaluation del’activité du système de contrôle intégré. Le tableau d’ensemble nécessaire pourévaluer la fonctionnalité du système de contrôle intégré est complété par un aperçudes principaux événements et des situations de crise qui ont été traitées au cours dela crue.

L’évaluation finale du déroulement d’une situation d’inondation particulière etde l’efficacité des activités des différentes entités de protection contre les crues esttraitée dans un rapport de synthèse sur la crue. Le rapport de synthèse sur une crueest un document qui traite de façon exhaustive des causes, du déroulement, desimplications et des conséquences de cet événement. Le rapport sur la crue estélaboré en conformité avec les dispositions de la loi n° 254/2001 Coll. Sur l’eau.Cette loi prescrit l’obligation faite aux autorités de contrôle des crues d’évaluer lasituation de crue dans le mois suivant la fin de la crue.

L’administrateur du bassin de la Vltava rédige un rapport de synthèse sur labase de documents d’information de l’entreprise d’État Povodi Vltavy, d’autresadministrateurs de cours d’eau mineurs, de l’Institut hydrométéorologique tchèqueet des autorités de contrôle des crues des municipalités. Le rapport est ensuitesoumis aux différentes autorités de contrôle des crues des régions et au ministère del’Environnement.

198

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 198

3.3. Activity of Water-Management Control Centres and Flood Commissions

Forecasting the occurrence of possible flood danger and subsequenttimely awareness of flood control authorities on the part of the CzechHydrometeorological Institute and administrators of water courses have a greatinfluence on the management and implementation of preventive and expedientactions to mitigate the consequences of a flood. Flood control and crisis bodiesrespond to the occurrence of a flood situation in all areas affected by a flood; theyhold regular meetings, sessions and communication takes place with units of theIntegrated Rescue System, which leads to a successful solution for situations thatarise.

Compared to the floods from previous years, the consequences for health andlives are decreasing; the numbers of persons being rescued are lower thanks tobetter awareness of the inhabitants, the use of the internet and the willingness of theinhabitants to adapt themselves to the requirements and recommendations of unitsof both crisis and rescue systems.

In response to the development of a flood threat, flood commissions ofmunicipalities and regions are activated to fulfil tasks arising from flood plans. Inview of an escalation of the flood situation in the territory of some regions and theneed to handle it by means of crisis measures, the commissioners of such regionsmay declare, one by one, states of danger in the threatened area of the region, inaccordance with the provisions of Act No. 240/2000 Coll., on crisis management.The government of the Czech Republic subsequently declares a state of emergencyfor the territory of more regions.

3.4. Impacts on the Population and Flood Damage

Summaries of declared degrees of flood activity and crisis states processed byindividual bodies contribute to the description and evaluation of the activity of theintegrated control system. The overall picture necessary for evaluating thefunctionality of the integrated control system is supplemented by an overview ofmain events and crisis situations that were dealt with in the course of the flood.

The final evaluation of the course of a particular flood situation and theefficiency of the activities of individual flood protection entities is dealt with by asummary report on the flood. The summary report on the flood is a document thatdeals comprehensively with the causes, course, implications and consequences of aspecific flood. The report on the flood is elaborated in conformity with theprovisions of Act No. 254/2001 Coll., on water. The said act regulates the duty offlood control authorities to evaluate the flood situation within one month of the endof the flood.

The administrator of the Vltava basin executes a summary report usingbackground documents of the state enterprise Povodí Vltavy, other administratorsof minor water courses, the Czech Hydrometeorological Institute and flood controlauthorities of municipalities in the process. The report is submitted to the individualflood control authorities of regions and to the Ministry of the Environment.

199

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 199

Par la suite, un rapport d’évaluation sommaire des autorités de contrôle descrues des régions est rédigé sur la base de documents de référence de participantsindividuels en matière de protection contre les crues (propriétaires des terrains etstructures situés dans une zone inondable, autorités de contrôle des crues desmunicipalités, municipalités ayant des compétences étendues, propriétairesd’ouvrages hydrauliques, administrateurs des cours d’eau et administrateurs debassin). Ce rapport contient également une analyse de l’étendue et du montant desdommages dus aux crues et la détermination des mesures prises.

Une activité importante après les crues est l’enregistrement des niveauxmaximaux atteints sur le territoire et leur marquage permanent directement sur lesstructures existantes. Cela conduit, entre autres, à sensibiliser davantage lapopulation du risque d’inondation, même dans une période où les conditionshydrologiques sont moyennes ou inférieures à la moyenne, et durant laquelle lavigilance et la responsabilité de la population diminue.

Dans la période qui suit immédiatement le point culminant d’une crue, toutesles entité concernées conduisent des inspections et enregistrent les dégâts dus à lacrue. Dans le cas où une crue extraordinaire se produit, que ce soit en termesd’intensité du débit ou de l’étendue du territoire affecté, des titres de subventionsd’État sont activés pour éliminer les conséquences de crues dans les zones touchées,ou éventuellement des titres de subvention pour de nouvelles mesures de protectioncontre les crues.

Des dispositions législatives plus détaillées et systémiquement liées concernantla préparation de mesures de protection permanentes de prévention doivent servir àdavantage d’entités. La responsabilité concernant la préparation de mesurespréventives de protection est imposée aux municipalités et aux régions ; laresponsabilité directe des entités menacées pour leur propre protection et pour sonfinancement est relevée et soulignée. En outre, il est nécessaire d’adapter les règlesbudgétaires pour financer les municipalités et les régions dans la mise en œuvre desobligations ainsi imposées.

4. LA CRUE DEMARS 2006

4.1. La situation hydrométéorologique durant la crue

Après une longue période froide durant l’hiver 2005/2006 et une relativementforte couverture de neige, la fonte de la neige à fin mars 2006 fut accompagnée defortes pluies. Le contenu en eau de la neige des zones montagneuses ne battit aucunrecord, mais se trouva souvent combinée aux quantités les plus élevées de neigeobservées à des altitudes moyennes, et ceci pratiquement sur tout le territoire de laRépublique tchèque ; les réserves totales de neige furent dès lors les plus élevées en50 ans. La quantité totale d’eau contenue dans la neige était d’environ 2 milliards dem3 dans le bassin versant de la ville de Prague lorsque la fonte de neige commença às’intensifier. Le volume de rétention de la Vltava dans la cascade de retenues est enrevanche inférieur à 100 millions de m3... Durant la crue de 2006 l’eau, provenantnon seulement de la fonte des neiges, mais également de la pluie, s’écoula dans lesruisseaux dans des conditions où, en particulier à des altitudes moyennes, le sol était

200

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 200

Subsequently, a summary evaluation report of flood control authorities ofregions is executed on the basis of background documents of individual participantsin protection against floods (owners of land and constructions that are situated in aflood area, flood control authorities of municipalities, municipalities with extendedcompetence, owners of hydraulic structures, administrators of water courses andbasin administrators). This report also contains an analysis of the extent and amountof flood damage and the purposefulness of measures taken.

An important activity after floods is recording the maximum levels of highwater reached in the territory and their permanent marking directly on structures inthe landscape. This leads, among other things, to heightened awareness of thepopulation of the possibility of flood danger even in a period when the hydrologicalconditions are average to below average and the vigilance and responsibility of thepopulation decreases.

In the period immediately after the culmination of a flood all entities concernedconduct inspections and record flood damage. In the event that an extraordinaryflood occurs, whether in terms of the intensity of the discharge or the extent of theterritory affected, state grant titles are activated for removal of the consequences ofthe floods for affected areas or possibly grant titles for new measures of floodprotection.

More detailed and systemically interlinked legislative regulations of the processof the preparation of permanent preventive protective actions must serve for moreentities. The responsibility for the preparation of preventive protective actions isimposed on municipalities and regions but with the direct responsibility ofthreatened entities for their own protection and for its funding being observedand emphasized. Also, it is necessary to adapt budgetary rules for financingmunicipalities and regions to duties thus imposed.

4. FLOOD IN MARCH 2006

4.1. Hydrometeorological Situation during the Flood

Following a long cold period of the winter of 2005/2006 with relatively highsnow cover, which kept up until March, there was melting of snow at the end ofMarch 2006, which was accompanied by heavy rains. The snow-water contentrecorded in mountainous areas was not record-breaking but in combination withoften the highest observed values at medium altitudes, virtually in the entireterritory of the Czech Republic, the total reserves of snow were the highest in50 years. The total amount of water in snow was about 2 milliards m3 in thecatchment area above the city Prague when the intensive melting of snow started.The retention volume of Vltava cascade reservoir is less than 100 million m3. Water,not only from melting snow but also from rainfall flowed into streams, namely inconditions where particularly at medium altitudes frozen ground was still present insome places. In addition, a fresh breeze accelerated the melting of the snow and a

201

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 201

encore gelé en maints endroits. En outre, une brise soutenue accéléra la fonte de laneige et une quantité importante de nuages empêchant le rayonnement thermiquemaintint une fonte rapide, même de nuit. Près de 40 à 60 mm de précipitationstombèrent durant la période du 25 mars au 3 avril 2006.

À la suite de ces précipitations intenses et de la fonte des neiges, desaugmentations de niveau se produisirent dans les cours d’eau, en particulier dans larégion du bassin de la Haute Vltava et du bassin de la Sázava. Dans le bassin de laHaute Vltava, la progression la plus marquée de la crue se produisit sur la Lužniceet ses affluents (débit de crue approximativement cinquantenal). L’avancement dela crue fut affecté par le fort débordement de la Sázava dans toute la région, où desdébits de pointe cinquantenaux furent atteints. Le caractère de cette crue différaconsidérablement de celui de plusieurs événements antérieurs par le fait que lesdébits de pointe des cours d’eau n’atteignirent pas, à l’exception des sectionssupérieures, des valeurs maximales, mais que les volumes des ondes de crue furentimmenses, grâce à une fonte intensive progressive de la couverture de neige auxaltitudes moyennes et supérieures.

Seul un débit de retour de deux à cinq ans a été enregistré dans la ville dePrague sur la Vltava, où la valeur de 1 500 m3/s ne fut pas dépassée ; ceci marqueune limite où l’activité de la crue atteint le troisième degré et implique desrestrictions considérables dans le fonctionnement de la ville. Des mesures deprotection contre les Inondations peuvent certes protéger la ville jusqu’à un débit deprès de 5 000 m3/s, mais elles limitent et compliquent les opérations, non seulementdans le centre, mais dans toute la ville de Prague. Ceci fut maîtrisé, dans une largemesure, par l’effet de transformation de la cascade de la Vltava, qui a été gérée toutau long de l’hiver compte tenu de la hauteur mesurée de la couverture de neige.Cette manière d’intervention et de contrôle de la crue sur les cours d’eau en aval desgrands barrages a également influencé l’évolution de la crue sur l’Elbe en aval duconfluent avec la Vltava ; l’intervalle de récurrence du débit de pointe n’y a pasatteint dix ans. La progression relativement modérée de la crue est le résultat de lacoopération des centres de contrôle des bassins individuels, qui ont influencé, dansla mesure de leurs possibilités, les temps d’écoulement du débit de pointe àl’exutoire de la Vltava. Cette intervention a également eu des retombées favorableschez nos voisins allemands, principalement à Dresde et dans d’autres villes prochesde la frontière.

4.2. Influence des structures hydrauliques sur la situation, actions décisivesd’exploitation, enquête de sécurité et supervision

Durant l’hiver, le personnel gérant l’eau a commencé à abaisser les niveauxd’eau dans les retenues des barrages de la cascade de la Vltava suffisamment àl’avance et à libérer ainsi une partie des volumes de stockage pour les cruespotentielles du printemps. Compte tenu de la couverture de neige considérable,même à des altitudes moyennes, il a été également décidé de réduire en partie leniveau du plus important réservoir d’approvisionnement en eau, Želivka sur laSázava, en veillant à ce que l’approvisionnement en eau ne soit pas menacé enquantité ni en qualité. La condition préalable à cette décision fut de disposer d’unservice fiable de prévisions, et donc d’avoir la certitude que les volumes laissésvacants seraient à nouveau remplis à temps.

202

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 202

high amount of clouds preventing heat radiation maintained rapid melting even atnight. Almost 40–60 mm of precipitation fell on the surface in the period from25 March 2006 to 3 April 2006.

As a consequence of intensive rainfall and snow melting, there were increasesin the levels of water courses, namely in the area of the basin of the Upper Vltavaand the basin of the Sázava. Of the basin of the Upper Vltava, the most markedprogress of the flood was on the Lužnice and its tributaries (roughly fifty-year flooddischarge). The progress of the flood was also affected by the heavy overflowing ofthe Sázava throughout the area, where peak discharges were reached with arecurrence interval of more than 50 years. The character of this flood differedmarkedly from a number of past floods by the fact that the peak discharges on watercourses did not reach, with the exception of upper sections, maximum values interms of n-year occurrence but the volumes of the flood waves were huge thanks togradual intensive melting of the snow cover at medium and upper altitudes.

Only a two-year to five-year discharge was recorded in the city of Prague on theVltava with a discharge of 1 500 m3/s not being exceeded; this is a limit for floodactivity to reach the third degree and related considerable restrictions in the runningof the city. Flood protect measures can protect the city till the discharge almost5 000 m3/s, but they restrict and complicate the operation not only in the centre oftown, but in all Prague. This was contributed to, to a great extent, by thetransformation effect of the Vltava Cascade, which was managed throughout thewinter considering the measured height of snow cover. This manner of handling andcontrol of the flood on lower courses below larger dams also influenced the progressof the flood on the Elbe downstream of the confluence with the Vltava, and therecurrence interval of the peak discharge did not reach 10 years. The fairlymoderate progress of the flood was a result of the co-operation of the controlcentres of individual basins, which influenced within their possibilities the times offlow of the peak discharge into the mouth of the Vltava. This handling also showedfavourably in neighbouring Germany, mainly in Dresden and other towns near theborder.

4.2. Influence on the Situation by Hydraulic Structures, Decisive HandlingOperations, Security Survey and Supervision

In connection with the course of the winter, water management staff began tolower water levels in the dam reservoirs of the Vltava Cascade sufficiently inadvance and to vacate parts of the storage spaces for potential spring floods as well.In view of the considerable snow cover even at medium altitudes it was also decidedto partly lower the level in the most significant water-supply reservoir, Želivka onthe Sázava, so that the supply of water was not threatened in quantity or quality.The prerequisite condition for this decision was a reliable forecasting service, andthus the certainty that the vacated spaces would be reliably filled.

203

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 203

Les interventions se déroulèrent dans un esprit de coopération mutuelle surl’ensemble des ouvrages hydrauliques de la cascade de la Vltava pendant la crue, afinque la capacité libre des retenues soit utilisée au maximum pour la transformation desaffluents de la crue. La plus grande influence fut exercée par les structureshydrauliques Lipno I et Orlík, qui ont une capacité de rétention réservée importante.Les interventions sur les ouvrages hydrauliques conduisirent à augmenterprogressivement l’écoulement jusqu’à ce qu’il atteignît le point culminant dans lessections inférieures des cours d’eau en aval des retenues, ce qui influençafavorablement le cours de l’onde de crue. Un débit d’écoulement inoffensif futmaintenu à l’aval des ouvrages hydrauliques de la cascade de la Vltava ; lesconséquences de la crue et les dégâts dus aux eaux ont de fait été réduits nonseulement sur la Vltava, mais aussi sur l’Elbe en République tchèque et en Allemagne.

Une situation d’exploitation normale fut maintenue sur tous les barragesmobiles de la voie navigable de la Vltava avant l’arrivée de la crue, et toutes lesopérations se déroulèrent conformément à la réglementation en vigueur. Après queles limites fixées dans les plans d’inondation furent atteintes, la navigation dans lavoie de navigation de la Vltava fut suspendue et, dans le cadre des mesures decontrôle des crues, les employés de Vltavy Povodi fermèrent quatre vannes de crue.Toutes ces structures furent actionnées en temps opportun et de manière fiable.

Lors de l’inondation de 2006, une surveillance de sécurité et des contrôlesfurent réalisées en continu sur les ouvrages hydrauliques, qui furent fortementsollicités dans le transfert des débits de crue. Ceci fut fait en fonction de l’évolutionde la situation hydrologique, en conformité avec les programmes en vigueur etsuivant les instructions en vigueur des responsables de la surveillance et descontrôles.. La période de plus haute charge des ouvrages hydrauliques dura cinq àdix jours ; les paramètres de dimensionnement ne furent toutefois ni atteints nidépassés en aucun endroit. Cependant, pour plusieurs structures, le niveaumaximum depuis leur construction a été atteint (par exemple: réservoird’approvisionnement en eau de Želivka). Les responsables de la surveillance et descontrôles menèrent, conformément à un accord rapide, des inspections de certainesstructures hydrauliques après la crue, en conformité avec la loi n° 254/2001 Coll. Surl’eau. Il a été indiqué que, pendant et après le passage de la crue, les ouvrageshydrauliques touchés par les inondations restèrent opérationnels et en bon état.

4.3. Activité des centres de contrôle et de gestion de l’eau et des commissions de crues

Les employés du centre de contrôle de gestion des eaux de la centrale PovodiVltava à Prague et des centres de contrôle régionaux de Plzen et Ceské Budejoviceparticipèrent au contrôle de la situation de crues. En fonction des prévisions de laCHMI et de l’évolution de la situation de la crue, des mesures furent prises afind’assurer une surveillance accrue de la situation hydrologique effective ; en mêmetemps, tout le personnel d’exploitation et les agents des ouvrages hydrauliquesfurent avertis de l’éventualité de l’apparition d’une situation de crue. Parallèlement,sur la base des prévisions de précipitations, de température, de la situationhydrologique et du niveau de remplissage des réservoirs individuels, des opérationsde manutention furent engagées sur les ouvrages hydrauliques de manière à utiliserau maximum leur volume libre. Puis, dans le courant de la crue, des informationsfurent reçues dans tous les centres de contrôle de Vltavy Povodi en provenance de

204

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 204

Handling operations were taking place in mutual co-operation on all thehydraulic structures of the Vltava Cascade during the flood in order that the freecapacity in the reservoirs was utilized to a maximum extent for the transformationof flood tributaries. The biggest influence was exerted by the hydraulic structuresLipno I and Orlík, which have a significant retention capacity reserved. Handlingoperations on the hydraulic structures led to the runoff being increased graduallyuntil it reached culmination in the lower sections of the courses below the reservoir,thereby favourably influencing the course of the flood wave. Harmless runoff waskept below the hydraulic structures of the Vltava Cascade and thus theconsequences of the flood and flood damage were reduced not only on the Vltavabut also on the Elbe in the Czech Republic and Germany.

A normal operating situation occurred on all movable weirs of the Vltavawaterway before the arrival of the flood, and all handling operations were takingplace according to valid handling regulations. After the limits determined in theflood plans were reached, navigation in the navigation route on the Vltava wasstopped and, as part of flood control measures, workers of Povodí Vltavy, státnípodnik closed four floodgates. All the weirs were tilted in a timely and reliablemanner.

During the flood of 2006, security survey and supervision was performedcontinuously on hydraulic structures that were highly stressed in transferring flooddischarges, in accordance with valid programmes of security survey and supervisionand according to the current instructions of chief workers of security survey andsupervision depending upon the development of the hydrological situation. Theperiod of the highest load of the hydraulic structures lasted five to ten days; thedesign parameters were neither reached nor exceeded in any of them. However, atseveral of them the maximum level for the period of their existence was reached (forexample: Želivka water-supply reservoir). Competent chief workers of securitysurvey and supervision conducted, according to an expeditious agreement, checkinspections at selected hydraulic structures after the flood in conformity withAct No. 254/2001 Coll., on water. It was stated that both during and after thepassage of the flood the hydraulic structures affected by the flood were operationaland in a safe condition.

4.3. Activity of Water-Management Control Centres and Flood Commissions

Workers of the central water-management control centre of Povodí Vltava inPrague and of regional control centres in Plzen and Ceské Budejovice participatedin the control of the flood situation. Based on the forecasts of the CHMI and theprogress of the flood situation, measures were taken for heightened monitoring ofthe current hydrological situation and, simultaneously, all operating staff andattendants of hydraulic structures were warned of the possibility of the occurrenceof a flood situation. Concurrently, on the basis of forecasts of precipitation,temperatures, hydrological situation and the level of filling of individual reservoirs,handling operations were commenced on hydraulic structures so as to utilize theirfree space to the maximum extent. Then in the course of the flood, information wasreceived at all control centres of Povodí Vltavy from the whole Vltava basin andinformation reports were issued daily on schedule, which were sent to flood control

205

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 205

l’ensemble du bassin de la Vltava. Des rapports d’information furent publiésquotidiennement selon un horaire et envoyés aux autorités de contrôle des crues etaux institutions administratives de l’État. Ces rapports d’information furentégalement publiés de façon continue sur le site Internet de Vltavy Povodi. Quelque103 rapports d’information réguliers furent émis au total durant la crue.

Après que le deuxième degré d’activité de crue fut atteint dans la plupart dessections de jaugeage, les commissions de crues des municipalités ayant unecompétence élargie commencèrent leur activité ; elles se saisirent du contrôle de lacrue dans chaque municipalité, permettant ainsi l’accélération et l’amélioration de lacommunication et de l’organisation de la sécurité durant le passage de la crue. Lapoursuite du développement des crues nécessita l’activation subséquente des quatrecommissions de crues des régions et la déclaration d’un état de danger pour leterritoire des régions de Bohême du Sud et de Bohême centrale. Des employés dePovodi Vltavy travaillèrent activement dans toutes les commissions de crues ; ilsfournirent la mise à jour des informations sur l’évolution de la situationhydrologique, ce qui aida les autorités de contrôle des crues à prévoir la situationdans les zones touchées.

Des valeurs de débits constamment mises à jour à certains profils individuelssur les cours d’eau et des données sur les niveaux dans les retenues gérées parPovodi Vltavy furent publiées sur le site Web de Povodi Vltavy. Dans le mêmetemps, Povodi Vltavy publia sur Internet à intervalles horaire les données les plusrécentes sur le niveau de l’eau dans les retenues d’eau principales de sonadministration. Par rapport aux inondations précédentes, seuls de rares échecs seproduisirent en mars 2006 dans l’observation continue des niveaux d’eau, grâcenotamment à des modifications apportées à la construction des stationshydrométriques après la crue de 2002 et à un changement dans la technologie detransfert des données (GSM, GPRS), en comparaison avec le transfert effectuéauparavant sur des lignes fixes.

La fourniture d’informations aux autorités de contrôle des crues, en particulierpar l’intermédiaire des représentants de Povodi Vltavy dans ces commissions, fitpartie intégrante du service d’information fourni par les centres de contrôle degestion des eaux. Un grand nombre de requêtes téléphoniques au sujet de lasituation de crue trouvèrent réponse non-stop 24 heures par jour, à la fois pour lesutilisateurs individuels de cours d’eau et pour le public en général.

Outre l’activité des centres de contrôle de gestion des eaux, la situation de lacrue fut surveillée et évaluée en permanence par le personnel d’exploitation desPovodi Vltavy, qui fut en cas de besoin à même de résoudre rapidement toutes lessituations qui se posèrent directement dans les zones touchées ; ces personnesfournirent des informations de terrain aux centres de contrôle et participèrentactivement à l’activité des autorités compétentes de contrôle des crues. En cas debesoin, les employés de Vltavy Povodi commencèrent immédiatement des travauxde sécurisation, ainsi que le requérait la situation des inondations.

Les décisions les plus importantes et complexes au cours de cette crue furentcelles concernant la gestion de l’exploitation sur les retenues de la cascade de laVltava, afin que le débit de 1 500 m3/s ne soit pas dépassé en ville de Prague. Ce débitest relativement inoffensif pour Prague. Atteindre ce débit, selon les plans de crues yrelatifs, commande la mise en œuvre d’importantes mesures de lutte contre les

206

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 206

authorities and state administration institutions. These information reports werecontinuously published also on the website of Povodí Vltavy, státní podnik.103 regular information reports were issued in total during the flood.

After 2nd degrees of flood activity were reached in most gauging sections, theflood commissions of municipalities with extended competence commenced activity;they took over control of the flood from individual municipalities, thereby enablingthe acceleration and improvement of communication and organization of securityworks during the passage of the flood. Further development of the flood situationrequired the subsequent activation of 4 flood commissions of regions and thedeclaration of a state of danger for the territory of the South Bohemian and CentralBohemian Regions. Working actively on all flood commissions were workers ofPovodí Vltavy, who provided up-to-date information on the development of thehydrological situation, which helped the flood control authorities foresee thesituation in affected areas.

Up-to-date values of the discharges in individual profiles on water courses anddata on the levels in reservoirs managed by Povodí Vltavy were published on thewebsite of Povodí Vltavy. At the same time, Povodí Vltavy was publishing on itswebsite current data on the water level in main water reservoirs in its administrationin 1-hour intervals. Compared to previous floods, only rare failures occurred in theMarch of 2006 in the continuous observation of water stages, namely thanks toconstruction modifications made to water stage gauging stations after the flood in2002 and a change in the data transfer technology (GSM, GPRS) in comparison withtransfer via fixed lines in the past.

The provision of information to flood control authorities, especially viarepresentatives of Povodí Vltavy on these commissions, was an integral part of theinformation service provided by water-management control centres. A greatnumber of phone queries about the flood situation were answered during non-stop24-hour service, both to individual users on water courses and to the public.

Besides the activity of water-management control centres, the flood situationwas also constantly monitored continuously and evaluated by the operating staff ofPovodí Vltavy, státní podnik, who when needed were promptly solving all situationsthat arose directly in the affected locations; they provided field information tocontrol centres and they became actively involved in the activity of the relevantflood control authorities. In case of need, workers of Povodí Vltavy immediatelystarted security works as required by the flood situation.

The most important and complicated decisions during this flood includedmaking decisions about handling operations on the reservoirs of the Vltava Cascadeleading to a discharge of 1 500 m3/s not being exceeded in the profile of the city ofPrague. This discharge is relatively harmless discharge for Prague. Reaching thisdischarge, according to relevant flood plans, starts the implementation of significant

207

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 207

inondations sur le territoire de la capitale – la construction d’un ensemble complexeet important de digues mobiles, l’interruption partielle du trafic, y compris lefonctionnement du métro dans la partie centrale de la ville, etc. Ces mesures peuventprotéger la ville jusqu’à un débit de près de 5 000 m3/s, mais elles limitent etcompliquent les opérations, non seulement dans le centre, mais dans toute la ville dePrague. Le raffinement de la prévision hydrologique et la possibilité de transformerl’inondation dans les volumes de rétention encore libres des retenues ont servi debase à ces décisions. Depuis que les autorités de contrôle des crues sur le coursinférieur de l’Elbe ont également été intéressées à ce que ce débit de la Vltava ne soitpas dépassé, une coopération étroite des autorités compétentes de contrôle des crueset d’autres unités du système de sauvetage intégré préside au processus de prise dedécision. S’il n’y avait pas eu de Cascade Vltava, le débit aurait en fait été de plus de2 000 m3/s au cours de cette inondation, qui aurait culminé plus tôt à Prague.

4.4. Impacts sur la population et dégâts dus à la crue

L’impact le plus tragique de la crue du printemps 2006 a été la perte de neufvies humaines ; il est nécessaire de préciser que la plupart de ces vies furent perduesen raison d’un manque humain de prudence et d’un excès d’audace. Encomparaison avec la perte de vies humaines lors des inondations de 2002, qui a fait19 victimes, et davantage encore en 1997, lorsque le nombre de victimes a atteint60 vies humaines, ces données sont sensiblement inférieures. Ceci est dû en partie àla plus petite importance de la zone et du point culminant de la crue, mais aussiincontestablement à une meilleure organisation des activités de toutes les unités dusystème de sauvetage intégré et aux instructions données aux habitants.L’évacuation de près de 200 municipalités était envisagée ; l’évacuation effective deshabitants eut lieu dans 85 municipalités, la plupart du temps uniquement danscertaines parties de celles-ci. Elles concernèrent 13 000 personnes.

La crue du printemps 2006 causa des dommages dont le montant global atteint,selon les estimations préliminaires, 200 millions d’euros, principalement dans ledomaine de l’agriculture, auquel la gestion de l’infrastructure hydraulique estattribuée. L’extension de l’inondation fut importante : elle frappa 799 communesdans sept régions, où il fut nécessaire de déclarer l’état de danger en vertu de la Loin° 240/2000 Coll. sur la gestion des crises. En vertu de la loi n° 12/2002 Coll. sur lesaides d’État à la reconstruction d’une zone touchée par une catastrophe naturelle ouautre, les ressources financières furent garanties pour la fourniture d’une aide d’Étatà la reconstruction de la zone touchée par les inondations. La structure desdommages fut diversifiée. Par rapport aux précédentes inondations catastrophiquesdes années 1997 et 2002, le parc immobilier fut touché dans une relativement faiblemesure (8,2 %). Dans l’ensemble, les plus gros dégâts furent enregistrés dans lesinfrastructures de transport (37,1 %) et dans la gestion de l’eau (24,6 %). La qualitéde l’eau dans les cours ou dans des réservoirs ne fut pas affectée.

5. ÉVALUATION DES CRUES, MESURES PROPOSÉES

L’évaluation finale du déroulement des inondations en mars 2006 et del’efficacité des activités des différentes entités de protection contre les inondationsest traitée par un rapport de synthèse sur les inondations en mars 2006. Le rapport

208

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 208

flood control measures in the territory of the capital – the construction of anintricate and large complex of mobile flood barriers, the partial interruption oftraffic including the operation of the metro in the central part of the city and thelike. These measures can protect the city till the discharge almost 5000 m3/s, but theyrestrict and complicate the operation not only in the centre of town, but in allPrague. The refinement of a hydrological forecast and the feasible possibility oftransforming the flood in the remaining free retention spaces of the reservoirsserved as a basis for this decision. Since flood control authorities on the lowercourse of the Elbe were also interested in this discharge in the Vltava not beingexceeded, closely interlinked co-operation of the relevant flood control authoritiesand other units of the integrated rescue system took place in the decision-makingprocess. The discharge is estimated more than 2 000 m3/s during this flood in case ofabsence Vltava Cascade with earlier culmination in Prague.

4.4. Impacts on the Population and Flood Damage

The most tragic impact of the 2006 spring flood was the loss of nine humanlives, even though it is necessary to state that most of these victims were lost due tohuman lack of caution and daring. In comparison with the loss of human lives as aresult of the floods in 2002, which claimed 19 victims, and in 1997, when the numberof victims reached 60 human lives, these data are substantially lower. This is givenpartly by the smaller area and culmination extent of the flood but also indisputablyby the better organization of activities of all units active in the sphere of anintegrated rescue system and by instructions given to the inhabitants. Theevacuation of around 200 municipalities was under consideration, the actualevacuation of inhabitants took place in 85 municipalities, mostly only in parts ofthese and it concerned 13 000 persons.

The 2006 spring flood caused damage, the overall amount of which reached,according to preliminary estimates, 200 million euro, mostly in the competence ofagriculture, under which water-management infrastructure also falls. The flood wasextensive as to area, it hit 799 municipalities and in seven regions it was necessary todeclare a state of danger under Act No. 240/2000 Coll., on crisis management.Under Act No. 12/2002 Coll., on state aid in the reconstruction of an area affectedby a natural or other disaster, financial resources were secured by this measure forthe provision of state aid in the reconstruction of the area affected by the flood. Thestructure of the damage was diverse. Compared to the previous disastrous floods inthe years 1997 and 2002, housing stock was hit to a relatively small extent (8.2%).Overall, the biggest damage was recorded in transport infrastructure (37.1%) and inwater management (24.6%). The quality of water in courses or in reservoirs was notaffected.

5. EVALUATION OF THE FLOOD, PROPOSEDMEASURES

The final evaluation of the course of the flood situation in March 2006 and theefficiency of the activities of individual flood protection entities is dealt with by asummary report on the flood in March 2006. The summary report on the flood was

209

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 209

de synthèse sur la crue fut rédigé dans les délais et limites prévus par la loi ; sastructure est décrite en général dans le chapitre 4) de ce résumé. En outre, unepublication sommaire, Jarní povoden 2006 v Ceské republice (« Le déluge duprintemps 2006 en République tchèque ») – auteur : l’Institut de RecherchesHydrauliques de Prague, de même qu’un certain nombre de rapports partiels etdivers matériels furent produits.

Une documentation détaillée de l’inondation fut réalisée et, compte tenu del’ampleur de cette inondation, un titre de subvention d’État fut décrété pourl’élimination des conséquences de la crue du printemps 2006 sur les ouvrages degestion des eaux. Divers travaux d’élimination des dégâts causés par la crue auxcours d’eau et aux ouvrages hydrauliques se poursuivirent jusqu’en 2008.

Les plus hauts niveaux d’eau atteints furent soigneusement documentésdirectement sur le terrain ; ils furent géodésiquement localisés et marqués à desendroits visibles, avec des tableaux permanents permettant une prise de consciencedes experts de la gestion des eaux et des résidents.

Des mesures proposant d’autres activités dans le domaine de la préventioncontre les crues sont présentées dans la conclusion du rapport de synthèse surl’inondation de mars 2006. En général, il est possible de dire que, après lesinondations catastrophiques de 1997 et 2002, un grand pas en avant a été fait dans ledomaine de la prévention des inondations, la protection et le système de sauvetageintégré. Aujourd’hui, de nombreuses mesures proposées sont encore en vigueur. Decelles-ci, les recommandations suivantes peuvent être extraites:

• continuer le programme à long terme de prévention en matière de protectioncontre les inondations et mener à bien la partie principale des mesuresstructurelles d’ici 2012 ;

• continuer les interventions visant à accroître les possibilités de retenir l’eausur un territoire, s’efforcer de changer la structure de l’utilisation de lopins deterrain aux endroits présentant les débits les plus élevés ;

• modifier l’utilisation des plaines alluviales, arrêter la construction dans ceszones ;

• augmenter encore sensiblement le rôle de l’aménagement du territoire et desrèglements de construction dans les plaines alluviales ;

• poursuivre l’exécution et la mise à jour des plans d’inondations desmunicipalités et des unités supérieures, se concentrer sur les endroitscritiques à la fois le long des cours d’eau et dans les villages / villes ;

• mettre à jour les règlements d’exploitation des ouvrages hydrauliques,rechercher les possibilités d’accroissement des volumes de rétention desretenues existantes, afin d’évaluer les possibilités d’exploitation permettant latransformation d’une onde de crue, même dans les étangs et les réservoirsd’approvisionnement en eau, à condition de préserver la qualité de l’eau et lacouverture des besoins en eau ;

• classer absolument la production d’électricité parmi les entités à protégercontre les inondations ;

• continuer à augmenter le degré de sécurité de l’interconnexion et lafonctionnalité des systèmes d’information entre toutes les unitésd’exploitation dans le système de protection contre les inondations ;

210

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 210

executed within the deadlines and to the extent provided by law, and its structure isdescribed in general in Chapter 4) hereof. In addition, a summary publication, Jarnípovoden 2006 v Ceské republice (“The 2006 Spring Flood in the Czech Republic”) –author: Water Research Institute of Prague, and a number of partial reports andmaterials were processed.

Detailed documentation of the flood damage was carried out, and in view ofthe extent of this flood a state grant title was approved for removal of theconsequences of the 2006 spring flood in water-management property. Works on theelimination of the flood damage to water courses and hydraulic structures maycontinue until 2008.

The highest levels reached were carefully documented directly in the terrain;they were geodetically surveyed and marked at visible places with permanentboards for the awareness of water management experts as well as the residents.

Listed at the conclusion of the summary report on the flood in March 2006 areproposed measures for further activity in the sphere of prevention against floods. Ingeneral, it is possible to say that a big step forward has been taken in the area offlood prevention, protection and integrated rescue system since the disastrous floodsof 1997 and 2002, and today a number of measures proposed then remains in force.From these, we extract:

• to continue in the long-term programme of prevention in protection againstfloods and to complete the main part of the structural measures by 2012;

• to continue with interventions leading to an increase in the retention of aterritory, to strive for a change in the structure of utilization of plots of landin locations with the highest runoff;

• to change the utilization of alluvial plains, to stop construction in these areas

• to be substantially further increasing the role of land-use planning andbuilding regulations in flood lands;

• to continue executing and updating flood plans of municipalities and higherunits, to focus on critical places both on a water course and in villages/towns;

• to update the handling regulations of hydraulic structures, to seekpossibilities of increasing the existing retention spaces of reservoirs, to assessthe possibilities of handling operations for the benefit of the transformationof a flood wave even on ponds and water-supply reservoirs on condition ofpreserving the quality and degree of meeting the demands for water;

• power must be clarified absolutely clearly among flood protection entities;

• to continue to increase the degree of security of the interconnection andfunctionality of information systems between all the units operating in theflood protection system;

211

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 211

• organiser des exercices réguliers d’inondation et la formation des participantsà la protection contre les inondations, utiliser les conclusions de ces séancesd’entraînement pour améliorer encore les activités dans ce domaine, afin delimiter le cumul des fonctions des participants à la protection contre lesinondations, qui conduit à une limitation de la célérité des activités ;

• étendre le système de surveillance de la sécurité et de contrôle des barragesimportants aux ouvrages hydrauliques plus petits, vérifier la capacité de leursorganes d’évacuation après une crue et procéder à des réhabilitations (sinécessaire) conduisant à augmenter la capacité et la sécurité des ouvrageshydrauliques après une crue ;

• travailler à l’amélioration des prévisions météorologique et hydrologique àlong terme, rechercher des méthodes pour améliorer les prévisions de débits,afin de permettre aux autorités de préparer à temps le contrôle des crues ;

• poursuivre la construction de nouvelles stations hydrométriques avec mesureautomatique et transmission en fonction des besoins des participants auservice des crues, faire usage d’Internet, de services mobiles et d’autresmoyens modernes d’information.

Un certain nombre d’institutions et d’organismes à vocation spéciale se sontimpliqués dans le système de lutte contre les inondations dans le cadre de la crue –les autorités de contrôle des crues des municipalités, des municipalités ayant unecompétence élargie, des régions, des employés des ministères, des administrateursde bassins, des administrateurs de cours d’eau, des propriétaires d’ouvrageshydrauliques, l’Institut hydrométéorologique tchèque, la brigade d’incendie et desecours, la police et l’armée de la République tchèque. Sur la base de cettecoopération large et bien conçue, le transfert universel et immédiat d’information aété réalisé, et les activités de sécurité ont pu être dirigées vers des endroitsspécifiques. Cela a conduit à limiter l’inondation de façon marquée et à réduire lesdégâts dus aux inondations sur les territoires de la République tchèque et de l’Étatvoisin. La transformation de la crue dans les retenues individuelles et le contrôlesystématique des débits s’en échappant fut, dans le cas d’une crue ce cette ampleur,un élément important dans le système de protection contre les inondations.

6. RÉFÉRENCES

Evaluation of the disastrous flood in August 2002 – Ministry of the Environment ofthe Czech Republic

Report on the flood in March 2006 – Povodí Vltavy, státní podnik (Vltava Basin,state enterprise)

The 2006 spring flood in the Czech Republic – TGM Water Research Institute –Prague

212

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 212

• to hold regular flood exercises and training of participants in floodprotection, to utilize the conclusions thereof for further improvement ofactivities in this area, to limit the accumulation of functions of floodprotection participants that leads to limitation of the expeditiousness of theactivities;

• to transfer the system of security survey and supervision at significant damsalso on the level of smaller hydraulic structures, to address the verification ofthe capacity of their outlet structures after a flood and to carry outrenovations (if needed) leading to the capacity and safety of hydraulicstructures after a flood being increased;

• to work on improving the long-range meteorological and hydrologicalforecast, to seek methods for improving forecasts of discharges with the aimof timely preparation of the flood control authorities;

• to continue building further gauging stations with automatic measuring andtransmission according to the needs of flood service participants, to make useof the internet, mobile services and other modern information means.

A number of institutions and special-purpose bodies became involved in theflood control system in the course of the flood – flood control authorities ofmunicipalities, of municipalities with extended competence, of regions; workers ofministries, basin administrators, administrators of water courses, owners ofhydraulic structures, the Czech Hydrometeorological Institute, the Fire and RescueBrigade, the Police of the Czech Republic, the Army of the Czech Republic. Basedon this broad, well-thought-out co-operation, the goal-directed and universaltransfer of current information was secured, and security activities being carried outwere directed to particular places. This led to the negative consequences of the floodbeing markedly restricted and to the flood damage in the territory of our state andthe neighbouring state being reduced. The transformation of the flood in individualreservoirs and the systematic control of flow from them was, in the case of a flood ofsuch an extent, a significant element in the flood protection system.

6. REFERENCES

Evaluation of the disastrous flood in August 2002 – Ministry of the Environment ofthe Czech Republic

Report on the flood in March 2006 – Povodí Vltavy, státní podnik (Vltava Basin,state enterprise)

The 2006 spring flood in the Czech Republic – TGM Water Research Institute –Prague

213

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 213

ANNEXE 2

ÉTUDE DE CAS

LA RIVIÈRE KITAKAMI AU JAPON

1. INTRODUCTION, Caractéristiques du bassin versant de Kitami

1.1. Caractéristiques topographiques

Le rivière Kitakami a sa source sur la montagne Kitakami, dans la préfectured’Iwate, dans le nord du Japon. La rivière coule du nord au sud en passant par lecentre de la préfecture d’Iwate et s’écoule depuis Kozenji au travers d’une gorgeétroite dans une plaine de la préfecture de Miyagi, comme le montre la Fig. 1. Lefleuve Kitakami, plus grand fleuve de la région de Tohoku, mesure 249 km de long;son bassin versant compte 10 150 km2.

Le bassin fluvial s’étend du nord au sud, selon une forme presque rectangulaire.Les affluents de différentes tailles forment un grand éventail alluvial sortant dezones montagneuses escarpées pour rejoindre la plaine. Le bassin de la rivière estriche en plantes vertes. Les forêts de montagne et les terres non cultivées occupent56,5 % du bassin ; combinés avec les champs cultivés et les pâturages, 77,5 % dubassin sont recouverts d’une végétation luxuriante.

214

Barrage GoshoBarrage de Shijushita

Barrage de Yuda

Barraged'Ishibuchi

Barrage de TaseJAPON

LégendeDiguesVilles principales

Bassin de Kitakami

Fig. 1Le basin versant de Kitakami

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 214

APPENDIX 2

CASE STUDY

THE KITAKAMI RIVER IN JAPAN

1. INTRODUCTION, Characteristics of Kitakami river basin

1.1. Topographic features

The Kitakami River has its source in the Kitakami mountain of IwatePrefecture in the northern part of Japan. The river runs from north to south throughcentral Iwate Prefecture and flows from Kozenji through a narrow gorge into a plainin Miyagi Prefecture as shown in Fig. 1. The Kitakami River is the largest river inthe Tohoku Region, measuring 249 km in length and 10 150 km2 in its river basinarea.

The river basin extends from north to south in an almost rectangular shape.The tributaries of various sizes form an extended alluvial fan where they emergefrom steep highland areas onto the plain. The river basin is rich in green plants.Mountain forests and uncultivated land occupy 56.5% of the basin and when this iscombined with cultivated fields and pastures, 77.5% of the basin is covered with richvegetation.

215

Fig. 1Kitakami River Basin

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 215

1.2. Climat

Le bassin versant de Kitakami possède un climat continental ou climat debassin, dans lequel les amplitudes thermiques diurne et annuelle sont très étendues.Par ailleurs, au pied de la chaîne montagneuse de l’ouest règne un climat neigeuxtypique des zones proches de la mer du Japon. Le bassin inférieur du fleuve dans lapréfecture de Miyagi a un climat océanique, plus frais en été et plus chaud en hiverque le bassin amont.

La caractéristique des précipitations dans le bassin est représentée par lamoyenne annuelle des précipitations (Fig. 2), qui indique que la zone de montagneest soumise à beaucoup de précipitations.

1.3. Caractéristiques économiques

Les activités économiques des préfectures d’Iwate et de Miyagi se concentrentbeaucoup dans le bassin de la rivière Kitakami, particulièrement dans la préfectured’Iwate.

Le bassin de la préfecture d’Iwate occupe 52 % de la superficie totale de lapréfecture, où sept grandes villes, dont Morioka, 18 villes et sept villages sont situés.Dans ce centre clé du commerce, 71 % de la population totale de la préfecture,82 % de la production totale de la préfecture et 84 % des ventes annuellespréfectorales sont concentrées. Le bassin de la préfecture de Miyagi occupe 35 % dela superficie totale de la préfecture, où se trouvent deux grandes villes, dontIshinomaki, 27 villes et un village. Quelque 24 % de la population totale de lapréfecture, 28 % de la production totale de la préfecture et de 5 % des ventesannuelles préfectorales sont concentrées dans cette région.

216

(Données 1976-2002, mm/année)

Fig. 2Carte des précipitations annuelles moyennes du bassin de Kitakami

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 216

1.2. Climate

The Kitakami River Basin has an inland or basin climate in which the diurnalrange as well as the annual temperature range are quite wide. On the other hand, atthe foot of the western mountain range, there is a snowy climate typical of areasnear the Sea of Japan. The lower river basin in Miyagi Prefecture has an oceanicclimate, cooler in summer and warmer in winter than the upstream basin.

The precipitation feature in the basin is shown as the mean annual precipitationin Fig. 2, indicating that the mountain area is subject to much precipitation.

1.3. Economic Features

The economic activities in Iwate prefecture and Miyagi prefecture concentratemuch in the Kitakami river basin. Such figure is intensively predominant in Iwateprefecture.

The basin in Iwate Prefecture occupies 52% of the total prefectural land area,where seven cities including Morioka City, 18 towns and seven villages are located.In this key center of commerce, 71% of the total prefectural population, 82% of thetotal prefectural shipment of products, and 84% of the annual prefectural sales areconcentrated. The basin in Miyagi Prefecture occupies 35% of the total prefecturalland area, where two cities including Ishinomaki City, 27 towns and one village arelocated. 24% of the total prefectural population, 28% of the total prefecturalshipment of products, and 5% of the annual prefectural sales are concentrated inthis area.

217

(Data of 1976-2002nmm/year)

Fig. 2Contour of mean annual precipitation in Kitakami Basin

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 217

2. PROBLÈMES DE CRUES

Le Tableau 1 indique que de nombreuses inondations se sont produites le longde la rivière Kitakami et ont causé d’énormes dégâts. En particulier, comme lemontre le Tableau 2, les typhons Catherine (en septembre 1947) et Ayion (enseptembre 1948) ont eu un impact dévastateur sur la population et l’économie de larégion de Tohoku (nord du Japon). À cette époque, des projets de contrôle de cruesincluant cinq grands barrages ont été lancés pour réduire le risque d’inondation dansla région.

218

Annéedecrue

CausePrécipitation de2 jours en mm

Débit observéen m3/s

Profondeur maximalede l’eau en m

NoteAmontdupontde

Meiji *

Zoneamontde

Kozenji

PontdeMeiji

KozenjiPontde

Meiji

Pontd’Asai

Pont deSakuragi

Kozenji

1910 Typhon 259 171 4 250* 5 800* 4.89 6.28 13.7Enregistrementmaximal pour lazone amont

1913 Typhon 145 163 2 650* 4 800* 4.01 6.43 14.67

1947 Typhon 170 186 3 030* 7 900* 4.52 6.87 6.25 16.89TyphonCatherine

1948 Typhon 107 159 1 940* 5 700* 3.54 5.52 6.36 14.89 Typhon Aion

1981 Typhon 145 152 1 530 4 750 2.23 4.72 5.1 12.51

1987Fronto-génèse

145 162 530 2 940 1.72 4.4 5.17 12.11

2002 Typhon 147 158 1 780 4 500 2.26 5.42 5.5 13.51

*) Les points mesurés sont indiqués sur la Fig. 3

Tableau 1Crues majeures historiques de la rivière Kitakami

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 218

2. FLOOD PROBLEMS

Table 1 indicates that many floods have occurred along the Kitakami River andhave caused enormous damage. Among all, as Table 2 shows, the CatherineTyphoon in September 1947 and the Ayion Typhoon in September 1948 had adevastating impact on the people and economy of the Tohoku Region (Northernpart of Japan). At that time, flood control projects including the five major damswere launched to reduce the danger from flooding in the region.

219

Yearof

incident

Cause2 Days

precipitationin mm

Observeddischargein m3/s

MaximumWater depth in m

NoteUpstreamarea ofMeijibridge *

Upstreamarea ofKozenji

Meijibridge

KozenjiMeijibridge

Asaibridge

Sakuragibridge

Kozenji

1910 Typhoon 259 171 4 250* 5 800* 4.89 6.28 13.7Maximumrecord atupstream area

1913 Typhoon 145 163 2 650* 4 800* 4.01 6.43 14.67

1947 Typhoon 170 186 3 030* 7 900* 4.52 6.87 6.25 16.89Catherinetyphoon

1948 Typhoon 107 159 1 940* 5 700* 3.54 5.52 6.36 14.89 Aion typhoon

1981 Typhoon 145 152 1 530 4 750 2.23 4.72 5.1 12.51

1987Fronto-genesis

145 162 530 2 940 1.72 4.4 5.17 12.11

2002 Typhoon 147 158 1 780 4 500 2.26 5.42 5.5 13.51

*) Measured points are indicated in Fig. 3

Table 1Historical major Floods in Kitakami River

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 219

3. SOLUTION ADOPTÉE DE GESTION DES CRUES

Le projet de contrôle des crues de la rivière Kitakami prévoit de réduire ledébit de pointe estimé de la crue à Kozenji, situé dans la partie médiane de larivière. Il devra ainsi passer de 13 000 m3/s à un débit de projet de 8 500 m3/s, enrégulant 2 600 m3/s dans le groupe des barrages amont et 1 900 m3/s dans le bassinretardateur d’Ichinoseki. Les cinq barrages principaux prendront une grand partdans ce programme. Cette idée est illustrée à la Fig. 3. Les caractéristiques des cinqbarrages pour la réduction des crues de la rivière Kitakami sont présentées dans leTableau 3.

220

Typhon Nombre de morts, Dégâts estimésdisparus et blessés (mio USD)

1947/9 3 659 683(typhon Catherine)

1948/9 1 203 933(typhon Ayion)

Tableau 2Flood damages in Kitakami basin

Paci

fic

ocea

n

Fig. 3Programme de contrôle de rivière sur la rivière Kitakami (unité : m3/s)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 220

3. ADOPTED FLOODMANAGEMENT SOLUTION

The Kitakami River flood control project is planned to reduce the estimatedflood peak flow volume at Kozenji, located in the middle part of the river, of13 000 m3/s to the design flood discharge of 8 500 m3/s by regulating 2 600 m3/s at thegroup of upstream dams and 1 900 m3/s at the Ichinoseki Retarding Basin. The fivemajor dams take a big part in this program. This idea is illustrated in Fig. 3. Thefeatures of the fives dams for the flood mitigation in the Kitakami River aretabulated in Table 3.

221

Strike of Typhoon Number of the dead, Estimated Damagesthe missing and the injured (M US$)

1947/9 3659 683(Catherin typhoon)

1948/9 1203 933(Aion typhoon)

Table 2Flood damages in Kitakami basin

Paci

fic

ocea

n

Fig. 3River control program in Kitakami River (unit: m3/sec)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 221

4. OBSERVATION DE LAMISE ŒUVRE EFFECTIVE DE LA SOLUTION

4.1. Bénéfices pour la crue de septembre 1947 – Cas virtuel

Les bénéfices apportés par les cinq barrages ont été évalués avec l’hypothèseque le typhon Catherine de septembre 1947, qui causa les pires inondations, se soitdéroulé dans les conditions actuelles de répartition des biens et de position desbarrages.

En comparant les scénarios dans la préfecture d’Iwate avec et sans les cinqbarrages, la réduction des dégâts a été estimée à environ 2 900 ha dans la zoneinondée, 4 800 maisons inondées et un montant total des dommages de 500 milliardsde yens (4,1 milliards USD) (Fig. 4 and Fig. 5).

Dans le cas de Morioka (Fig. 5), capitale de la préfecture d’Iwate, la réductiondes dégâts a été estimée à environ 150 ha dans la zone inondée, 1 700 maisonsinondées et un montant total des dommages de 110 milliards de yens (0,9 milliardsUSD). On estime que deux barrages de contrôle de crue (Shijushida et Gosho)pourraient faire baisser le niveau de pointe de l’eau d’environ 100 cm au droit dupont Meiji à Morioka, sur la rivière Kitakami (Fig. 4).

222

Nom du barrage Ishibuchi Tase Yuda Shijushita Gosho

Bassin Kitakami Kitakami Kitakami Kitakami Kitakami

Nom des rivières Izawa Sarugaishi Toga Kitakami Shizukuishi

Type de barrage CFRD PG VA PG/TE PG/ER

Surface de drainage (km2) 154 740 583 1 196 635

Hauteur du barrage (m) 53 81.5 89.5 50 52.5

Longueur de la crête (m) 345 320 264.9 480 327

Volume du barrage (m3) 411 300 420 000 379 900 PG : 29 000 PG : 220 000TE : 92 150 ER : 980 000

Surface de la retenue (km2) 1.1 6 6.3 3.9 6.4

Volume total de la retenue mio m3 16.15 145.5 114.16 47.1 65

Capacité de contrôle de crue mio m3 5.6 84.5 77.81 33.9 40

Débit de projet m3/s 1200 2700 2200 1350 2450

Débit de réglage m3/s 300 2200 1800 650 1250

Puissance installée MW 14.6 27 (1) 37.6 15.1 13

(2) 15.5

Année de mise en service 1953 1954 1964 1968 1981

Table 3Caractéristiques des cinq barrages principaux du bassin de Kitakami

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:36 Page 222

4. OBSERVATION OF THE ACTUAL OPERATION OF THE SOLUTION

4.1. Benefits on the September 1947 flood – Virtual case

The benefits of the five dams were evaluated on the assumption that theCatherine Typhoon of September 1947, which caused the worst flooding, occurredunder current conditions of asset distribution and levee placement.

By comparing scenarios in Iwate Prefecture with and without the five dams, thedamage reduction was estimated at approximately 2 900 ha of the area inundated,4,800 houses flooded and total damage amount to 500 billion yen (4.1 billion US$)(Fig. 4 and Fig. 5).

In the case of Morioka City (Fig. 5), the capital city of Iwate Prefecture, thedamage reduction was estimated at roughly 150 ha of the area inundated,1 700 houses flooded and total damage amount to 110 billion yen (0.9 billion US$),where it is estimated that two flood control dams (Shijushida Dam and Gosho Dam)could lower the peak water level by about 100 cm at the point of Meiji Bridge inMorioka City in the main Kitakami River (Fig. 4).

223

Name of dams Ishibuchi Tase Yuda Shijushita Gosho

Basin Kitakami Kitakami Kitakami Kitakami Kitakami

Name of rivers Izawa Sarugaishi Toga Kitakami Shizukuishi

Dam type CFRD PG VA PG/TE PG/ER

Drainage area (km2) 154 740 583 1 196 635

Height of dams (m) 53 81.5 89.5 50 52.5

Crest length (m) 345 320 264.9 480 327

Dam volume (m3) 411 300 420 000 379 900 PG : 29 000 PG : 220 000TE : 92 150 ER : 980 000

Reservoir area (km2) 1.1 6 6.3 3.9 6.4

Total storage volume mio m3 16.15 145.5 114.16 47.1 65

Capacity of flood control mio m3 5.6 84.5 77.81 33.9 40

Design discharge m3/s 1200 2700 2200 1350 2450

Regulation discharge m3/s 300 2200 1800 650 1250

Power generation MW 14.6 27 (1) 37.6 15.1 13

(2) 15.5

Year of completion 1953 1954 1964 1968 1981

Table 3Features of five major dams in Kitakami basin

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 223

224

Légende

Zone e�ectivement inondée par le typhon de 1947 sans barragesZone inondée simulée avec 5 barrages

Barrage de Shijusita

Barrage de Gosho

Fig. 4Zone inondée à Morioka avec et sans cinq barrages durant le typhon de septembre 1947

446

7163+

2874

297

5489

1726

0

2000

4000

6000

8000

10000

% ' +Zone inondée Maisons inondée Dégâts dus à

l'inondation(100 moi yen)

Sans les 5 barrages Avec les 5 barrages

(10000m2 )

8846

17625

10859

5958

12871

5956

0

5000

10000

15000

20000


l'inondation(100 moi yen)


(10000m2 )

b) Morioka

Fig. 5Dégâts dus au typhon de septembre 1947

a) Iwate prefecture

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 224

225

Legend

Actual inudated area on 1947 typhoon without 5 damsSimulated inudated area with 5 dams

Shijusita dam

Gosho dam

Fig. 4Area Inundated in Morioka City with and without 5 dams on the September 1947 typhoon

446

7163+

2874

297

5489

1726

0

2000

4000

6000

8000

10000

% ' +Inundated area Inundated

housesDamage due to the

Inundated(100 million yen)

Without the five major-dam With the five major-dam

(10000m2 )

8846

17625

10859

5958

12871

5956

0

5000

10000

15000

20000


housesDamage due to the

Inundated(100 million yen)


(10000m2 )

b) Morioka city

Fig. 5Damage due to the typhoon on Sep. 1947

a) Iwate prefecture

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 225

4.2. BÉNÉFICES POUR LA CRUE DE JUILLET 2002 – CAS EFFECTIF

Lors des pluies torrentielles provoquées en juillet 2002 par le typhon n° 6, lesstations de jaugeage principales situées dans la partie amont de la rivière Kitakamienregistrèrent que le niveau d’eau avait dépassé la cote d’alerte. Une comparaisonde l’inondation dans la préfecture d’Iwate avec et sans les cinq barrages a permisd’estimer une réduction des dégâts d’environ 2 900 ha dans la zone inondée,5 900 maisons inondées et un montant total des dommages de 280 milliards de yens(2,3 milliards USD) (Fig. 6 et 7). Pour Morioka, la réduction des dégâts a étéestimée à environ 140 ha inondés, 1 700 maisons inondées et un montant total desdommages de 50 milliards de yens (0,4 milliard USD) (Fig. 6). On estime que lecontrôle de la crue dû à deux barrages (Shijushida et Gosho) aurait abaissé le niveaude pointe de l’eau d’environ 140 cm au pont de Meiji, sur la rivière Kitakami (Fig. 7et 8).

Dans cette situation, il est estimé que le contrôle de la crue réalisé à quatrebarrages (Shijushida, Gosho, Tase et Yuda) aurait abaissé le niveau de pointe del’eau d’environ 50 cm au pont de Sakuragi (à Mizusawa), sur la rivière Kitakami.Sans l’atténuation de la crue offerte par ces barrages, comme indiqué sur la Fig. 9, lecomplexe industriel de Mizusawa, situé en aval du pont de Sakuragi, aurait souffertd’inondations encore plus marquées.

226

155

1777

528

18 29 160

500

1000

1500

2000


l'inondation(100 moi yen)(10000m2 )


4853

6760

3533

1925893 718

0

2000

4000

6000

8000

10000


l'inondation(100 moi yen)(10000m2 )


b) Morioka

Fig. 6Dégâts dus au typhon de juillet 2002

a) Iwate prefecture

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 226

4.2. BENEFITS ON THE JULY 2002 FLOOD – ACTUAL CASE

As a result of torrential rain brought about in July 2002 by Typhoon No. 6,major gauging stations located in the upstream area of the Kitakami River recordedthat the water level had risen above the warning stage. When a comparison wasmade of flooding in Iwate Prefecture with and without the five dams, the damagereduction was estimated at roughly 2 900 ha of the area inundated, 5 900 housesflooded and total damage amount to 280 billion yen (2.3 billion US$) (Fig. 6 andFig. 7). For Morioka City, the damage reduction was estimated at roughly 140 hainundated, 1 700 houses flooded and total damage amount to 50 billion yen(0.4billion US$) (Fig. 6), where it is estimated that flood control at two dams(Shijushida Dam and Gosho Dam) had lowered the peak water level by about140cm at the point of Meiji Bridge in the main Kitakami River (Fig. 7 and Fig. 8).

In this situation, it is estimated that flood control at four dams (Shijushida,Gosho, Tase and Yuda Dams) had lowered the peak water level by about 50 cm atthe point of Sakuragi Bridge (Mizusawa City) in the main Kitakami River. Withoutdam-aided flood mitigation, as Fig. 9 indicates, the Mizusawa industrial complexlocated downstream from Sakuragi Bridge would be expected to suffer from moreextensive inundation.

227

155

1777

528

18 29 160

500

1000

1500

2000


housesDamage due the

Inundated(100 million yen)(10000m2 )


4853

6760

3533

1925893 718

0

2000

4000

6000

8000

10000


housesDamage due the

Inundated(100 million yen)(10000m2 )


b) Morioka

Fig. 6Damage due to the Typhoon on July 2002

a) Iwate prefecture

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 227

228

Légende

Zone inondée simulée sans les 5 barragesZone inondée par le typhon de 2002 avec 5 barrages

Barrage de Shijushita

Barrage de Gosho

Fig. 7Inondation à Morioka

durant la crue de juillet 2002

+

Fig. 8Enregistrements de contrôle de la crue de juillet 2002

a) Barrage de Shijusita b) Barrage de Gosho

+

))))

Complexe industriel de Mitzusawa

LÉGENDE

Zone inondée simulée avec 5 barragesZone inondée durant le typhon de 2002

a) Zone inondée avec et sans barragesBarrage d'Ishibuchi

c) situation détailléeb) photo de dégâts dus à la crue

Complexe industriel de Mitzusawa

Barrage d'Ishibuchi

Kitakami R.

Pont de Sakuragi

LÉGENDESe référer à la %gureci-dessous

Fig. 9Situation inondée du complexe industriel de Mizusawa

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 228

229

LegendActual inudated area on 2002 typhoon with 5 damsSimulated inudated area without 5 dams

Shijusita dam

Gosho dam

Fig. 7Inundation at Moriaka City

in July 2002 Flood

+

Fig. 8Flood control records in July 2002 Flood

a) Shijushita dam b) Gosho dam

+

))))

Mitzusawa industrial complex

a) Area inandated with and without dams

c) Detaild situationb) Picture of damages due to the !ood

Ishibuchi dam

Kitakami R.

Sakuragi Bridge

LEGENDRefer tothe upper "gure

Ishibuchi dam

Mitzusawa industrial complex

Actual inundated area on 2002 typhoonLEGEND

Simulated inunated area without 5 dams

Fig. 9Inundated situation of Mizusawa industrial complex

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 229

4.3. Tendance de la répartition des biens dans le bassin

Le contrôle de la crue par les cinq grands barrages prévient et atténue lesdommages dus aux inondations, ce qui contribue à la croissance de la population, enaméliorant la sécurité régionale et en favorisant une utilisation efficace des terres.

Dans ce chapitre, une comparaison est faite entre une zone d’inondation qui n’apas encore bénéficié des installations de contrôle de crues incluant les cinq grandsbarrages destinés à maîtriser la crue de projet et une zone de non-inondation qui apu être créée grâce aux cinq barrages de contrôle des crues. L’accent est mis ici surla manière dont la répartition des biens a changé dans la région de non-inondation,grâce au développement créée par les cinq grands barrages. Comme le montre laFig. 10, la valeur des biens a augmenté de façon constante dans la zone protégée parles cinq grands barrages. La valeur de 2001 est près de 4,3 plus élevée que celle de1976. Le taux de croissance des biens est particulièrement remarquable aprèsl’achèvement du barrage de Gosho en 1981.

4.4. Utilisation avancée du terrain grâce à l’amélioration du contrôle des crues

Afin de clarifier la façon dont l’utilisation des terres a changé aprèsl’achèvement des cinq grands barrages sur la rivière Kitakami, les zones inondéespar le typhon Catherine en septembre 1947, le typhon n° 15 en août 1981 et letyphon n° 6 en juillet 2002 ont été comparés pour les terrains situés à proximitéMorioka en 1970 et 2000. Dans les zones où les inondations sont considérées commeayant été réduites en raison de l’assistance apportée dans le contrôle des crues parles barrages et le chenal de la rivière, des projets de développement urbain ont étélancés et ont favorisé l’utilisation avancée des terres.

230

0

3

4

Année

Avec 5 barrages Sans 5 barragesDév

elop

pem

ent r

elat

ifde

lava

leur

des

bien

spa

r rap

port

à19

76

1981

:ach

èvem

entd

ude

rnie

rgr

and

barr

age

deG

osho

Fig. 10Développement des biens dans le bassin de Kitakami

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 230

4.3. Trend of asset distribution in the basin

Flood control by the five major dams prevents and mitigates flood damage,which contributes to population growth by enhancing regional safety and bypromoting effective land use.

In this section, a comparison is made between an inundation area which doesnot yet have the benefit of flood control facilities including the five major damsagainst design flood and a non-inundation area which was created after all by thefive flood control dams. The focus here is placed on how asset distribution haschanged in the non-inundation area thanks to the development created by the fivemajor dams. The area supported by the five major dams has steadily increased thevalue of its assets, as shown in Fig. 10. The value in 2001 increased nearly 4.3 timesfrom 1976. The growth rate of assets is particularly remarkable after the completionof the Gosho Dam in 1981.

4.4. Advanced Land Utilization Associated with the Improvement in Flood Control

To clarify how land use has changed after the completion of the five majordams in the Kitakami River, areas inundated by the Catherine Typhoon inSeptember 1947, Typhoon No. 15 in August 1981 and Typhoon No. 6 in July 2002were compared with lands near Morioka as of 1970 and 2000. In areas whereflooding is considered to have been reduced as a result of dam-aided flood controland river channel, urban development projects have been launched and havepromoted advanced land use.

231

0

3

4

Year

With 5 dams Without 5 damsDev

elop

ing

ofth

eas

set i

nth

esc

alin

gfa

ctor

toth

eva

lue

of19

76

1981

,Com

plet

ition

ofth

ela

stm

ajor

dam

ofG

osho

Fig. 10Developing in Property in Kitakami basin

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 231

5. CONCLUSIONS

Comme indiqué plus haut, afin que le Japon puisse maintenir sondéveloppement économique dans une zone alluviale de mousson, il n’y a pas d’autrechoix que de faire un usage intensif des plaines inondables. À la base, la sécuritéassurée dans le contrôle des crues grâce à la construction de barrages etl’amélioration des canaux de rivière est inévitable. Le fait que de nombreuses villesont grandi le long de la rivière Kitakami, où des activités économiques viables sesont développées, donne un bon exemple des avantages quantifiables des barragessur le contrôle des crues.

232

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 232

5. CONCLUSIONS

As stated earlier, in order for Japan to maintain its economic development in amonsoon alluvial zone, there is no choice other than to make an intensive use offlood plains. As its foundation, the assured safety of flood control through theconstruction of dams and river channel improvement is inevitable. The fact thatmany cities have grown up along the Kitakami River where viable economicactivities are being carried out gives a good example of the quantifiable benefits ofdams on flood control.

233

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 233

ANNEXE 3

ÉTUDE DE CAS

LE BARRAGE D’ALWAHDAAUMAROC

1. INTRODUCTION

Le bassin versant de la rivière Sebou au Maroc draine le versant sud desmontagnes du Rif et les pentes nord-ouest du Moyen Atlas. Ces montagnesentourent la plaine de Rharb qui, en forme d’amphithéâtre, s’ouvre vers l’océanAtlantique. Les différences d’altitude des deux chaînes de montagnes ont uneinfluence remarquable sur l’allure des débits des rivières.

Ce sont en fait les valeurs élevées des pentes et des précipitations qui ont forméla région torrentielle des montagnes du Rif. En conséquence, les inondationsprovenant de cette région étaient dans le passé régulièrement à l’origined’inondations dans la plaine du Rharb, car le cours inférieur du fleuve Seboudébordait de ses rives pendant la période des crues, causant ainsi des dommages àl’agriculture, aux infrastructures, etc.

234

Fig. 11Le basin de la rivière Sebou, au Maroc

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 234

APPENDIX 3

ÉTUDE DE CAS

THE ALWAHDADAM IN MOROCCO

1. INTRODUCTION

The catchment of the River Sebou in Morocco drains the south slope of the RifMountains and the North West slopes of the Middle Atlas. These mountainssurround the Rharb-Plain, in the shape of an amphitheater, opening towards theAtlantic Ocean. The height differences in the two mountains ranges have aremarkable influence on the discharges pattern of the rivers.

It is in fact the slopes and large precipitation figures which have made atorrential region of the Rif Mountains. Consequently, the floods originating fromthis region regularly in the past were causing inundations in the Rharb Plain as theLower Sebou River was spilling over its banks during the flood period thus causingdamages to agriculture, infrastructure etc.

235

Fig. 11Sebou river basin in Morocco

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 235

Cette rivière, qui serpente à travers la plaine, permet d’écouler la plus grandepartie des eaux de ruissellement du bassin versant. Ces masses d’eau atteignent laplaine du Rharb sur le côté est, à la confluence des principaux affluents d’Ouerrhaet du Moyen Sebou, qui forment alors le Bas Sebou. Les volumes d’eau arrivant icis’écoulent à la mer par l’intermédiaire de Bas Sebou.

2. LE PROBLÈME DES CRUES

2.1. Importance des crues

Les volumes de crue passant la confluence varient entre un demi et six milliardsde mètres cubes (0,5 à 6 km3), et la zone inondée par suite de débordement de rivede ces crues pourrait être aussi grande que 200 000 ha. Au cours de la période 1933-1983 (c’est à dire pendant 51 ans), au moins 43 inondations se sont produites, quicausèrent des débordements de l’ordre de 13,5 milliards de m3.

L’eau quittait le fleuve aux points les plus bas des rives ; ces endroits ayant étécréés au fil du temps. Ensuite, l’eau s’écoulait à travers la plaine et entrait à nouveaudans le Bas Sebou au nord de la ville de Kénitra. Le passage étroit de la plaine versla mer rendant cependant difficile l’écoulement des masses d’eau ayant débordé, larégion située immédiatement au nord de Kénitra restait sous l’eau pendant unelongue période.

La crue de janvier 1970, qui a dépassé en ampleur toutes celles connues jusqu’àcette date et a causé des dommages considérables à la fois à l’agriculture et àl’infrastructure de développement socio-économique de la plaine, a conduit leGouvernement du Maroc à entreprendre une étude des mesures de contrôle descrues dans la plaine du Gharb.

2.2. Dommages observés

Bien que, comme indiqué ci-dessus, 43 crues causant des inondations aient étéobservées pendant une période d’environ 50 ans 1, seules les observations de dégâtsrelatives aux inondations plus récentes, à savoir celles de 1963, 1969, 1970 et 1971,ont été disponibles pour l’équipe d’étude.

Afin de rendre possible une approximation systématique des dégâts, unedistinction a été faite entre les cinq catégories essentiellement différentes de dégâts :

a) dégâts agricoles : ce sont les dégâts causés à l’agriculture et à l’élevage, ainsique les résultant du déplacement de l’alignement des rives ;

b) dégâts sociaux : les dégâts causés aux logements, aux ustensiles et meublesdes ménages aux stocks familiaux de céréales et aux diverses infrastructuressociales ;

c) dégâts causés à l’infrastructure : les dégâts causés au système de voiesferrées, au port de Kénitra et au réseau routier ;

236

1 Certaines années, plus d’une crue causèrent des inondations.

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 236

This river, which meanders through the Plain, serves as a means of transport forthe greater part of the runoff from the catchment. These water masses enter theRharb Plain on the East side, at the confluence of the main tributaries Ouerrha andMiddle Sebou, which from then form the Lower Sebou. The water volumes arrivinghere, flow to the sea through this Lower Sebou.

2. THE FLOOD PROBLEM

2.1. Flood Magnitudes

The flood volumes passing the confluence used to vary between half and sixbillion cubic metres (0.5 to 6 km3), and the area inundated by bank overspills fromthese floods could be as large as 200 000 ha. During the period 1933-1983 (i.e. during51 years) not less than 43 floods occurred which, altogether caused bank overspillsin the order of 13.5 billion m3.

The water left the river at the lowest spots in the banks; these spots having beencreated in the course of time. Then, the overspilled water flowed across the Plainand re-entered into the Lower Sebou North of the town of Kénitra. The narrowoutlet of the Plain towards the sea precluded however the easy discharge of theoverspilled water masses and as a result the region immediately north of Kénitrawould stay underwater during a long time.

The flood of January 1970 which in magnitude exceeded all those known untilthat date and which caused considerable damage both to the agriculture and to thesocio-economic infra-structure of the Plain, led the Government of Morocco toinitiate a study for flood control measures in the Rharb plain.

2.2. Observed damages

Though, as stated above, 43 floods causing inundations have been observedduring a period of some 50 years 1, observations of damages were only available tothe study team for the more recent floods, i.e those of 1963, 1969, 1970 and 1971.

In order to make a systematic approximation of the damages possible, adistinction was made between five essentially different categories of damages:

a) agricultural damages: these are the damages caused to the agriculture andstock-farming and the damages as a result of shifting bank lines;

b) social damages:. the damages caused to housing, furniture and householdutensils, family stocks of cereals and the various social facilities;

c) damages to the infrastructure: the damages to the rail way system, to thePort of Kénitra and to the road system;

237

1 In some of these years more than one flood occurred causing inundations.

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 237

d) dégâts à l’équipement d’irrigation : les dégâts causés au système d’irrigationet de drainage, à la mise à niveau des terrains, à l’équipement des servicesagricoles, de l’électricité et des la mise à niveau des terrains, à l’équipementdes services agricoles, de l’électricité et des télécommunications, etc. ;

e) dégâts divers : c’est la valeur ajoutée non agricole qui est perdue à la suitedes inondations et qui ne peut ni être compensée ni récupérée plus tard.

L’analyse des dégâts dans les différentes catégories a été effectuée en utilisantun certain nombre de données, les plus importantes étant les cartes des inondationssurvenues au cours des quatre années mentionnées ci-dessus. Ces graphiquesmontrent la durée des inondations. Cela était particulièrement important pour lesdégâts agricoles qui, dans une large mesure, ont été déterminés par la durée del’inondation. Grâce à l’introduction d’un modèle de la plaine avec lequell’inondation a été simulée, il a finalement été possible d’établir des relations entre,d’une part, le volume ayant débordé dans la plaine pour une crue historique et,d’autre part, les dégâts pour chacune des cinq catégories.

2.3. Relation avec l’utilisation des terres (passé, présent, avenir)

Le Gouvernement marocain développe la plaine fertile du Gharb par phases,en irrigant en fin de compte 212 000 ha de terres. La première phase dedéveloppement de l’irrigation, couvrant 43 000 ha, faisait partie d’une zone irriguéepar les eaux de l’oued Sebou, qui sont contrôlées par le barrage Idriss I construit surl’un de ses affluents, la rivière Inaouène. Le premier secteur irrigué fut mis enservice en 1972.

Ce projet a été étudié entre 1963 et 1968 par une mission FAO –Gouvernement marocain appelée le « Projet Sebou ». Durant la première phase dedéveloppement, les coûts du contrôle des crues ne furent pas considérés commeéconomiquement justifiés. Un tel contrôle de crues fut, en fin de compte, fourni enpartie par le troisième barrage et réservoir principal du bassin versant, le barrageM’Jara (maintenant appelé barrage Al Wahda), qui finit par être construit sur larivière Ouerrha pendant les phases suivantes du développement de l’irrigation.

Lors de l’étude des mesures de contrôle de crues initiées après l’inondation de1970, il a été établi que l’utilisation future des terres (cultures irriguées renduespossible par l’infrastructure d’irrigation) se traduirait par une augmentationconsidérable des dégâts durant des inondations. Par conséquent, les courbes dedégâts établies sur la base des crues historiques et portant sur la situation « sansprojet d’irrigation » furent développées plus avant, afin de refléter les dégâts lors decertaines années de référence futures, lorsque l’irrigation aurait été mis en œuvre àun degré plus ou moins avancé. Cela signifierait que, par exemple, si une crue dutype connu 1970 aurait lieu, les dégâts en l’an de référence 1976 serait connus(Fig. 12).

238

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 238

d) damages to the irrigation equipment: damages to the irrigation and drainagesystem, to the levelling of the land, to agricultural service equipment, to theelectricity and telecommunications system, etc.;

e) miscellaneous damages: this is the non-agricultural value added which is lostas a result of the floods and which cannot either be compensated orrecovered later.

The analysis of the damages in the different categories was carried out using acertain number of data, the most important of which were the charts of the floods inthe four years mentioned above. These charts showed the duration of the floodings.This was particularly important for the agricultural damages which, to a large extentwere determined by the duration of the flooding. Through the introduction of amodel of the plain in which the inundation was simulated, it was ultimately possibleto establish relationships between, on the one hand, the volume of bank overspill inthe plain for a historical flood and, on the other, the damages for each of the fivecategories.

2.3. Relation to land use (past, present and future)

The Moroccan Government is developing the fertile Rharb plain in phases byirrigating ultimately 212 000 ha of the land. The first phase of irrigationdevelopment, covering 43 000 ha, was part of an area irrigated by the waters of theriver Sebou, which are controlled by the Idriss I dam constructed on one of itstributaries, the river Inaouoène. The first irrigated sector came into operation in1972.

This project was studied between 1963 and 1968 by an F.A.0. - MoroccanGovernment Mission called the “Sebou Project”. For the first phase ofdevelopment, the costs of flood control were not considered to be economicallyjustified. Such flood control would, anyhow, be provided in part by the third maindam and reservoir in the catchment, the M’Jara dam, (now called Al Wahda dam)which ultimately would be constructed on the River Ouerrha during followingphases of the irrigation development.

During the study for flood control measures, initiated after the flood of 1970, itwas established that the future land use (i.e irrigated crops made possible byirrigation infrastructure) would result in a considerable increase in damages duringfloods. Therefore, the damage curves, established on the basis of historical floodsand bearing on the situation “without irrigation project” were further developed inorder to reflect the damage in certain future reference years when the irrigationwould have been implemented to a lesser or greater degree. This would, f.i., meanthat, if a flood of the known type 1970 would occur the damage in the reference year1976 would be known (Fig. 12).

239

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 239

2.4. Impacts environnementaux

Comme on le verra au chapitre 3, au cours des années 1970, des étudesapprofondies furent réalisées sur le problème des inondations et la manière de lerésoudre. À cette époque, cependant, les études d’impacts environnementauxn’étaient pas encore chose courante. En fait, ce n’est qu’environ 15 ans plus tard,lorsque la construction des ouvrages d’irrigation dans la plaine du Gharb était déjàtrès avancée, qu’une étude d’impact environnemental fut réalisée au sujet dubarrage multi-usage M’Jara, apte en grande partie à résoudre le problème desinondations dans la plaine du Gharb (NEDECO et al, 1991). Ce rapport complet« Étude d’impact du barrage M’Jara sur l’environnement, juin 1991 » ne discutecependant pas les impacts environnementaux des inondations antérieures dans laplaine du Gharb.

3. LA SOLUTION ADOPTÉE DE GESTION DES CRUES

3.1. Courte discussion de solutions possibles

L’étude sur le contrôle des crues, initiée par le Gouvernement du Maroc en1971, fut réalisée en deux phases au cours d’une période de trois ans 2.

240

Fig. 12Courbes de dégâts pour des années de référence sélectionnées comme fonction du débordement

2 Voir NEDECO (1973) et NEDECO (1975)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 240

2.4. Environmental impacts

As will be seen in Chapter 3, during the early seventies comprehensive studieswere made about the flooding problem and how it could be solved. At that time,however, a study on environmental impacts was not yet standard. In fact only some15 years later, when the irrigation works in the Rharb Plain were already quiteadvanced a study was made about the environmental impact of the multipuposeM’Jara dam which would largely solve the flooding problem in the Rharb Plain(NEDECO et al, 1991). This comprehensive report “Étude d’impact du barrageM’Jara sur l’environnement, juin 1991” does, however, not discuss theenvironmental impacts of the earlier floodings in the Rharb Plain.

3. THE ADOPTED FLOODMANAGEMENT SOLUTION

3.1. Short discussion of possible solutions

The flood control study, initiated by the Government of Morocco in 1971, wascarried out in two phases during a period of 3 years 2.

241

Fig. 12Damage curves for selected reference years as a function of bank overspill

2 See NEDECO (1973) and NEDECO (1975)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 241

Pendant la première phase de l’étude (Mission 1), il a été examiné quellesmesures pourraient être prises pour prévenir les inondations, quel serait leur coût etleur efficacité (les dégâts évités). Afin de quantifier les deux paramètres coûts etbénéfices, des études ont été menées sur les différents aspects du phénomèneinondation, toujours en tenant compte aussi bien de la situation sans protectionqu’avec protection contre les inondations.

Au cours de la deuxième phase de l’étude (Mission 2), trois systèmes possiblesde protection contre les crues, formulés au cours de la Mission 1, ont été étudiés auniveau de la faisabilité. Chacun de ces trois systèmes se compose d’un certainnombre d’éléments de protection, qui sont à leur tour composés d’ouvrages de géniecivil (canaux, digues, déversoirs, barrages, digues, etc.). Les aménagements et leursprincipaux éléments sont les suivants:

Aménagement-I

− protection immédiate contre les crues des premiers secteurs d’irrigation aumoyen de digues latérales ;

− barrage de M’Jara (aujourd’hui Al Wahda), à étudier pour différentsvolumes de retenue et dates d’achèvement ;

− digue du Bas Sebou.

Aménagement-II

− protection immédiate contre les crues, ainsi qu’elle a été définie ci-dessus ;− canal de dérivation (by-pass) ayant une capacité de décharge limitée, sur larive gauche du Bas Sebou ;

− barrage de M’Jara (volume 1 500 hm3), à des fins d’irrigation seulement.

Aménagement-III

− protection immédiate contre les crues, ainsi que définie ci-dessus ;

− canal de dérivation (by-pass) à grande capacité d’écoulement coupant àtravers la bande de dunes de l’océan Atlantique;

Il est à noter que le barrage et la retenue de M’Jara furent dimensionnés poursatisfaire les besoins en irrigation des travaux de développement agricole de laplaine du Gharb (barrage et retenue de d’un volume de 1 500 hm3), ce qui, en fait,pourrait être considéré comme une situation de départ pour les aménagements I etII.

Outre la protection immédiate contre les crues, qui était en fait une mesureintermédiaire ne protégeant que la première phase du développement de l’irrigation(43 000 ha), tous les aménagements avaient en commun deux principes de contrôledes crues :

− le stockage par l’intermédiaire de l’agrandissement de la retenue prévue enamont du barrage de M’Jara, et

− la capacité d’évacuation accrue du système fluvial en aval, par le creusementde canaux de dérivation (by-pass) ou par la construction de digues latéralesle long du Bas Sebou.

242

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 242

During the first phase (Mission 1) of the Study it was investigated whichmeasures could be taken against inundations, what would be their cost and theireffectiveness (the avoided damages). In order to quantify the two parameters costsand benefits, studies were made of the various aspects of the inundationphenomenon, always taking into account as well the situation without protection asthat with protection against flooding.

During the second phase (Mission 2) of the Study three possible floodprotection schemes, formulated during Mission 1, were studied on feasibility level.Each of these three flood protection schemes consists of a number of protectionelements which in turn are composed of civil engineering works (channels,embankments, spillways, weirs, dams, etc.). The schemes and their main elementsare as follows:

Scheme-I

− immediate flood protection of the first irrigation sectors by means of floodembankments;

− M’Jara (now Al Wahda) dam, to be studied for various reservoir volumesand completion dates;

− embankment of the Lower Sebou.

Scheme-II

− immediate flood protection as defined above;

− diversion channel (by-pass), having a limited discharge capacity, on the leftbank of the Lower Sebou;

− M’Jara dam (volume 1500 hm3) for irrigation purposes only.

Scheme-III

− immediate flood protection as defined above;

− diversion channel (by-pass), with a large discharge capacity and cuttingthrough the strip of dunes to the Atlantic Ocean;

It is noted that the M’Jara dam and reservoir sized for satisfying the irrigationneeds of the agricultural development works for the Rharb plain (M’Jara dam andreservoir having a volume of 1 500 hm3) in fact could be considered as a givensituation for schemes I and II.

Apart from the Immediate flood protection, which was in fact an intermediatemeasure protecting only the first phase of the planned irrigation development(43 000 HA), all schemes had two flood control principles in common:

− storage by means of enlarging the planned reservoir behind the M’Jara dam;and

− increased discharge capacity of the downstream river system by, either,creating diversion (bypass) channels or by constructing flood embankmentsalong the Lower Sebou.

243

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 243

Dans ce cas particulier, seule la combinaison de la capacité de stockage et del’écoulement accru se traduirait par une protection optimale contre les crues : 90 à95 % des débordements originaux disparaîtraient, tandis que les simulationsrévélèrent que, des 43 crues ayant causé des inondations pendant la période de 1933à 1983, seules les trois plus grandes pourraient encore causer (de manièreconsidérablement réduite) des inondations.

3.2. La solution adoptée et sa philosophie

Dans les années qui ont suivi les études susmentionnées de contrôle de crues, ila finalement été décidé de renoncer à la plupart des mesures de protectionimmédiate, de même qu’aux digues le long du Bas Sebou, mais de créer en lieu etplace une retenue beaucoup plus grande que prévue initialement en amont dubarrage de M’Jara 3.

Le barrage d’Al Wahda est un barrage polyvalent qui, à part l’eau pourl’irrigation (son unique objectif initial) peut maintenant également fournir de l’eaupotable et industrielle, de l’électricité et le contrôle de la plupart des cruesprovenant de l’oued Ouerrha. En tant que tel, le barrage a sans aucun doute fournila solution la plus avantageuse en termes d’économie de contrôle de crues pour laplaine du Gharb. Il ne peut toutefois pas contrôler toutes les crues 4; ceci est enpartie dû à la forme et à la taille énorme des crues, qui requièrent du stockage et dela capacité d’écoulement pour réaliser leur – presque complet – contrôle. Parailleurs, les crues proviennent aussi pour une partie de l’oued Haut Sebou et decertains affluents moins importants en aval du barrage d’Al Wahda.

En termes de capacité de stockage: même avec un stockage de crues de l’ordrede 2 750 hm3, un certain débit relâché pendant les crues est toujours nécessaire, carla plus grande crue enregistrée (1970) eut un volume de 4 039 hm3 sur le site deM’Jara.

3.3. Description de la solution

3.3.1. Structures physiques

Le barrage en remblai d’AI Wahda (88 m de haut) sur la rivière Ouerrha,affluent de la rivière Sebou, fut mis en service en 1996 5.

244

3 Dans le premier projet (EDF 1966), le réservoir avait un volume de 1 500 hm3 et étaitdestiné uniquement à l’irrigation. Mais il était déjà envisagé alors de : (a) partager une partiedu volume d’irrigation (1 100 hm3) avec le contrôle des crues (400 hm3) ; (b) ajouter 570 hm3

au-dessous du niveau de remplissage maximum pour le contrôle des crues et, finalement, (c)considérer une surcharge de crue de 570 hm3. De cette manière, un volume de stockage decrue de 1 680 hm3 fut créé. Après ceci, des études de crues furent réalisées (Sofrelec et al.(1970) et NEDECO (1975)), qui accrurent le volume de stockage de crues à 2 080 hm3 et levolume total de la retenue à 3 050 hm3. Finalement, il est utile de savoir que le barrage d’AlWahda, tel que complété en 1990, peut stocker 3 730 hm3 d’eau.4 Voir Fig. 6 dans le chapitre 3 du texte principal.5 Voir HP&D (1997).

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 244

In this particular case only the combination of storage and increased dischargecapacity would result in an optimum protection against floods: 90 to 95 % of theoriginal bank overspills would be annihilated while simulations learnt that from the43 floods causing flooding during the period 1933 – 1983 only the three largest oneswould still cause (considerably reduced) inundations.

3.2. The adopted solution and the philosophy behind it

In the years following the aforementioned flood control studies it wasultimately decided to skip most of the Immediate Protection as well as the floodembankments along the Lower Sebou but create instead a much larger reservoirbehind M’Jara dam than originally planned 3.

Al Wahda dam is a multipurpose dam which, apart from water for irrigation (itsoriginal single purpose) now also can supply drinking and industrial water,electricity and control most of the floods originating from the river Ouerrha. Assuch the dam has provided no doubt the most beneficial solution in terms of floodcontrol economics for the Rharb plain but it cannot control all floods. This is partlydue to the shape and the enormous size of the floods 4 which require storage as wellas discharge capacity for exercising (nearly complete) control. Moreover, floodsoriginate also for a part from the river Haut Sebou and from some less importanttributaries downstream of Al Wahda dam.

In terms of storage capacity: Even with a flood storage in the order of2 750 hm3 a certain discharge during floods is still required because the highest floodon record (1970) had a volume 4 039 hm3 at M’Jara site.

3.3. Description of the solution

3.3.1. Physical structures

The 88 m-high AI Wahda embankment dam on the Ouerrha River, a tributaryof the Sebou River, was commissioned in 1996 5.

245

3 In the first designs (EdF (1966)) the reservoir had a volume of 1500 hm3 and its purposewas solely irrigation. But it was already contemplated at that time: (a) to share part (400 hm3)of the irrigation storage (1 100 hm3) with that for flood control, (b) to add another 510 hm3

below full supply level for flood control and, finally, (c) to take into account a flood surchargeof 570 hm3. Thus an overall flood storage of 1,680 hm3 was created. After the flood of 1970studies were made (Sofrelec et al (1970) and NEDECO (1975) which increased the floodstorage to 2 080 hm3 and the overall storage of the reservoir to 3 050 hm3. Finally, it isworthwhile to know that Al Wahda dam, as completed in 1996, can store 3 730 hm3. Powergeneration was foreseen in all alternatives to a lesser or greater extent.4 See figure 3-1 in Chapter 3 of main text.5 See HP&D (1997).

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 245

AI Wahda, à 60 km de la ville de Fès, comprend une digue en terre zonée etune digue en forme de selle de 30 m de haut, séparées par un bloc comprenant desouvrages auxiliaires en béton armé. Le barrage a 2 600 m de longueur (y compris ladigue-selle), un volume de 26,4 mio m3, et retient une retenue d’une capacité destockage de 3,73 km3. Propriété conjointe de l’Office des Eaux du ministère desTravaux publics et du Bureau National de l’Electricité du Ministère de la productiond’électricité, il est le plus grand barrage du Maroc et le deuxième en Afrique, aprèsle haut barrage d’Assouan en Égypte.

Les travaux annexes comprennent :− un déversoir équipé de six vannes radiales, conçues pour réduire la crue deprojet de 20 000 m3/s à 13 300 m3/s en hautes eaux ;

− des ouvrages de prise d’eau et un tunnel ;− un évacuateur de fond, et ;− une centrale abritant trois groupes Francis de 82,5 MW, avec un débitnominal de 150 m3/s, qui opèrera sous une chute de 62 m à 143 tours parminute

Les principaux objectifs de l’aménagement polyvalent d’AI Wahda sont lessuivants:

− la protection de la plaine du Gharb contre de graves inondations ;− la fourniture d’environ 1 100 hm3 d’eau par an pour l’irrigation d’environ100 000 ha dans la plaine du Gharb et la vallée inférieure de l’oued Ouerrha ;

− la production de 400 GWh d’électricité par an, et ;− le transfert de plus de 600 hm3 d’eau vers le sud du Maroc, où de sévèrespénuries d’eau sont prévues pour l’avenir, notamment dans le grand districturbain de Casablanca.

3.3.2. Mode d’exploitation

En raison de son caractère polyvalent, le mode de fonctionnement doit suivrecertaines règles afin de satisfaire autant que possible les différents objectifs(section 3.3.1). En outre, le barrage d’Al Wahda doit être utilisé conjointement avecdivers autres barrages et tunnels dans le bassin du Sebou. L’exploitation est effectuéeen utilisant un modèle de simulation comprenant l’ensemble de ces structures 6.

Le mode de fonctionnement du barrage d’Al Wahda est régi, d’une part, par lesdébits et déversements en tenant compte (a) des exigences des différents utilisateursde l’eau, (b) des volumes relâchés d’autres barrages et (c) de la capacitéd’évacuation du Bas Sebou, et d’autre part du stockage découlant du volumedisponible et des règles d’exploitation, comme le montre la Fig. 14. C’est enparticulier la variation saisonnière sur l’année des volumes réservés au stockage descrues et à l’irrigation qui permet un fonctionnement efficace au bénéfice de toutesles parties 7.

246

6 Voir Sbihi et al (1978).7 Voir Sbihi et al (1976).

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 246

AI Wahda, 60 km from the town of Fes, comprises a zoned earthfill dam and a30 m-high saddle dyke, separated by a block comprising reinforced concreteancillary works. The dam is 2 600 m long (including the saddle dyke), has a volumeof 26.4 x 106 m3, and impounds a reservoir with a storage capacity of 3.73 km3.Jointly owned by the Water Board of the Ministry of Public Works and the NationalElectricity Bureau of the Ministry for Power Generation, it is Morocco’s largestdam, and the second largest in Africa after High Aswan dam in Egypt.

The ancillary works comprise:− a spillway equipped with six radial gates, designed to reduce the design floodof 20 000 m3/s down to 13 300 m3/s at high water level;

− intake works and a tunnel;− a bottom outlet; and,− a powerplant housing three 82.5 MW Francis units, with a rated discharge of150 m3/s, which will operate under a head of 62 m, at 143 rpm.

The main objectives of the multipurpose AI Wahda scheme are:

− protection of the Rharb plain from severe flooding;− provision of about 1 100 h m3 of water per year for the irrigation of about100 000 ha in the Rharb plain and lower Ouerrha valley;

− the production of 400 GWh/year of electricity; and,− the transfer of more than 600 hm3 of water to southern Morocco, wheresevere water shortages are predicted for the future, particularly in the greaterurban district of Casablanca.

3.3.2. Operating mode

Because of its multipurpose function the mode of operation has to followcertain rules in order to satisfy the different objectives (Section 3.3.1) as much aspossible. Moreover, Al Wahda dam must be operated jointly with various otherdams and tunnels in the Sebou basin. The operation is carried out using a simulationmodel comprising all these structures 6.

The operation mode of Al Wahda dam is governed, on the one hand, bydischarges and spillings taking into account (a) water requirements of various users,(b) release from other dams and (c) discharge capacity of the Lower Sebou and, onthe other, by storage following from pool and rule curves as shown in Fig. 3. It is inparticular the seasonal variation during the year of the volume of the pools reservedfor flood storage and irrigation which enables an efficient operation to the benefit ofall parties 7.

247

6 See Sbihi et al (1978).7 See Sbihi et al (1976).

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 247

Le volume destiné à la production électrique au-dessous de la courbe depuissance est réservé pour la production d’électricité de pointe pendant les moisd’hiver (en années sèches utilisées en novembre et durant la première moitié dedécembre). Lorsque le volume de stockage tombe au dessous de la courbe decouverture, la fourniture d’eau d’irrigation est réduite d’une quantitéprédéterminée. Ceci présuppose que les pertes de distribution peuvent être réduiteslorsque les volumes de stockage sont inférieurs à la normale. Sauf pendant les fortescrues, le volume d’eau n’est pas autorisé à s’élever au-dessus de la courbe decontrôle des crues. Le volume de crue, variable selon les saisons, est réservé pour lecontrôle des crues.

4. OBSERVATION DE L’EXPLOITATION EFFECTIVE DE LA SOLUTION

Déjà dans l’année suivant sa mise en service, le barrage d’Al Wahda a été enmesure d’empêcher l’inondation de la plaine du Gharb. Ceci est illustré dans laFig. 14 et le Tableau 4.

Dans le Tableau 4, une comparaison est faite entre la crue de 1995-1996 (sansstockage des eaux de crues dans le réservoir d’Al Wahda) et celle de 1996-1997(avec stockage des eaux de crue dans cette retenue).

248

Fig. 13Courbes de volumes et de règles

Fig. 14Stockage de la crue de décembre 1996 dans la retenue d’Al Wahda, Maroc

(source: Benabdelfadel, 2003)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 248

The power pool below the power curve is reserved for peak power generationduring the winter months (in dry years used in November and the first half ofDecember). When the volume in storage fails below the hedging curve, irrigationsupply is decreased by a predetermined amount (fixed run input). This assumes thatdistribution losses can be reduced when storages are below normal. Except duringhigh floods the water volume is not allowed to rise above the flood control curve.The seasonally variable flood pool is reserved for flood control.

4. OBSERVATION OF ACTUAL OPERATION OF THE SOLUTION

Already within one year after its commissioning Al Wahda dam was able toprevent inundation of the Rharb plain. This is illustrated in Fig. 14 and in Table 4.

In Table 1 a comparison is made between the flood of 1995-1996 (withoutstorage of flood waters in the Al Wahda reservoir) and the flood of 1996-1997 (withstorage of flood waters in the reservoir).

249

Fig. 13Pools and rules curves

Fig. 14Storage of the flood of December 1996 in the Al Wahda reservoir, Morocco

(source: Benabdelfadel, 2003)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 249

5. CONCLUSION

Selon une étude récente (Akalay et al, 2007), la fonction de contrôle des crues àAl Wahda résulte en une diminution annuelle moyenne de dégâts de 200 millions dedirhams (27 millions de dollars). En moyenne, les débordements sont réduits de plusde 90 %.

De la Fig. 14, il s’ensuit que, à part le stockage de crues, une certaine capacitéd’écoulement dans le Bas Sebou est essentielle pour atteindre cet objectif. Il y acependant deux raisons pour lesquelles la capacité d’écoulement réelle est plusfaible que prévue initialement. Tout d’abord les digues de crues prévues le long duBas Sebou, qui permettraient une capacité minimale de 2 200 m3/s n’ont jamais étéconstruites 9. Cette décision a été motivée par la capacité de stockage du barraged’Al Wahda, qui est maintenant beaucoup plus importante que prévue initialement.Pourtant, une capacité d’écoulement du Bas Sebou entre 1 500 et 2 000 m3/s estconsidérée comme souhaitable.

Dans les études de maîtrise des crues des années soixante-dix, la capacité de larivière à pleine charge (sans digues latérales) a été estimée être de l’ordre de 1 600 à1 800 m3/s. Mais cette situation n’existe plus. Les petits barrages construits dans leBas-Sebou dans les années quatre vingt pour extraire l’eau pour l’irrigation (parpompage), combinés avec les apports latéraux incontrôlés de matériaux de diversaffluents riches en sédiments en aval des grands barrages ont entraîné unensablement local du lit du fleuve. En fait, il semblerait que, localement, la capacitéd’écoulement est inférieure à 1 000 m3/s ! 10

250

Tableau 4Régulation de crue par le barrage d’Al Wahda 8

Débit de pointeVolume Volume Surface

Année[m3/s]

décrue de débordement inondée[million m3] [million m3] [ha]

1995/1996 3 700 3 900 1 450 150 000

1996/1997 5 300 3500 17 6 000

8 Information reçue du président du Comité Marocain des Grands Barrages (CMGB).9 Voir NEDECO (1978).10 Voir NEDECO (1978).

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 250

5. CONCLUSION

According to a recent paper (Akalay et al, 2007), the flood control function ofAl Wahda results in an average annual decrease in damages of 200 million Dirham(US$ 27 million). On average, bank overspills are reduced by more than 90%.

From Fig. 14 it follows that, apart from flood storage, a certain dischargecapacity of the Lower Sebou is vital to reach this goal. There are however tworeasons why the actual discharge capacity is lower than originally foreseen. First ofall the planned flood embankments along the Lower Sebou which would enable aminimum discharge capacity of 2 200 m3/s were never constructed 9. This decisionwas prompted by the storage capacity of Al Wahda dam which is now much largerthan originally foreseen. Still, a discharge capacity of the Lower Sebou between1 500 and 2 000 m3/s is considered desirable.

Now, during the flood control studies in the seventies the capacity at bankfulstage (without flood embankments) was found to be in the order of 1 600 to1 800 m3/s. But this situation does not any longer exist. The weirs built in the LowerSebou in the eighties to extract water for irrigation (by means of pumping) togetherwith the uncontrolled sediment-rich lateral inflow from various tributariesdownstream of the large dams have led to local silting up of the river bed. In fact itwould appear that, locally, the discharge capacity is now less than 1 000 m3/s ! 10

251

Table 4Flood regulation by Al Wahda dam 8

Peak dischargeFlood Volume Area

Year[m3/s]

volume of bank flooded[million m3] [million m3] [ha]

1995/1996 3 700 3 900 1 450 150 000

1996/1997 5 300 3500 17 6 000

8 Information received from the president of the Moroccan Committee on Large dams(CMGB).9 See NEDECO (1978).10 See NEDECO (1997).

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 251

6. RÉFÉRENCES

B. AKALAY (2007) and K. EL GHOMARI, “The role of Al Wahda dam in Hydropowerand Water Resources Management” Proceedings ICOLD Symposium DamSafety Management, Role of State, etc, St. Petersburg 2007.

H. BENABDELFADEL (2003), “Protection contre les inondations, Expériencemarocaine” presentation at ICID workshop on Floods, Montpellier, October2003.

EDF (1966), Électricité de France, « Aménagement du Bassin du Sebou, Barrage deM’Jara sur l’Oued Ouerrha », juin 1966.

HP&D (1997), “Africa’s second largest dam inaugurated in Morocco”, Hydropowerand Dams, Issue 2, 1997.

NEDECO (1973), « Étude des Mesures de Protection contre de Inondations dans laPlaine du Rharb, Maroc » (Final Report, Mission 1), The Hague, 1973.

NEDECO (1975), “Flood control study, Rharb Plain, Morocco”, (Final Report,Mission 2), The Hague, 1975.

NEDECO (1978), « Endiguement du Bas Sebou » (avant-projet detaillé), TheHague, décembre 1978

NEDECO et al. (1991), « Étude d’impact du barrage M’jara sur l’environnement »,juin 1991

NEDECO (1997), « État actuel de la lutte contre les inondations et actions à entamer», février 1997.

M. SBIHI (1976) et R.A. BUNING, “Practical applications of systems analysis inreservoir sizing”, Water Power and Dam Construction, Ocober 1976.

M. SBIHI (1978), R.A. BUNING and H.K.A. ROTERMUNDT, “A simulation model forwater resources development planning in the Sebou River Basin in Morocco”,Proceedings Intern. Conf. on Water Resources Engineering, Bangkok, January1978

SOFRELEC - COYNE et BELLIER (1970), « Barrage de M’Jara, Ecrêtement des crues.Note sur les études préliminaires concernant la cote du barrage, etc. », mai 1970

252

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 252

6. REFERENCES

B. AKALAY (2007) and K. El Ghomari, “The role of Al Wahda dam in Hydropowerand Water Resources Management” Proceedings ICOLD Symposium DamSafety Management, Role of State, etc’, St. Petersburg 2007.

H. BENABDELFADEL (2003), “Protection contre les inondations, Expériencemarocaine” presentation at ICID workshop on Floods, Montpellier, October2003.

EdF (1966) Électricité de France, « Aménagement du Bassin du Sebou, Barrage deM’Jara sur l’Oued Ouerrha », juin 1966.

HP&D (1997), “Africa’s second largest dam inaugurated in Morocco”, Hydropowerand Dams, Issue 2, 1997.

NEDECO (1973), “Étude des Mesures de Protection contre de Inondations dans laPlaine du Rharb, Maroc” (Final Report, Mission 1), The Hague, 1973.

NEDECO (1975), “Flood control study, Rharb Plain, Morocco”, (Final Report,Mission 2), The Hague, 1975.

NEDECO (1978), « Endiguement du Bas Sebou » (avant-projet detaillé), TheHague, décembre 1978

NEDECO et al. (1991), « Étude d’impact du barrage M’jara sur l’environnement »,juin 1991

NEDECO (1997), « État actuel de la lutte contre les inondations et actions à entamer», février 1997.

M. SBIHI (1976) and R.A. BUNING, “Practical applications of systems analysis inreservoir sizing”, Water Power and Dam Construction, Ocober 1976.

M. SBIHI (1978), R.A. BUNING and H.K.A. ROTERMUNDT, “A simulation model forwater resources development planning in the Sebou River Basin in Morocco”,Proceedings Intern. Conf. on Water Resources Engineering, Bangkok, January1978

SOFRELEC - COYNE and BELLIER (1970), « Barrage de M’Jara, Ecrêtement des crues.Note sur les études préliminaires concernant la cote du barrage, etc. », mai 1970

253

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 253

ANNEXE 4

ÉTUDE DE CAS

EXPLOITATION COORDONNÉE DE RETENUES EN VUEDE LIMITATION DU DÉBIT DE POINTE (VALAIS, SUISSE)

1. INTRODUCTION

Les réservoirs artificiels sont en général exploités indépendamment les uns desautres, surtout s’ils ne se trouvent pas sur le même cours d’eau. En particulier lorsde fortes crues, chaque exploitant cherche avant tout à protéger ses propresinstallations. Il conduit l’exploitation dans les limites fixées par sa concession ou sonrèglement interne, sans considération pour les éventuels dégâts que ses décisionspourraient contribuer à causer à l’aval. Or, si plusieurs aménagements se trouventdans le même bassin versant, l’addition des conséquences de décisions prisesindépendamment peut se révéler préjudiciable à la sécurité du tronçon de coursd’eau commun situé à l’aval de toutes les retenues.

La vallée du Rhône supérieur, située en amont du lac Léman (Suisse) estcaractérisée par un caractère fortement alpin. Le fleuve traverse le canton du Valaistel une épine dorsale, sur laquelle viennent se greffer quantité d’affluents sur lesdeux rives. Presque tous les torrents principaux ont été interrompus par des grandsbarrages et des retenues artificielles d’altitude permettant de stocker les eauxestivales pour le turbinage d’hiver. Ces réservoirs servaient initialementexclusivement à la production d’énergie électrique d’aménagements à haute chute.Une étude a été faite, qui conclut à l’intérêt réel de coordonner leur exploitation encas de sévère événement hydrologique. Le but ultime visé est la réduction du débitde pointe et des dégâts aux endroits critiques de plaine.

2. SITUATION EN VALAIS

Le bassin versant du Rhône à son embouchure dans le Léman couvre unesurface de plus de 5 000 km2. Les onze réservoirs artificiels les plus importants duValais forment quant à eux un volume total de 1 200 mio m3, qui contrôle le 21 %des apports du Rhône à la Porte du Scex, endroit de référence situé non loin de sonembouchure dans le Léman (Fig. 15). Ces retenues sont d’ordinaire remplies àenviron 94% lorsque commence la saison de turbinage hivernal. Les conditionsmétéorologiques générales ayant changé depuis le temps de leur construction, lesgrandes crues d’été ont fait place à des événements plus tardifs, qui surviennentmalheureusement justement en fin de saison d’accumulation.

Le débit moyen du Rhône à la Porte du Scex se monte à 180 m3/s. La présencedes retenues artificielles n’a pas changé ce débit, mais sa variabilité, notamment encas de périodes hydrologiques fortement marquées (crues, sécheresses). Ainsi, la

254

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 254

APPENDIX 4

CASE STUDY

COORDINATED RESERVOIR OPERATION (VALAIS,SWITZERLAND)

1. INTRODUCTION

Artificial reservoirs are in general operated independently from one another,especially if they are not located on the same river. During heavy floods, everyoperator seeks before all to protect its own installations. It conducts the operationwithin the limits fixed by its concession or its internal rules, without greatconsideration to the possible damages its decisions may cause downstream.However, if several schemes are in the same watershed, the addition of theconsequences of independent decisions may prove detrimental to the safety of thecommon river stretch situated downstream of all reservoirs.

The upper Rhone valley, situated upstream of the lake Geneva (Switzerland) ischaracterized by a strongly alpine pattern. The river crosses the canton Valais like abackbone, draining numerous tributaries on both sides. Almost all main torrentshave been harnessed by high dams and artificial reservoirs, allowing summer watersto be stored for the winter energy production. Initially these reservoirs servedexclusively the production of electrical energy in high head power plants. A studyhas been carried out at the onset of the years 2000’s, which concludes to the realinterest of coordinating their operation in the occurrence of a severe hydrologicalevent. The ultimate goal is the reduction of the peak discharge and of the damagesat critical plain locations.

2. SITUATION IN VALAIS

The Rhone watershed at its confluence in the Lake Geneva covers an area ofover 5 000 km2. The eleven most important artificial reservoirs of Valais form a totalretention volume of 1 200 mio m3, which controls 21% of the Rhone supply at thePorte du Scex, a reference section located nearby its confluence into Lake Geneva(Fig. 15). The reservoirs are on average filled up to ca. 94% at the beginning of thecold season. The prevailing meteorological conditions having evolved since theirconstruction time, the large summer floods gave way to later events, whichunfortunately occur just at the end of the filling period.

The mean discharge of the Rhone at Porte du Scex amounts to 180 m3/s. Thepresence of artificial reservoirs has not changed this discharge but its variability,especially considering pronounced hydrological periods (floods, droughts). This

255

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 255

crue millénale à la Porte du Scex se monte maintenant à 2 120 m3/s. Ces chiffrespeuvent être mis en regard de la capacité totale de turbinage des onzeaménagements principaux, qui est de 350 m3/s.

Trois crues exceptionnelles, en 1987, 1993 et 2000, ont causé d’importantsdégâts dans la plaine. Bien que les deux dernières aient eu lieu alors que lesréservoirs étaient pleins, des reconstitutions théoriques ont permis de montrer queces derniers ont malgré tout permis d’atténuer les débits de pointe du Rhône dequelque 10 à 20 %. L’étude a également montré que le potentiel de limitation descrues offert par ces retenues était encore important.

Un programme de recherche réunissant le canton du Valais, l’ÉcolePolytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et l’Office Fédéral des Eaux et de laGéologie (OFEG) a alors été mis sur pied, visant à déterminer l’influence del’exploitation coordonnée des ces retenues sur le déroulement des crues à l’aval,ainsi que les conditions à remplir pour une mise en application réussie de cesprincipes. Les premiers résultats de ce projet (MINERVE) sont très encourageantset démontrent qu’il est possible de diminuer notablement l’agressivité d’une crue duRhône en infléchissant de manière coordonnée l’exploitation des aménagements lesplus importants tout en ne portant pas atteinte aux droits des exploitants.

3. LE PROJET MINERVE

Le projet MINERVE repose sur le principe qu’il est économiquementpréférable de modifier l’exploitation des réservoirs existants pour diminuerl’ampleur des crues à l’aval, plutôt que d’investir pour constituer de nouvellesretenues de protection contre les crues. Il repose sur un système-expert travaillant

256

Fig. 15Le basin versant du Rhône

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 256

figure may be compared with the total processing capacity of the eleven mainschemes, which totals 350 m3/s.

Three exceptional floods (in 1987, 1993 and 2000) caused important damages inthe Rhone plain. Although the last two occurred as the reservoirs were full,theoretical reconstitutions showed that they could nevertheless damp the peakdischarge of the Rhone by some 10 to 20%. The study also demonstrated that theadditional flood limitation potential of these reservoirs is important.

A research program gathering the canton Valais, the École PolytechniqueFédérale de Lausanne (EPFL) et the former Federal Office of Water and Geology(OFEG) was thus started, aiming at determining the influence of the coordinatedoperation of these reservoirs on the course of the floods downstream, as well as theconditions to fulfil for a successful implementation of these principles. The firstresults of this project (MINERVE) are very promising and show that it is possible tonotably reduce the aggressiveness of a Rhone flood through a coordinated inflectionof the operation of the main schemes without impairing the rights or the interests oftheir operators.

3. THE MINERVE PROJECT

The MINERVE project (modelling of extreme events, of the Valais reservoirsand their effects) rests on the principle that it is economically preferable to adaptthe operation of the existing reservoirs to reduce the magnitude of a flooddownstream, rather than to invest to realize new flood protection reservoirs. For the

257

Fig. 15The Rhone Watershed

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 257

en temps réel, basé sur les données hydrologiques les plus récentes, intégrant lesprévisions météorologiques et réajustant le modèle sur la réalité à chaque pas decalcul.

Le bassin versant est scindé en 239 sous-bassins, d’une surface moyenne de23 km2, et en 130 sections de rivière. Ces éléments couvrent une plage d’altitudecomprise entre 372 et 4 634 msm. Chaque sous-bassin est divisé en tranches de500 m d’altitude, permettant d’une part de tenir compte des paramètres météovariant avec l’altitude (température, humidité), d’autre part de modéliser lesconditions au sol (glaciers, neige, sol, etc.). La réaction hydrologique de chaquesous-bassin est simulée (fonte de la neige, percolation des précipitations,ruissellement, etc.), de même que le transit de l’eau en provenance des sous-bassinssitués en amont. Compte tenu de la discrétisation spatiale (sous-bassins et tranchesd’altitude), ce sont plus de 5 500 variables d’état et autant d’équations différentiellesqui sont à résoudre simultanément.

Les réservoirs jouent un rôle particulier, puisqu’ils sont les éléments-clés detout le système de prévention. Leur taux de remplissage doit être connu enpermanence, de même que leurs conditions d’exploitation (pompage, turbinage,déversement, etc.). Les variables de décision servant à l’optimisation de la gestionde ces retenues sont les débits turbinés et les débits déversés. À cet égard, ilconvient de relever que les priorités dans les décisions d’exploitation, visant toutes àmaintenir une réserve de stockage temporaire afin maîtriser la crue, sont lessuivantes :

• arrêt du pompage dans les retenues ;

• fermeture des prises d’eau ;

• fermeture des prises d’eau ;

• début du déversement.

Le partie hydraulique du modèle de gestion est basée sur six fonctionshydrauliques de base: la génération des débits (modèles hydrologiques) – laséparation des débits (prises d’eau et retenues) – le transport des débits(écoulement) – l’addition des débits (confluence) – le stockage des débits (laminagede crue) – la régulation des débits (turbinage, déversement, vidange).

Le projet MINERVE s’oriente selon cinq axes principaux :

• la gestion administrative, qui est du ressort du canton ;

• le développement d’un système de communication pour les données d’entréehydrologiques et météorologiques ;

• le développement informatique du modèle de simulation numérique duréseau ;

• les prévisions météorologiques, qui portent sur une durée de 72 heures ; ellessont renouvelées périodiquement toutes les 12 heures ;

• les développements scientifiques, qui devront tenir compte essentiellementde l’affinement de l’échelle du modèle.

258

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 258

operators, it is also less costly to follow this line than to leave a large free board inthe reservoir for the flood management. The principle relies on an expert systemworking in real time and based on the most recent available hydrological data,integrating the weather forecasts and recalibrating the model on the reality at eachcalculation step.

The watershed is split into 239 partial catchments, with an average area of23 km2, and into 130 river sections. These elements cover an elevation rangecomprised between 372 and 4 634 m. Every partial catchment is divided into slices of500 m of elevation, allowing on one hand the weather variables related to elevation(temperature, humidity) to be taken into account and on the other hand to modelthe ground conditions (glaciers, snow, ground cover, etc.). The hydrological reactionof each partial catchment is simulated (snow melt, percolation of precipitation,runoff, etc.), as well as the routing of the water coming from catchments located athigher elevation. Considering the spatial splitting (catchments and elevation slices),over 5 500 state variables and as many differential equations are to be solvedsimultaneously.

The reservoirs play a particular role, since they are the key components of theentire prevention system. Their filling grade must constantly be known, along withtheir operation conditions (pumping, turbining, water spilling, etc.). The decisionvariables serving to the optimisation of the reservoir management are the turbinatedflows and the spilled discharges. It must be stressed that the priorities in theoperation decisions, all aiming at keeping a temporary storage reserve allowing tomaster the floods, are the following:

• stop of water pumping into the reservoirs;

• closing of the water intakes;

• start of turbining;

• begin of spilling.

The hydraulic part of the management model relies on six basic hydraulicfunctions: the generation of discharges (hydrological models) – the separation ofdischarges (water intakes and reservoirs) – the transfer of discharges (routing) – theaddition of discharges (confluence) – the storage of discharges (flood control) – theregulation of discharges (turbining, spilling, emptying).

The MINERVE project is oriented along five main lines:

• the administration of the project, which managed by the canton;

• the development of a communication system for the transfer of hydrologicaland meteorological data;

• the computer development of the numerical network simulation model;

• the weather forecast, which covers a duration of 72 hours; it is updated every12 hours;

• the scientific development, which will mainly have to consider the refining ofthe model scale.

259

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 259

4. L’ABAISSEMENT PRÉVENTIF DU NIVEAU DES RETENUES

L’abaissement préventif d’une retenue par turbinage anticipé permet dedégager un volume de retenue supplémentaire, qui sera utilisé lors de l’arrivée de lacrue. Les calculs d’optimisation, qui conduisent à définir les meilleures stratégies deprévention, doivent naviguer entre les deux risques majeurs d’erreurs que sont :

• l’abaissement insuffisant ou tardif des retenues en cas de forts apports,conduisant à une atténuation trop faible de la crue et à des dégâtssubséquents ;

• l’abaissement trop marqué des retenues en cas de faible crue, conduisant àune perte financière pour les exploitants.

Les aménagements sont traités individuellement par le modèle de gestion, quipermet de déterminer, pour chaque retenue, les instants optimaux de début et de finde turbinage et de vidange préventifs. Pour assurer la qualité des résultats etminimiser les risques d’erreurs, la qualité des prévisions météorologiques estévidemment cruciale. La fiabilité de la discrétisation et des règles de travail dusystème expert en est une autre.

Pour le modèle de gestion, le problème consiste donc à maximiser l’efficacité derétention pendant la crue, et donc à libérer préventivement la place nécessaire austockage de cet apport. Or l’addition du débit naturel – pas encore maximal – et desdébits de turbinage et de vidange préventifs des grands aménagements peut aboutirà déplacer la pointe de la crue dans le Rhône sans la diminuer. Une fonction-objectif, de type économétrique, est alors prise en considération, qui exprime lescoûts totaux des dommages sur les tronçons de contrôle.

5. INFLUENCE DE LA GESTION COORDONNÉEDES RETENUES SUR LES CRUES

La simple présence de retenue et de prises d’eau sur les cours d’eau jouent unrôle fortement modérateur sur la violence des crues. Ainsi, l’amplitude des crues àl’embouchure de la Vispa dans le Rhône à Viège peut être réduite jusqu’à 52 % parles aménagements de production d’énergie. En tous les cas, même si les retenuessont pleines et que le turbinage ne fonctionne pas, une significative du débit depointe est observée.

De nombreuses simulations, prenant en compte quantité de situationsdifférentes (température, précipitations, enneigement, remplissage des réservoirs,débits initiaux dans les rivières, entre autres), et visant à optimiser l’abaissementpréventif des retenues principales valaisannes, ont été effectuées. Les principauxrésultats sont les suivants :

• l’abaissement préventif du niveau des retenues déterminé ainsi par le modèlede gestion aboutit à la protection la pus efficace pour les crues de moyennesimportance (période de 50 à 100 ans) ;

• une vidange préventive des retenues par le truchement d’un début deturbinage 18 heures avant la pointe de la crue conduit à une diminution de15 % du débit de pointe du Rhône à la station de référence ;

260

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 260

4. THE PREVENTIVE LOWERING OF THEWATER LEVELIN THE RESERVOIRS

The preventive lowering of the water level through early turbining allows anadditional reservoir volume to be created, which will be used when the flood occurs.The optimisation calculations, which lead to defining the best prevention strategies,must navigate between two major risks of errors, which are:

• the insufficient of late lowering of the water level in case of strong flood,leading to a too weak attenuation of the flood and to subsequent damages;

• the too strong lowering of the water level in the reservoirs in case of a weakflood, leading to a loss for the operators.

The schemes are treated individually by the management model, which allowsfor each scheme the optimal timing for beginning and end of the turbining periodand the preventive emptying to be determined. To ensure the quality of the resultsand minimize the risks of errors, the quality of the weather forecasts is indeedcrucial. The reliability of the spatial splitting and of the internal working rules of theexpert system is no less.

For the management model, the problem consists thus in maximizing the waterretention efficiency during the flood, and thus to preventively free the requiredstorage room for this inflow. But the addition of a natural flow that has not reachedits peak and of the turbining and preventive spilling discharges of the large schemesmay simply lead to move the time of the peak flow in the Rhone without reducing it.An econometric objective function is thus considered, which expresses the totalcosts of the potential damages on the control stretches.

5. INFLUENCE OF THE COORDINATED RESERVOIRMANAGEMENT ON THE FLOODS

The mere presence of reservoirs and water diversions on streams plays astrongly moderating role on the flood violence. For instance, the amplitude of thefloods at the confluence of the Vispa into the Rhone in Visp may be reduced by upto 52% thanks to the energy production schemes. In any case, even if the reservoirsare full and the power plants do not work, a significant reduction of the peak flow isobserved.

Numerous simulations, taking into account a great quantity of differentsituations (temperature, precipitation, snow, filling grade of reservoirs, initialdischarges in the rivers, among others), and aiming at optimising the preventivelowering of the main Valais reservoirs, have been carried out. The key results arethe following:

the most efficient protection obtained thanks to the preventive lowering of thereservoir level is reached for the middle size floods (return period of 50 to100 years);

• a preventive emptying of the reservoirs through a turbining start 18 hoursbefore the peak flow of the flood leads to a reduction by 15% of the peakflow of the Rhone at the reference station;

261

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 261

• combinée à une ouverture préventive des organes de vidanges, la mise enaction d’un turbinage préventif conduit même à une diminution de 21 % dudébit de crue maximal sur le Rhône ;

• un délai minimum de 30 heures avant la pointe pour le début del’abaissement préventif des retenues par turbinage permet de garantir unepointe dans le Rhône inférieure à 1 100 m3/s. Ce délai peut être réduit à20 heures en cas d’ouverture des organes de vidanges;

• une simulation de la crue de 1993 montre que si un turbinage préventif avaitdébuté 50 heures avant le passage de la crue, la pointe de celle-ci (960 m3/s)aurait pu être réduite de 200 m3/s, et même de 330 m3/s si les vidanges de fondavaient été ouvertes. La réduction relative se serait donc montée à 27,respectivement à 34 %.

6. EXÉCUTION DU CONCEPT

La plupart des réservoirs appartiennent à différents propriétaires, qu’il fautconvaincre d’accepter l’idée d’abandonner une partie de leurs prérogativesmanagériales en cas de crise. Selon la constitution du Valais, le canton doit garantirla sécurité des citoyens. Un arrêté de police (turbinage, vidage, arrêt des opérations)peut donc devenir restrictif. Les opérateurs des installations hydroélectriques ont dûdonner leur accord pour admettre qu’ils obéiraient temporairement à une autoritéextérieure (sans compensation) afin d’assurer l’intérêt public en aval de leursinstallations.

Une convention a été signée entre le canton et les compagnies opératrices.Selon cet accord, le canton porte la responsabilité en cas de fausse manœuvrerésultant d’un ordre cantonal inapproprié. Toues les opérateurs ont contribué audéveloppement du modèle en fournissant des données. Pendant l’alerte de 2006,certains ont même opéré des opérations préventives (stabilisation du niveau del’eau) sans qu’un arrêté de police n’ait été pris.

Les premières expériences faites depuis la mise en place de MINERVEmontrent que le modèle fonctionne bien et que les indicateurs ont été correctementsélectionnés. Les erreurs météorologiques se sont révélées importantes ; la notionde fiabilité de la prévision météorologique est le point le plus critique, qui doit êtreintégré dans la décision. Pour le reste, la contribution du modèle est d’uneimportance capitale : il nécessite, en situation de crise, d’opérer en permanence descomparaisons entre les prévisions et les observations. L’explication rapide et fiablede l’origine des différences possibles entre les deux est un élément clef.

7. CONCLUSION

Non seulement l’abaissement préventif coordonné de retenues artificielles encas de forte crue est théoriquement envisageable, il est même réalisable dans lapratique, ainsi que l’a montré une étude sur la gestion du Rhône alpin en Suisse. Unmodèle expert permet de proposer des stratégies individuelles de gestion desretenues en cas de situation météorologique critique. Ces stratégies conduisent à desréductions notables du débit de pointe et des dégâts sur le cours d’eau commun à

262

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 262

• combined with a preventive opening of the flood evacuation system, apreventive turbining leads even to a decrease by 21% of the maximal flooddischarge in the Rhone;

• to guarantee a positive effect, the minimum time lapse to observe for thepreventive lowering of the reservoirs before the occurrence of the peak flowamounts to twenty to thirty hours, depending if the flood evacuation systemis activated or not;

• a simulation of the 1993 flood shows that if a preventive turbining had started50 hours before the occurring of the flood, its peak (960 m3/s) could havebeen reduced by 200 m3/s, and even by 330 m3/s if the bottom outlets hadbeen opened. The relative reduction would have amounted to 27%,respectively to 34%.

6. IMPLEMENTATION OF THE CONCEPT

Most of the reservoirs belong to different owners, who had to be convinced toaccept the idea of abandoning part of their management prerogatives in case of acritical event. According to the Valais constitution, le canton must guarantee thesafety of its citizens. A police order (turbining, emptying, operation stop) can thusbecome restricting. The operators of hydroelectric schemes have agreed totemporarily comply with an external authority (without compensation), in order toensure the common good downstream of their installations.

A convention has been signed between the canton and the companies operatingthe schemes. According to this agreement, the canton carries the responsibility incase of wrong manoeuvre resulting from an erroneous cantonal order. All theoperators contributed to the development of the model, by providing data. Duringthe 2006 alert, some even performed preventive operations (stabilisation of waterlevel) without formal police order.

The first experiences made since the implementation of MINERVE show thatthe model performs well and that the indicators have been correctly selected. Theweather errors prove prominent; most critical point, the notion of reliability of theweather forecast must be integrated into the decision. Apart from this, thecontribution of the model is paramount: it requires the comparison between forecastand observations to be performed continuously during a crisis situation. The rapidand reliable explanation of the origin of possible discrepancies become then themost important element in case of observed differences.

7. CONCLUSION

Not only the coordinated preventive lowering of artificial reservoirs in case oflarge floods is theoretically thinkable, it is even possible to practically implement it,as a study on the management of the alpine Rhone in Switzerland showed. Anexpert model allows individual strategies of reservoir management to be proposedduring critical meteorological situation. These strategies lead to significantreductions of the peak flow and of the damages on the common river downstream of

263

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 263

l’aval des réservoirs, tout en minimisant les risques d’erreurs en cas de crue de faibleou moyenne importance.

L’efficacité du modèle de gestion repose en particulier sur une discrétisationpoussée des bassins versants, un excellent système de communication des donnéesmétéorologiques et hydrologiques et l’intégration en temps réel des prévisionsmétéorologiques portant sur les 72 heures à venir. De manière plus large, un élémentimportant du succès d’une telle entreprise réside dans la bonne intégration de sesaspects politiques, légaux et institutionnels. L’implémentation de ce système a reçul’aval de tous les exploitants, dont la fédération pour ce projet ne posa pas de problèmesmajeurs. Les premières expériences récoltées en temps réel sont concluantes.

8. RÉFÉRENCES

JORDAN, F. (2007). « Modèle de prévision et de gestion des crues - Optimisation desopérations des aménagements hydroélectriques à accumulation pour la réductiondes débits de crue », Thèse de doctorat n°3711, École Polytechnique Fédéralede Lausanne.

JORDAN, F., GARCIA HERNANDEZ, J., DUBOIS, J. et BOILLAT, J.-L. (2007).« MINERVE : Modélisation des Intempéries de Nature Extrême du RhôneValaisan et de leurs Effets », Communication du Laboratoire de ConstructionsHydrauliques, ed. A. Schleiss, EPFL, Lausanne (en cours d’impression)

JORDAN, F. (2005). Gestion des crues par opérations préventives sur lesaménagements hydroélectriques à accumulation. In: P.A. Schleiss (Editor),Conférence sur la recherche appliquée en relation avec la 3e Correction duRhône - Nouveaux développements dans la gestion des crues. CommunicationLCH, Martigny, pp. 121-132.

JORDAN, F. (2005). Gestion des crues par opérations préventives sur lesaménagements hydroélectriques à accumulation. Wasser Energie Luft - EauEnergie Air, 97. Jahrgang(Heft 11/12): 333-337.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J., HINGRAY, B. et SCHLEISS, A. (2006). Modellzur Hochwasser Vorhersage und Hochwassermanagement der Rhone,Hochwasservorhersage, Erfahrungen, Entwicklungen und Realität. WienerMitteilungen. ÖWAV, Vienna, pp. 103-118.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J. et SCHLEISS, A. (2005). Real-time floodmanagement by preventive operations on multiple alpine hydropower schemes,31th IAHR Congress, Seoul, pp. 3235-3245.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J. et SCHLEISS, A. (2005). A new model for real-time flood management by preventive operations on multiple hydropowerschemes. In: H.a. Dams (Editor), Hydro 2005 - Policy into practice.Hydropower and Dams, Villach, pp. Session 5.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J. et SCHLEISS, A. (2006). Prévision et gestiondes crues par opérations préventives sur les retenues alpines. In: ICOLD(Editor), Vingt Deuxième Congrès des Grands Barrages. ICOLD, Barcelone,pp. 497-510.

264

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 264

the reservoirs during large floods, while minimizing the risks of errors in case ofsmall or middle size events.

Technically, the efficiency of the management model rests in particular on adetailed splitting of the watersheds, an excellent communication system ofmeteorological and hydrological data and the real time integration of weatherforecasts covering the following 72 hours. On a broader scale, an importantcomponent of the success of such an endeavour resides in the proper integration ofits political, legal and institutional aspects. The system implementation has receivedthe agreement of all operators, whose federation for this project did not pose majorproblems. The first experiences gathered in real time are conclusive.

8. REFERENCES

JORDAN, F. (2007). « Modèle de prévision et de gestion des crues - Optimisation desopérations des aménagements hydroélectriques à accumulation pour la réductiondes débits de crue », Thèse de doctorat n°3711, École Polytechnique Fédéralede Lausanne.

JORDAN, F., GARCIA HERNANDEZ, J., DUBOIS, J. and BOILLAT, J.-L. (2007).« MINERVE : Modélisation des Intempéries de Nature Extrême du RhôneValaisan et de leurs Effets », Communication du Laboratoire de ConstructionsHydrauliques, ed. A. Schleiss, EPFL, Lausanne (en cours d’impression)

JORDAN, F. (2005). Gestion des crues par opérations préventives sur lesaménagements hydroélectriques à accumulation. In: P.A. Schleiss (Editor),Conférence sur la recherche appliquée en relation avec la 3e Correction duRhône - Nouveaux développements dans la gestion des crues. CommunicationLCH, Martigny, pp. 121-132.

JORDAN, F. (2005). Gestion des crues par opérations préventives sur lesaménagements hydroélectriques à accumulation. Wasser Energie Luft - EauEnergie Air, 97. Jahrgang(Heft 11/12): 333-337.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J., HINGRAY, B. and SCHLEISS, A. (2006).Modell zur Hochwasser Vorhersage und Hochwassermanagement der Rhone,Hochwasservorhersage, Erfahrungen, Entwicklungen und Realität. WienerMitteilungen. ÖWAV, Vienna, pp. 103-118.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J. and SCHLEISS, A. (2005). Real-time floodmanagement by preventive operations on multiple alpine hydropower schemes,31th IAHR Congress, Seoul, pp. 3235-3245.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J. and SCHLEISS, A. (2005). A new model forreal-time flood management by preventive operations on multiple hydropowerschemes. In: H.a. Dams (Editor), Hydro 2005 - Policy into practice.Hydropower and Dams, Villach, pp. Session 5.

JORDAN, F., BOILLAT, J.-L., DUBOIS, J. and SCHLEISS, A. (2006). Prévision et gestiondes crues par opérations préventives sur les retenues alpines. In: ICOLD(Editor), Vingt Deuxième Congrès des Grands Barrages. ICOLD, Barcelone,pp. 497-510.

265

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 265

ANNEXE 5

ÉTUDE DE CAS

EXPÉRIENCE DE LA CRUE EXTRÊME D’AOÛT 2002EN SAXE – ATTENTES ET RÉALITÉ

CONCERNANT LE RÔLE DES BARRAGESDANS LE CONTRÔLE DES CRUES

1. INTRODUCTION

La plupart des barrages satisfont aux différentes exigences de la société.Souvent, plusieurs objectifs doivent être considérés et classés par ordre de priorité.Comme l’exploitation des barrages fait partie du domaine de l’intérêt public, toutemodification de ces priorités peut entraîner des conflits entre les différents groupesd’utilisateurs. Par ailleurs, un des problèmes principaux de l’exploitation consiste enla nécessité de faire face aux incertitudes. La plus importante incertitude résulte ducaractère stochastique des conditions hydrologiques, mais aussi de développementssocio-économiques influant sur la demande en eau et des conditions aux limites del’approvisionnement en eau, qui sont des aspects incertains de la planification de lagestion des retenues. En Allemagne, les conditions de gestion des retenues ont étémodifiées dans les dernières décennies, en raison par exemple, de (Schultz etSchumann, 2001):

• une réduction générale de la demande en eau due à la diminution de lapopulation, du recyclage de l’eau, de systèmes d’approvisionnement plusefficaces, de la réduction des pertes, d’industries plus économes en eau, etc.,

• une tendance vers des systèmes d’approvisionnement en eau plus grands etplus efficaces,

• une modification de la perception du risque acceptable,

• de nouvelles demandes en eau, par exemple pour les loisirs, l’amélioration etla réhabilitation des écosystèmes,

• des exigences plus élevées concernant la qualité de l’eau, par exemple par ladirective-cadre européenne sur l’eau.

Si la demande en eau est en mutation, les poids des différents objectifs del’exploitation du réservoir peuvent être déplacés. Mais c’est dans bien des cas unprocessus complexe affectant les bases économiques de la gestion des réservoirs. Lepassage de valeurs d’usage à des valeurs de non usage exige des discussionscomplexes entre les usagers de l’eau et l’administration chargée de la planificationde l’exploitation de la retenue. À un barrage spécifique, une demande dechangement dans le fonctionnement sera souvent exprimée si le public prendconscience d’un problème causé par un surplus d’eau (inondation) ou un déficithydrique (sécheresse). Comme les deux phénomènes ont un caractère stochastique,

266

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 266

APPENDIX 5

CASE STUDY

EXPERIENCE OF THE EXTREME FLOOD IN AUGUST 2002IN SAXONY – EXPECTATIONS AND REALITY

ABOUT THE ROLE OF DAMS FOR FLOOD CONTROL

1. INTRODUCTION

The most dams fulfill different requirements of the society. Often severalobjectives have to be considered and ranked in their priorities. As the operation ofdams belongs to the questions of public interest any modification of these prioritiescan result in conflicts between different user groups. One main problem ofoperation consists in the need to cope with uncertainties. The most importantuncertainty results from the stochastic character of the hydrological conditions butalso from socio-economic developments which affect the water demand as well asthe boundary conditions of water supply are uncertain aspects of reservoirmanagement planning. In Germany the conditions for reservoir management werechanged in the last decades caused e.g. by (Schultz & Schumann, 2001):

• a general reduction of water demand due to decreasing population, waterrecycling, more efficient supply systems, reduced losses, water savingindustries etc.,

• a trend towards more efficient larger water supply systems,

• changing perception of acceptable risk,

• new water demands, e.g. for recreation, improvement and rehabilitation ofecosystems,

• raised water quality requirements, e.g. by the EU Water FrameworkDirective.

If the demand for water is changing, the weights of the different multipleobjectives of reservoir operation could be shifted. However this is in many cases acomplicated process affecting the economic bases of reservoir management. Theshift from use to non-use values demand complex discussions between the waterusers and the administration responsible for the planning of reservoir operation. Ata specific dam the demand for changes in operation will often be articulated if publicperception becomes aware of a problem caused by a surplus of water (flood) or awater deficit (drought). As both phenomena have stochastic character it is difficultto explain that the control of the water balance and runoff cannot be ensured in

267

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 267

il est difficile d’expliquer que le contrôle du bilan de l’eau et des eaux deruissellement ne peut être assuré complètement dans de telles situations extrêmes.Si la fonction d’une retenue semble être insatisfaisante pour les riverains,l’exploitation des retenues devient un sujet d’ordre politique. Les extrêmeshydrologiques peuvent conduire à des débats publics. Une demande générale dechangement de mode d’exploitation, voire même une demande de construction denouveaux barrages, pourra être exprimée.

Dans ce qui suit, le comportement de plusieurs réservoirs lors d’une crueextrême survenue l’année 2002 en Allemagne est examinée, afin d’exposer lesdifférences entre les options techniques de lutte contre les inondations et lesattentes du public concernant la fonction des réservoirs et leur rôle dans laprotection contre les inondations. À la suite de vives critiques, des modificationsimportantes de la gestion des réservoirs ont été lancées. Compte tenu des multiplesfonctions des réservoirs toutefois, toute modification de l’exploitation estsusceptible d’entraîner d’autres problèmes ; ceci sera également discuté.

2. LA CRUE D’AOÛT 2002

La décennie allant de 1993 à 2002 a été caractérisée par une importanteaccumulation d’inondations et de dégâts en Allemagne. Le montant total desdommages se monte à 15 milliards d’Euros (valeur 2005). En août 2002, une crueextrême en ex-Allemagne de l’Est a causé des dégâts pour 9,2 milliards EUR. Desdégâts pour plus de 6 milliards EUR ont été recensés dans le Land de Saxe. Cet Étatfédéral comprend plus de 30 barrages et réservoirs de contrôle des crues, d’unecapacité totale de 397 mio m3 selon le registre CIGB des barrages. La capacité destockage dédiée à la lutte contre les inondations est de 57 hm3. La plus grande partiede cette capacité se trouve située dans la partie amont des Monts Métallifères. Dansles étroites vallées de cette région, l’inondation d’août 2002 a été extrêmementpréjudiciable. Dans ce qui suit, une brève description des problèmes de lutte contreles inondations lors de cet événement sera donnée.

L’inondation de 2002 a été le plus grand événement enregistré depuis le débutdes observations hydrologiques régulières dans cette région. Dans les 13 premiersjours d’août, une situation météorologique spécifique causa des pluies extrêmesdans de grandes parties de l’Autriche, de la République tchèque, de la Slovaquie etde l’Allemagne. En Saxe, la précipitation convective était liée à des cellules deprécipitations extrêmement intenses. La principale période des précipitations àl’origine de l’inondation s’étendit du 10 au 13 août 2002. En raison de pluiesprécédentes, une forte teneur en humidité du sol était accumulée, ce qui se traduisitpar des coefficients de ruissellement élevés au cours de la précipitation extrêmesuivante. En comparaison avec les évaluations statistiques des crues faites en 1999,le pic de crue se situa dans une gamme de période de retour supérieure à 1 000 anset même, pour certaines stations, proche de 10 000 ans. Au cours de cet événementde crue extraordinaire, certaines stations hydrométriques et déversoirs furentendommagés, mais la sécurité des barrages ne fut pas affectée. Les Tableaux 5 et 6résument certains aspects du comportement de 12 réservoirs sélectionnés dans lesMonts Métallifères, afin de montrer les charges hydrologiques et le comportementdes réservoirs. Le Tableau 5 présente les effets sur le volume de la crue, le Tableau 6

268

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 268

such extreme situations completely. If the function of a reservoir seems to beunsatisfying for stakeholders reservoir operations become a subject of politicalinfluence. Hydrological extremes lead to public discussions and a general demandfor changed operation or even new dams will be articulated.

In the following the behaviour of several reservoirs during an extreme flood inthe year 2002 in Germany is discussed to demonstrate the differences betweentechnical options of flood control and the public expectations about the floodcontrol function of reservoirs. As a result of strong criticisms significantmodifications of reservoir management were initiated. Under consideration ofmultiple functions of reservoirs any modifications of the operation could result inother water problems which will be discussed also.

2. THE FLOOD IN AUGUST 2002

The decade from 1993 to 2002 was characterized by a significant accumulationof flood events and damages in Germany. The total amount of damages summed upto 15 billion € (discounted for 2005). In August 2002 a extreme flood in EastGermany caused a damage of 9.2 billion € damage. Damages of more than 6 Billion€ were located in the federal state of Saxony. This federal state is represented bymore than 30 dams and flood control reservoirs with a total capacity of 397 Mio m³within the ICOLD-Register of Dams. The storage capacity dedicated to floodcontrol is 57 hm³. Most of this capacity is located at headwaters of the OreMountains. In the narrow valleys of this region the flood in August 2002 wasextremely harmful. In the following a short description of the problems of floodcontrol during this event will be given.

The flood in 2002 was the largest event since the beginning of regularhydrological observations in this region. In the first 13 days of August a specificmeteorological situation caused extreme rainfalls in large parts of Austria, theCzech Republic, Slovakia and East Germany. In Saxony advective precipitation wasconnected with extreme intensive raincells. The main period of precipitation, whichcaused the flood event, was from 10th to 13th of August 2002. Due to the previousrainfall a high soil moisture content has been accumulated which resulted in highrunoff coefficients during the following extreme precipitation. Compared with floodstatistical assessments from 1999 the flood peak was in a range of a return periodabove 1 000 years, at some gauges also close to 10 000 years. During thisextraordinary flood event at some dams gauging stations and spillways weredamaged, but the dam safety was not affected. The Tables 5 and 6 summarize someaspects of the behaviour of 12 selected reservoirs in the Ore Mountains in order toshow the hydrological loads and the performance of reservoirs. Table 5 presents theeffects on the flood volume, Table 6 on the flood peak of these reservoirs. As it canbe seen from Table 5 the share of the flood volume which was stored by dams variedbetween 13 and 67 percent. The reduction of the flood peaks was between near zero

269

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 269

la pointe de crue de ces réservoirs. Comme on peut le voir dans le Tableau 5, la partdu volume de crue qui a été stockée dans les retenues a varié entre 13 et 67 pourcent. La réduction des pointes de crue se situe entre presque zéro (barrage deKlingenberg) et 81 pour cent (barrage de Mordgrundbach). Pour expliquer cesdifférences, certains cas spécifiques seront discutés.

La retenue d’Eibenstock, située dans la partie occidentale des MontsMétallifères, a été utilisée très efficacement pour contrôler les crues. L’entrée et lasortie de l’eau sont montrées dans la Fig. 16. La capacité de stockage de cruenormale de cette retenue, qui est principalement utilisée pour l’approvisionnementen eau douce, a été accrue par recours à un espace de stockage supplémentaire libre,normalement réservé à l’approvisionnement en eau. Le déversement par-dessus ledéversoir commença à peu près en même temps que le pic du débit entrant (voirFig. 16). Le stockage supplémentaire destiné à prévenir les inondations entraîna uneréduction du pic de crue de 69 %. Au total, 55 % du volume de crue purent êtrestockés pour protéger deux villes situées en aval de la retenue. Les effets positifs surla crue sont dus à un rapport favorable entre le volume de la crue et la capacité derétention du réservoir.

270

Tableau 5Caractéristiques hydrologiques de la cure extrême de 2002 à certains sites de barrages dans les Monts

Métallifères en relation avec la capacité de stockage de crue de ces retenues

Eibenstock 199.8 28.9 214 84.1 0.393 46.3 0.35 0.55

Saidenbach 60.8 0.0 245 96.2 0.393 64.9 0 0.67

Lichtenberg 38.8 20,6 302 201.1 0.665 51.8 0.10 0.26

Lehnmuehle 60.4 34.1 349 234.0 0.671 92.3 0.15 0.39

Klingenberg 89.4 21.9 338 193.5 0.572 40.4 0.11 0.21

Malter 104.6 21.8 331 235.9 0.713 30.2 0.09 0.13

Gottleuba 35.3 56.7 282 160.6 0.569 79.5 0.35 0.49

Reinhardtsgrimma 8.4 45.7 340 178.9 0.526 46.3 0.26 0.26

Buschbach 27.4 87.6 237 179.1 0.754 95.3 0.49 0.53

Liebstadt 11.5 94.3 319 198.6 0.623 92.2 0.47 0.46

Friedrichswalde 26.9 56.4 275 129.9 0.473 58.3 0.43 0.45

Mordgrundbach 12.9 89.1 268 143.8 0.536 83.1 0.62 0.58

Rapportstockageeffectifde crue –volumeentrant

Rapportcapacitéde

stockagede crue –volumeentrant

Volumeentrantstocké

maximum(mm)

Coefficientd’écoule-ment

(correspon-dant

à 72 h depluie)

Debitentranttotal(mm)

Précipita-tionstotalesen 72 h(mm)

Capacitéde

stockagede crueen débitmaximum(mm)

Surfacedu bassin

versant (km2)Réservoir

Tableau 6Rétention de vagues de crues durant la crue extrême de 2002 à certains sites de barrages

dans les Monts Métallifères

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 270

(Klingenberg Dam) and 81 percent (Mordgrundbach Dam). To explain thesedifferences some specific cases will be discussed.

The Eibenstock reservoir which is located in the western part of the OreMountains has been used very efficiently for flood control. The inflow and outflowrelationships are shown in Fig.16. The normal flood storage capacity of this reservoirwhich is mainly used for freshwater supply was extended by an additional freestorage which is normally preserved for water supply. The runoff over the spillwaystarted nearly simultaneously with the peak of the inflow (see Fig. 16). Thesurcharge flood storage caused a flood peak reduction of 69 percent. In a total of55 percent the flood volume could be stored to protect two cities locateddownstream of the reservoir. The positive effects on the flood were caused byfavourable relationships between the volume of the flood and the retention capacityof the reservoir.

271

Table 5Hydrological characteristics of the extreme flood in 2002 at dam sites in the Ore Mountains in relationship

to the flood storage capacity of these reservoirs

Eibenstock 199.8 28.9 214 84.1 0.393 46.3 0.35 0.55

Saidenbach 60.8 0.0 245 96.2 0.393 64.9 0 0.67

Lichtenberg 38.8 20,6 302 201.1 0.665 51.8 0.10 0.26

Lehnmuehle 60.4 34.1 349 234.0 0.671 92.3 0.15 0.39

Klingenberg 89.4 21.9 338 193.5 0.572 40.4 0.11 0.21

Malter 104.6 21.8 331 235.9 0.713 30.2 0.09 0.13

Gottleuba 35.3 56.7 282 160.6 0.569 79.5 0.35 0.49

Reinhardtsgrimma 8.4 45.7 340 178.9 0.526 46.3 0.26 0.26

Buschbach 27.4 87.6 237 179.1 0.754 95.3 0.49 0.53

Liebstadt 11.5 94.3 319 198.6 0.623 92.2 0.47 0.46

Friedrichswalde 26.9 56.4 275 129.9 0.473 58.3 0.43 0.45

Mordgrundbach 12.9 89.1 268 143.8 0.536 83.1 0.62 0.58

Ratioactualflood

storage toinflow

Rationfloodstoragecapacityto inflow

Maximumstoredinflowvolume(mm)

Runoffcoefficient(corres-pondingto 72 hrainfall)

Totalinflow(mm)

Totalrainfall in72 hours(mm)

Floodstoragecapacityas runoffheight(mm)

Watershedarea (km2)Reservoir

Table 6Retention of flood waves during the extreme flood in 2002 at dam sites in the Ore Mountains

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 271

272

Nom du réservoirSurface dubasin versant

(km2)

Débit de pointeentrant (m3/s)

Débit de pointesortant (m³/s)

Réduction de lapointe (% dudébit entrant)

Décalage – débitsentrant / sortant etpointe (heures)

Eibenstock 199.8 180.8 55.4 69.4 11

Saidenbach 60.8 71.9 36.5 49.2 5

Lichtenberg 38.8 53.2 45.0 15.4 2

Lehnmuehle 60.4 155.3 114.4 26.3 3

Klingenberg 89.4 170.0 167.7 1.4 1

Malter 104.6 228.1 222.0 2.7 0

Gottleuba 35.3 67.9 35.0 48.5 3

Reinhardtsgrimma 8.4 23.0 17.5 23.9 0

Buschbach 27.4 47.2 27.0 42.8 23

Liebstadt 11.5 36 20.3 43.6 11

Friedrichswalde 26.9 70.3 26.5 62.3 10

Mordgrundbach 12.9 25.1 4.7 81.2 (12)

Fig. 16Débit entrant et sortant de la retenue d’Eibenstock durant la crue de 2002

6

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten

m3 /sBarrage d'Eibenstrock

Précipitation (mm/h)Débit entrant m3/s

Débit sortant m3/s

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 272

273

Name ofReservoir

Watershed are(km2)

Peak Inflow (m3/s)Peak Outflow

(m3/s)Peak Reduction(% of inflow)

Time shift - inflowand outflow peaks

(hours)

Eibenstock 199.8 180.8 55.4 69.4 11

Saidenbach 60.8 71.9 36.5 49.2 5

Lichtenberg 38.8 53.2 45.0 15.4 2

Lehnmuehle 60.4 155.3 114.4 26.3 3

Klingenberg 89.4 170.0 167.7 1.4 1

Malter 104.6 228.1 222.0 2.7 0

Gottleuba 35.3 67.9 35.0 48.5 3

Reinhardtsgrimma 8.4 23.0 17.5 23.9 0

Buschbach 27.4 47.2 27.0 42.8 23

Liebstadt 11.5 36 20.3 43.6 11

Friedrichswalde 26.9 70.3 26.5 62.3 10

Mordgrundbach 12.9 25.1 4.7 81.2 (12)

Fig. 16Inflow and outflow of the Dam Eibenstock during the flood event in 2002

6

Rain

fall

inte

nsity

inm

m/h

Runo

!in

m3 /s

Dam Eibenstrock

Precipitation in (mm/h)Infolw in m3/s

Out"ow in m3/s

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 273

Les relations entre le volume des crues et la capacité de stockage, en particulier celledes anciens réservoirs dans la partie orientale des Monts Métallifères, causa davantage deproblèmes. Comme le montrent les Tableaux 5 et 6, les retenues de Klingenberg et deMalter ne furent pas en mesure de réduire de façon significative la crue. Ceci peut êtreexpliqué par les relativement faibles capacités de stockage des crues, qui n’atteignirent pas10 pour cent du volume entrant. Comme on peut le voir dans l’exemple du barrage deMalter dans la Fig. 17, le volume de stockage de crues fut rempli très tôt, durant labranche montante de l’onde incidente. Les deux réservoirs n’eurent aucun effetsignificatif sur le pic de crue. En aval des barrages de Klingenberg et de Malter, des dégâtsélevés furent causés par cette crue. Le débat public sur le fonctionnement des deuxréservoirs commença immédiatement. Les critiques portaient sur deux points: la capacitéde stockage des crues des deux réservoirs semblait être trop petite, et il était douteux quele fonctionnement des réservoirs ait été adapté à la situation. En ce qui concerne lepremier point, il convient de considérer que la retenue de Klingenberg alimente la ville deDresde en eau douce. Comme le système alternatif d’infiltration de rive avait été inondépar l’Elbe, le réservoir fut utilisé intensivement après le déluge pour l’approvisionnementen eau. Le niveau normal de stockage du réservoir au début de la crue conduisit à ce quele volume d’eau de bonne qualité ne fut pas complètement mélangé avec le débit entrant.Ainsi, l’approvisionnement en eau douce de qualité suffisante put être assuré. Le barragede Malter fut achevé en 1913. Ce réservoir est utilisé de nos jours pour les loisirs et laproduction d’énergie hydroélectrique. Ces deux utilisations requièrent un niveau d’eauélevé dans la retenue. En raison de cette utilisation, le stockage de crue était, avec2,28 millions de m3 (réservé pour le stockage de crue) et 0,42 millions de m3 (stockagesupplémentaire de crue) plus petit que le volume de stockage normalement exploité duréservoir (5,9 millions de m3).

274

5

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten

m3 /sBarrage de Malter


Débit sortant m3/s

Fig. 17Débit entrant et sortant de la retenue de Malter durant la crue de 2002

5

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten



Débit sortant m3/s

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 274

The relationships between flood volume and storage capacity especially of oldreservoirs in the eastern part of the Ore Mountains caused more problems. Asshown in Tab.5 and 6, Klingenberg and Malter reservoirs were not able to reducethe flood significantly. This can be explained by relatively small flood storagecapacities which were below 10 percent of the inflow volume. As it can be seen fromthe example of the Malter Dam in Fig. 17 the flood storage was filled very earlyduring the rising limb of the inflow wave. The two reservoirs had no significanteffect on the flood peak. Downstream of the Klingenberg Dam and Malter Damhigh damages were caused by this flood event. As a result the public discussion ofthe operation of both reservoirs started immediately. The criticisms were related totwo points: The flood storage capacity of both reservoirs seemed to be too small andit was doubted that the operation of the reservoirs was appropriated to the situation.With regard to the first point it should be considered that the Klingenberg reservoirsupplies the city of Dresden with freshwater. As the alternative bank infiltrationsystem was flooded by the Elbe River the reservoir was used after the floodintensively for water supply. The normal storage content of the reservoir at thebeginning of the flood event ensured that the section of water with a good qualitywas not completely mixed with the inflow. Thus the freshwater supply with asufficient quality could be ensured. The Malter Dam was completed in 1913. Thisreservoir is used nowadays for recreation and water energy production. Both usesdemand a relative high water level within the reservoir. Resulting from thisutilizations the flood storage was with 2.28 Mio m3 (exclusive flood control storage)and 0.42 Mio m3 (additional flood storage) smaller than the normal operated storagecontent of the reservoir (5.9 Mio m3).

275

Fig. 17Inflow and outflow of the Dam Malter during the flood event in 2002

5

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten



Débit sortant m3/s

5

Dam Malter

Rain

fall

inte

nsity

inm

m/h

Runo

!in

m3 /s


Out"ow in m3/s

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 275

Afin de démontrer que l’impact d’un réservoir sur une inondation ne dépend passeulement de la capacité totale de stockage, la Fig. 18 montre les entrées et sorties d’eau àla retenue de Gottleuba. Le premier pic de l’onde de crue entrante put être intégralementcontenu. Un second pic entraîna une Barrage d’Eibenstock augmentation du niveau del’eau qui dépassa le niveau maximum contrôlable. L’écoulement incontrôlable par-dessusle déversoir réduisit l’efficacité de rétention des crues.

Il a été montré que l’efficacité de rétention des crues des barrages dans lesMonts Métallifères différait de manière significative. En raison de ces différences,l’exploitation de certains réservoirs fut critiquée. Dans ce cas, les options offertespar les retenues pour contrôler les crues extrêmes furent surestimées, du fait queleurs limites physiques ne furent pas considérées. Les discussions théoriques sur desoptions non utilisées pour influencer la crue au moyen de réservoirs donna lieu àune exigence générale d’amélioration du contrôle des crues par des retenues.

3. AGRANDISSEMENT DU STOCKAGEDE CONTRÔLE DES CRUES APRÈS 2002

Sous la pression de la crue de 2002, les capacités de stockage de crues deplusieurs barrages saxons furent augmentées. Ainsi qu’il a été mentionné plus haut,la plupart des retenues de la région sont utilisées pour l’approvisionnement en eaudouce. Près de 80 pour cent de la population totale de la région des MontsMétallifères est alimentée par des réservoirs. Jusqu’aux changements politiques dela fin du 20e siècle, une priorité absolue dans la gestion des retenues était donnée àl’approvisionnement en eau douce. Des 237 mio m3 de capacité de stockage d’eaupotable des retenues saxonnes, seuls 5,8 % (13,7 mio m3) étaient consacrés à la

276

Fig. 18Débit entrant et sortant de la retenue de Gottleuba durant la crue de 2002

5

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten

m3 /s

Barrage de Gottleuba


Débit sortant m3/s5

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten

m3 /s



Débit sortant m3/s

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 276

In order to demonstrate that the impact of a reservoir on a flood depends notonly from the total storage capacity Fig. 18 shows the inflow and outflow of theGottleuba Dam. The first peak of the incoming flood wave could be storedcompletely. A second peak resulted in an increase of the water level which exceededthe maximum controllable water surface elevation. The uncontrollable dischargeover the spillway reduced the flood retention efficiency.

It was demonstrated that the flood retention efficiencies of the dams in the OreMountains differed significantly. As a result of these differences the operation ofsome reservoirs were criticized. Here the options of reservoirs to control extremefloods were overestimated as the physical limitations of them were not considered.Theoretical discussions about not used options to influence the flood by reservoirsresulted in a general demand for improvements of flood control by reservoirs.

3. INCREASE OF FLOOD CONTROL STORAGE AFTER 2002

Under the impression of the flood event in 2002 the flood storage capacities ofseveral Saxon dams was increased. As it was mentioned before most of thereservoirs in this region are used for freshwater supply. Nearly 80 percent of thetotal population in the Ore Mountain region receive water from reservoirs. Until thepolitical changes at the end of the 20th century an absolute priority in reservoirmanagement had to be given to the freshwater supply. From 237 Mio m3 storagecapacity of Saxon drinking water dams only 5.8 percent (13.7 Mio m3) werededicated to flood control. In the nineties the water demand decreased substantially.

277

Fig. 18Inflow and outflow of the Dam Gottleuba during the flood event in 2002

5

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten

m3 /s



Débit sortant m3/s5

Dam Gottleuba

Rain

fall

inte

nsity

inm

m/h

Runo

�in

m3 /s


Out�ow in m3/s

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 277

maîtrise des crues. Dans les années 1990, la demande en eau diminuaconsidérablement. Baisse de la demande industrielle, baisse du nombre d’habitantset systèmes d’approvisionnement en eau plus efficaces réduisirent la demande totaled’eau douce de 47 % depuis 1989. La disponibilité résultant des capacités destockage désormais plus nécessaires pour l’approvisionnement en eau douce futréaffectée par l’administration des retenues du Land. Elle servit dès lors àaugmenter la capacité de stockage inactive pour l’amélioration de la faune sauvageet piscicole et la réduction des contraintes limnologiques d’approvisionnement eneau provenant de réservoirs situés dans des zones avec utilisation agricole intensivedes bassins versants. Le stockage de crue inactif fut augmenté, de même que lesdébits réservé. Une augmentation des capacités de contrôle des crues fut égalementprévue. Une procédure par étapes de l’adaptation fut prévue, afin de garantirl’efficacité économique de l’exploitation des réservoirs. En 2001, une augmentationdes capacités de contrôle de crues fut planifiée pour le début de l’année 2003. Lacrue de 2002 accéléra ces activités et améliora l’augmentation des capacités decontrôle de crues. Dans le Tableau 7, l’évolution des capacités de stockage de crueest répertoriée. La dernière colonne du Tableau 7 montre la relation entre levolume de la crue de 2002 aux sites de barrages et les capacités accrues pour lecontrôle des crues après 2003. Ces relations furent significativement améliorées danscertaines retenues. Cependant, l’effet de ces réservoirs sur les crues extrêmes seraégalement limité à l’avenir. L’exemple de la retenue de Malter peut être utilisécomme référence pour illustrer les contraintes techniques restantes.

*5.0 mio m3 supplémentaires étaient prévus pour 2006** 2.92 mio m3 supplémentaires étaient prévus pour 2006

278

Retenue

Surfacedubasin

versantenkm²

Volumedestockage

decruede2002

enMiom³

Volumedestockage

decruede2003

enMiom³

Rapportdesvolumes

destockage2003

et2002

Volumedestockage

decruede2002

enmm

Volumedestockage

decruede2003

enmm

Cruede2003

Volumeentrant

enmm

Rapportvolume

entrant–volume

stockage2002

Rapportvolume

entrant–volume

stockage2003

Eibenstock 199.8 5.78 10.01* 1.73 28.9 50.1 84.1 2.91 1.68

Saidenbach 60.8 0.00 1.08** 0.0 17.8 96.2 5.41

Lichtenberg 38.8 0.80 3.00 3.75 20.6 77.3 201.1 9.76 2.60

Lehnmühle 60.4 2.06 7.00 3.40 34.1 115.9 234.0 6.86 2.02

Klingenberg 89.4 1.96 2.00 1.02 21.9 22.4 193.5 8.84 8.64

Malter 104.6 2.28 4.34 1.90 21.8 41.5 235.9 10.82 5.69

Gottleuba 35.3 2.00 3.00 1.50 56.7 85.0 160.6 2.83 1.89

Tableau 7Accroissement des capacités de stockage de crue des réservoirs en Saxe après 2002

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 278

Reduced industrial demand, a declining number of inhabitants and more efficientwater supply systems reduced the freshwater demand in total by 47 percent since1989. The resulting availability of storage capacities which were no longer neededfor freshwater supply were used by the State Reservoir Administration to increasethe inactive storage capacity to ensure improved fish and wildlife purposes and toreduce the limnological constrains of water supply from reservoirs with an intensiveagricultural use of the catchments. The inactive flood storage was increased as wellas the ecological release from reservoirs. An increase of flood control capacities wasplanned also. Here a stepwise procedure of adaptation was foreseen to ensure theeconomic efficiency of reservoir operation. In 2001 an increase of the flood controlcapacities was planned with the beginning of 2003. The flood 2002 accelerated theseactivities and enhanced the increase of flood control capacities. In Tab. 3 thechanges of the flood storage capacities are listed. The last column of Tab. 7 showsthe relationship between the volume of the flood 2002 at dam sites and the increasedcapacities for flood control after 2003. These relationships were significantlyimproved at some reservoirs. However the effect of these reservoirs on extremefloods will be limited also in future. The example of the Malter reservoir can be usedto demonstrate the remaining technical constrains.

279

Reservoir

Areawatershed

inkm

2

Exclusiveflood

storagein2002

inMiom

3

Exclusiveflood

storagein2003

inMiom

3

Relationshipbetween

exclusiveflood

storages2002to2003

Exclusiveflood

storage2002

inmm

Exclusiveflood

storage2003

inmm

Floodevent2003

Suminflowinmm

Relationsuminflow

toexclusiveflood

storage2002

Relationsuminflow

toexclusiveflood

storage2003

Eibenstock 199.8 5.78 10.01* 1.73 28.9 50.1 84.1 2.91 1.68

Saidenbach 60.8 0.00 1.08** 0.0 17.8 96.2 5.41

Lichtenberg 38.8 0.80 3.00 3.75 20.6 77.3 201.1 9.76 2.60

Lehnmühle 60.4 2.06 7.00 3.40 34.1 115.9 234.0 6.86 2.02

Klingenberg 89.4 1.96 2.00 1.02 21.9 22.4 193.5 8.84 8.64

Malter 104.6 2.28 4.34 1.90 21.8 41.5 235.9 10.82 5.69

Gottleuba 35.3 2.00 3.00 1.50 56.7 85.0 160.6 2.83 1.89

*additional 5 Mio m3 are planned for 2006.** additional 2.92 Mio m3 are planned for 2006

Table 7Increase of the storage capacites of reservoirs in Saxony after 2002

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 279

Comme indiqué plus haut, la relation entre l’apport d’eau total pendant la crueet la capacité de contrôle de crue était défavorable pour la plupart des sites debarrages, par exemple au barrage de Malter. La question se posa de savoir commentla crue aurait pu avoir été influencée si la capacité de contrôle de crue avait étéaugmentée avant l’événement de 2002. Pour répondre à cette question avec unexemple, différentes valeurs de capacité de contrôle de crue relatives au barrage deMalter furent comparées avec le volume de la crue d’août 2002 à ce site.Afin d’estimer le besoin de stockage de crue, l’intégralité de l’hydrogramme de cruepour lequel le débit se situe au-dessus de la capacité d’évacuation du seuil de sortiecontrôlée fut considéré (Fig. 19). Bien évidement, une telle exploitation idéaliséen’est pas réaliste. Du fait du caractère montagneux du bassin versant et du tempstrès court de formation du ruissellement, presque aucune option de prévision decrue n’existe. Cependant, avec l’hypothèse d’une gestion idéale de la crue(le volume entrant au-dessus d’une certaine limite est complètement stocké),la relation entre la capacité de stockage des crues et la sortie contrôlée peut êtreestimée (Tableau 8). Au milieu du Tableau 8, la période de retour de la sortiecontrôlée est répertoriée. Dans une colonne, le débit sortant est lié à la statistiquequi était valable avant la crue de 2002 et dans une autre, il est lié à l’évaluation descrues statistiques nouvelles, y compris les données de la crue de 2002.

Il peut être montré qu’avec la capacité de contrôle de crue de 2002, le pic de crueaurait été réduit de 32 % si les hypothèses théoriques d’un contrôle idéal de cruesavaient pu être réalisées. Les raisons pour lesquelles ce ne fut pas le cas sont lessuivantes.

− La capacité des organes d’évacuation se monte en fait à moins de 20 % dudébit contrôlé sortant admis ici. Le niveau maximum contrôlable de l’eauaurait dans tous les cas été atteint durant la branche montante de l’onde decrue incidente, déclenchant l’écoulement par-dessus le déversoir etl’augmentation du débit sortant.

280

Fig. 19Demande de stockage de crue au site du barrage de Malter durant la crue de 2002

5

Inte

nsité

dela

plui

een

mm

/h

Déb

iten

tran

tm3 /s

Temps

Demande destokage de crue

Débit théorique des vannes de fond(décharge controlé)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 280

As shown above the relationship between the total inflow during the floodevent and the flood control capacity was unfavourable at the most dam sites forinstance at the Malter Dam. The question raised how the flood could had beeninfluenced if the flood control capacity would had been increased before the eventraised in 2002. To answer this question with an example, different values of theexclusive flood control capacity at the Malter Dam were compared with the floodvolume in August 2002 at this site. To estimate the demand for flood storage theintegral of the hydrograph above the threshold of controlled outflow was used(Fig. 19). Of course such an idealized operation is not realistic. With regard to themountainous character of the watershed and very short time of runoff formationnearly no flood forecast options exist. However with the assumption of an idealflood management (the volume of the inflow above a threshold is storedcompletely) the relationship between the flood storage capacity and the controlledoutflow can be shown (Tab. 8). In the middle of Tab. 8 the return period of thecontrolled outflow is listed. In one column the outflow is related to the statisticswhich was valid before the flood in 2002 and in other one it is related to the newstatistical flood assessment including the data of the flood of the year 2002.

It can be shown that with the flood control capacity of 2002 the flood peakwould have been reduced by 32 percent if the theoretical assumptions of an idealflood control could have been realistic. The reasons, why this was not the case,are:

− The capacity of the outlet is actually less than 20 percent of the here assumedcontrolled outflow. The maximum controllable water surface elevationwould in all cases be reached in the rising limb of the incoming flood wave,starting the runoff over the spillway and increase the outflow.

281

Fig. 19Demand for flood storage at the Malter Dam site during the flood event in 2002

5

Rain

fall

inte

nsity

inm

m/h

In!o

win

m3 /s

Time

Demand for!ood storage

Theoretical !ood discharge of bottomoutlets (controlled out!ow)

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 281

− La planification d’une sortie contrôlée avec un écoulement correspondant àune période statistique de retour de crue de plus de 10 000 ans n’aurait pasété acceptée jusqu’en 2002, car un tel débit sortant entraînerait des dégâtsd’inondation élevés en aval du réservoir.

− La forme et le pic de l’onde de crue n’étant pas connus à l’avance, aucuneprévision n’était possible.

Cet exemple de la retenue de Malter illustre le problème de basede la gestion des crues par des réservoirs: l’effet relatif d’un réservoir dépendfortement de la taille de la crue. Les petites crues sont réduites davantageque les grandes. Des crues extrêmes, au-delà d’un certain niveau, ne peuventpas être affectées de manière significative. En ce qui concerne laplanification du contrôle de crue, les relations entre la rétention des cruespar un réservoir et le ruissellement provenant des bassins versants situés enaval du barrage devrait également être considérée. L’effet des barrages situéssur la partie supérieure d’un cours d’eau sur les dégâts dus aux inondationsplus en aval sera de plus en plus limité si la surface du bassin augmente.

4. RESTRICTIONS POUR LE CONTRÔLE DES CRUES ET CONCLUSIONS

L’utilisation à buts multiples de retenues limite les possibilités de réaffectation dediverses catégories de stockage sans inconvénients pour certaines utilisations. Pour lesbarrages qui sont utilisés pour l’approvisionnement en eau douce, ce n’est pas

282

Débit de sortiemaximum (m3/s)

Débit de sortiemaximum en %du débit de pointeentrant 2002

Période de retourdu débit de sortie

contrôlée(basé sur desstatistiques

jusqu’en 2002)

Période de retourdu débit de sortiecontrôlé (basé surdes statistiquesincluant l’année

2002)

Demandede capacitéde stockage

de crue (Mio m3)

Remarques

62 28 % 200 34 10,4

Capacité de stockagede crue supérieure à lacapacité de la retenue

(9.62 mio m3)

83 37 % 1 000 -- 8,78

Capacité de stockagede crue équivalente àla capacité de laretenue moins levolume mort

120 54 % 10 000 128 4,34Capacité de contrôlede crue après 2002

152 68 % -- 200 2,28Capacité de contrôlede crue avant 2002

Tableau 8

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 282

− The planning of a controlled outflow with a size corresponding to a statisticalflood return period of more than 10.000 years would have been not accepted until2002 as such an outflow would cause high flood damages downstream of thereservoir.

− The shape and the peak of the flood wave were not known in advance as noforecast was possible.

This example of the Malter reservoir demonstrates the basicproblem of flood management by reservoirs: the relative effect of a reservoirdepends strongly from the size of the flood event. Small floods are reducedmore than large ones. Extreme floods of a certain level cannot be affectedsignificantly. With regard to the flood control planning the relationshipsbetween the flood retention by a reservoir and runoff from the watersheddownstream of the dam should be considered also. Dams located at theheadwaters will be more and more limited in their effects on flood damagesat locations further downstream if the catchment area increases.

4. RESTRICTIONS FOR FLOOD CONTROL AND CONCLUSIONS

The multiple use of reservoirs limits the options to shift the different storagecategories without disadvantages for some uses. For dams which are used forfreshwater supply this is not only a question of water quantity. (The dams in the Ore

283

Maximumcontrolled out-flow (m3/s)

Maximumcontrolled outflowin percent of theinflow peak in

2002

Return Period ofthe controlled

outflow (based onstatistics until

2002)

Return Period ofthe controlled

outflow (based onstatistics including

year 2002)

Demand forFlood storagecapacity(Mio m3)

Remarks

62 28 % 200 34 10,4Flood storage capacityhigher than reservoircapacity (9.62 Mio m3)

83 37 % 1 000 -- 8,78

Flood storage capacityequivalent to thereservoir capacityminus dead capacity

120 54 % 10 000 128 4,34Exclusive floodcontrol capacityafter 2002

152 68 % -- 200 2,28Exclusive floodcontrol capacitybefore 2002

Tableau 8

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 283

seulement une question de quantité d’eau (les barrages dans les Monts Métallifèresdoivent fournir de l’eau en période de sécheresse hydrologique avec une sécurité de99 pour cent). Une quantité minimale de stockage est également nécessaire pourassurer la qualité de l’eau. Ainsi, le volume d’une masse d’eau est un critère dans tousles modèles d’eutrophisation (par exemple Vollenweider et Kerekes, 1982). Si leséléments nutritifs ne sont pas des facteurs limitant, le changement de l’équilibreénergétique en cas de faibles niveaux d’eau (la partie relative de la masse d’eaurecevant une énergie suffisante de rayonnement solaire pour la prolifération d’alguesest augmentée, ainsi que le volume relatif de l’eau avec une température plus élevée)peut entraîner une accélération des processus de croissance des biomasses, des déficitsen oxygène et des problèmes de qualité de l’eau.

Compte tenu de ces problèmes et d’autres encore, un changement des prioritésentre les multiples objectifs de gestion des réservoirs doit être basé sur uneoptimisation dans laquelle les conditions aux limites doivent être prises enconsidération. Parmi celles-ci, les installations techniques (spécialement la capacité desorganes d’évacuation, les déversoirs), les conditions hydrologiques et les demandesspécifiques des autres utilisateurs (qualité de l’eau, par exemple) semblent être les plusimportants. Le caractère intégratif de cette optimisation peut être démontré parl’exemple suivant: une évacuation d’eau provenant d’une retenue par les vidanges defond augmenterait la capacité de stockage de crue, mais pourrait entraîner desproblèmes de qualité de l’eau si la stratification de la masse d’eau en été étaitperturbée. Ces problèmes et d’autres encore montrent que la planification descapacités de stockage de crue des réservoirs à usages multiples exige des analysesdétaillées des options et contraintes. Afin d’éviter des conflits en matière de barragespolyvalents, il faut privilégier la construction de barrages pour le contrôle de cruesuniquement, peut-être comme retenues "vertes" dans la mesure du possible.

La planification du contrôle de crues par des retenues doit être considéréecomme étant un processus économique et politique dans lequel les optionstechniques, les conditions aux limites hydrologiques et la sensibilisation du public aurisque doivent être prises en considération. La planification des mesures de contrôlede crues doit être fondée sur l’évaluation des rapports bénéfices-coûts.

Afin d’estimer les possibilités de contrôle de crues par des barrages, lesinformations suivantes sont nécessaires:

• le risque d’inondation en général et les conditions hydrologiques en particulier,

• les options techniques pour influer sur les crues,

• le coût des mesures visant à améliorer le contrôle des crues, si possible,

• les effets du contrôle de crues sur les dégâts en aval,

• les options de prévision de crues et l’adaptation de la gestion opérationnelledes retenues aux conditions hydrologiques spécifiques d’une crue en cours.

Parmi les contraintes de la gestion des inondations, l’utilisation multiple desretenues doit être mise en relation avec le caractère stochastique des crues. Il est trèsdifficile d’assurer une protection contre les crues seulement pour les événements rareset extrêmes. En l’absence de prévisions de crues, toutes les crues doivent êtrecontrôlées. Les petites crues seront plus affectées que les grandes. À partir de cescirconstances, le paradoxe suivant résulte de la sécurité contre les crues.

284

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 284

Mountains have to provide water during hydrological drought conditions with asafety of 99 percent.). A minimum storage content is also needed to ensure waterquality. Thus the volume of a water body is a criteria in all models of eutrophication(e.g. Vollenweider & Kerekes, 1982). If nutrients are not limiting factors, the changeof the energy balance by lower water levels (the relative part of the water body withsufficient energy from sun radiation for algae blooms is increased and also therelative volume of water with an higher temperature) could result in acceleratedgrowing processes of biomasses, oxygen deficits and water quality problems.

Under consideration of these and other problems a change of the prioritiesbetween multiple purposes of reservoir management should be based on optimizationwhere the boundary conditions have to be considered. Among them the technicalfacilities (esp. capacities of outlets, spillways), the hydrological conditions and thespecific requests of other users (e.g. water quality) seem to be most important. Theintegrative character of this optimisation can be shown by the following example: Arelease of water from a reservoir through bottom outlets it would increase the floodstorage capacity but could result in water quality problems if the stratification of thewater body in summer would be disturbed. These and other problems show that theplanning of flood storage capacities of reservoirs with multiple uses demand detailedanalyses of options and constrains. In order to avoid the conflicts with respect tomultipurpose dams it should be preferred to build dams for flood control purposesonly, may be as “green” flood reservoirs whenever possible.

The planning of flood control by reservoirs has to be seen as aneconomical and political determined process in which technical options,hydrological boundary conditions and public risk awareness have to beconsidered. Planning of flood control measures have to be founded onassessments of benefit-costs-ratios.

In order to estimate the options for flood control by dams followinginformation is needed:

• the flood risk in general and the hydrological conditions in particular,

• the technical options to affect floods,

• the costs of measures to improve flood control if possible,

• the effects of flood control on damages downstream,

• the options to forecast flood events and to adapt the operational reservoirmanagement to the specific hydrological conditions of an on-going flood.

Among the constraints of flood management the multiple use of reservoirs has to berelated with the stochastic character of floods. It is very difficult to ensure a flood controlfor rare and extreme events only. In the absence of flood forecasts all floods have to becontrolled. Small floods will be affected more than large floods. From this circumstancesthe paradox of flood safety results.

285

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 285

Le contrôle de crues réduit les effets néfastes des crues de relativement faibleintensité. La sensibilisation du public aux risques d’inondation se réduit enconséquence, car de telles inondations ne causent plus de dégâts. Si une crueextrême survient qui ne peut être contrôlée, les dégâts dus à cette crue et les pertespeuvent être plus élevés que sans protection contre les crues, car les riverains nesont désormais plus familiers avec les inondations et la concentration des biens dansles zones menacées par les inondations s’est accrue entre-temps. Si les limites ducontrôle de crues ne sont pas suffisamment considérées, la sensibilité du public auxrisques d’inondation sera négativement affectée si la capacité de contrôle de crues aété surestimée. Mais il existe également un danger de sous-estimation de cettecapacité, qui pourrait résulter en une utilisation sub-optimale des installations decontrôle existantes.

Les mesures de protection contre les crues au moyen de barrages devraientconstituer une part importante d’un ensemble de mesures visant à réduire lesrisques de crues. Compte tenu de cette complexité, il n’est pas compréhensible quela nouvelle «Proposition de directive du Parlement européen sur l’évaluation et lagestion des crues» formule des exigences de gestion des risques de crue par uneapproche de planification complexe, mais ne mentionne pas explicitement lamaîtrise des crues par les barrages. L’objectif général de cette directive– l’évaluation des risques de crue et la planification de mesures pour les réduire – nepeut être rempli sans le recours aux barrages, qui sont les installations techniques lesplus importantes à disposition de la planification de contrôle des crues.

5. RÉFÉRENCES

SCHULTZ, G.A., SCHUMANN, A.H. Implementation of new tasks for old dams: A non-trivial problem, Proceedings Symposium S2 6th Scientific Assembly of theIAHS, Maastricht, July 18-27, 2001

VOLLENWEIDER, R.A., KEREKES, J. 1982. Eutrophication of waters. Monitoring,assessment and control. OECD Cooperative programme on monitoring ofinland waters (Eutrophication control), Environment Directorate, OECD,Paris. 154 p.

EU, 2006: Proposal for a Directive of the European Parliament on the assessmentand management of floods.

286

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 286

Flood control reduces the harmful effects of relatively small floods. The publicawareness of flood risks is reduced as such floods cause no damages. If an extremeflood happens, which cannot be controlled, the flood damages and losses can behigher than without flood protection, as people are now not familiar with floods andthe concentration of values in flood endangered areas was increased. If the limits offlood control are not considered sufficiently the public awareness of flood risks willbe affected negatively as flood control options are overestimated. But there is also adanger for an underestimation of these options which could result in sub-optimalutilizations of existing control capacities.

Flood protection measures by means of dams should be a substantial part of acomplex of measures to reduce flood risks. Under consideration of this complexity itis not understandable, that the new “Proposal for a Directive of the EuropeanParliament on the assessment and management of floods” specifies the demand forflood risk management by a complex planning approach but does not mention floodcontrol by dams explicitly. The general aim of such a directive, to assess flood riskand to plan measures to reduce it, cannot be fulfilled without integration of dams asthe most important technical facilities to control floods into the planning.

5. REFERENCES

SCHULTZ, G.A., SCHUMANN, A.H. Implementation of new tasks for old dams: A non-trivial problem, Proceedings Symposium S2 6th Scientific Assembly of theIAHS, Maastricht, July 18-27, 2001

VOLLENWEIDER, R.A., KEREKES, J. 1982. Eutrophication of waters. Monitoring,assessment and control. OECD Cooperative programme on monitoring ofinland waters (Eutrophication control), Environment Directorate, OECD,Paris. 154 p.

EU, 2006: Proposal for a Directive of the European Parliament on the assessmentand management of floods.

287

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 287

288

Imprimerie de Montligeon61400 St Hilaire le ChâtelDépôt légal : Mai 2014

N° 26093ISSN 0534-8293

190-288- ANNEXES:- 20/05/14 12:37 Page 288

INTERNATIONAL COMMISSION ON LARGE DAMSCOMMISSION INTERNATIONALE DES GRANDS BARRAGES

61, avenue Kléber, 75116 ParisTéléphone : (33-1) 47 04 17 80 - Fax : (33-1) 53 75 18 22

http://www.icold-cigb.org

RO

LEO

FD

AM

SO

NT

HE

DE

VE

LOP

ME

NT

AN

DM

AN

AG

EM

EN

TO

FR

IVE

RB

AS

INS

.AG

EN

ER

AL

RE

VIE

WR

ÔLE

DE

SB

AR

RA

GE

SD

AN

SLE

DÉ

VE

LOP

PE

ME

NT

ET

LAG

ES

TIO

ND

ES

BA

SS

INS

FLU

VIA

UX

.UN

BIL

AN

GÉ

NÉ

RA

L

2014

149

ROLE OF DAMS ON THE DEVELOPMENT ANDMANAGEMENT OF RIVER BASINS.A GENERAL REVIEW

RÔLE DES BARRAGES DANS LEDÉVELOPPEMENT ET LA GESTION DESBASSINS FLUVIAUX. UN BILAN GÉNÉRAL

Bulletin 149

01-04Couv B153:- 15/05/14��6:03��Page�1

b156- gestion intégré du risque de crue

Documents

conclusions in this

change in science

in view ofthe

the topics discussed

floods committee in

force de loi

avenue klber

responsibility whatsoever