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4 results on '"Hydrowide"'

1. Towards multi-scale integrated hydrological models using the LIQUID® framework. Overview of the concepts and first application examples

Author

Isabelle Braud, Yves Nedelec, J. Dehotin, Hocine Henine, S. Debionne, Flora Branger, Sandrine Anquetin, P. Viallet, Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Hydrowide, HYDROWIDE, Hydrosystèmes et Bioprocédés (UR HBAN), HMCI, Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), European Project, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hydrosystèmes et bioprocédés (UR HBAN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)

Subjects
Engineering, Environmental Engineering, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Discretization, HYDROLOGICAL MODELS, DISCRETISATION, INTEGRATED MODELLING, SPATIAL DISCRETIZATION, Process (engineering), MODULARITE, 0207 environmental engineering, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Modularity, FEEDBACK SIMULATION, MODELE HYDROLOGIQUE, LIQUID®, 020701 environmental engineering, Temporal scales, 0105 earth and related environmental sciences, Flexibility (engineering), MODELE DISTRIBUE, Management science, business.industry, Ecological Modeling, Scale (chemistry), FRAMEWORK, 6. Clean water, Variety (cybernetics), MODULARITY, Variable (computer science), SIMULATION NUMERIQUE, [SDE]Environmental Sciences, Systems engineering, business, Software
Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU; Distributed hydrological models are valuable tools that can be used to support water management in catchments. However, the complexity of management issues, the variety of modelling objectives, and the variable availability of data require a flexible way to customize models and adapt them to each individual problem. Environmental modelling frameworks offer such flexibility; they are designed to build and run integrated models on the basis of reusable and exchangeable components. This paper presents the LIQUID® framework, developed by Hydrowide since 2005. The purpose of developing LIQUID® was to provide both easier integration of hydrological processes and preservation of their characteristic temporal and spatial scales. It suits a wide range of applications, both in terms of spatial scales and of process conceptualisations. LIQUID® is able to synchronize different time steps, to handle irregular geometries, and to simulate complex connections between components, in particular involving feedback. The paper presents the concepts of LIQUID® and the technical choices made to meet the above requirements, with focuses on the simulation run system and on the spatial discretization of process components. The use of the framework is illustrated by five application cases associated with contrasted spatial and temporal scales.

Published
2010
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2. The use of distributed hydrological models for the Gard 2002 Flash-Flood event: Analysis of associated hydrological processes

Author

C. Manus, Marie-Madeleine Maubourguet, Sandrine Anquetin, Denis Dartus, Hélène Roux, P. Viallet, Isabelle Braud, Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, HMCI, Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Hydrowide, HYDROWIDE, European Project, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Institut polytechnique de Grenoble (FRANCE), Institut national de Recherche en Sciences et Technologies pour l'Environnement et l'Agriculture - IRSTEA (FRANCE), Institut de Recherche pour le Développement - IRD (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), HYDROWIDE (FRANCE), Université Joseph Fourier Grenoble 1 - UJF (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Infiltration excess, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Mécanique des fluides, Model inter-comparison, 0207 environmental engineering, Hydrograph, Soil science, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, CRUE SOUDAINE, FLASH FLOODS, MODELE HYDROLOGIQUE, Distributed modelling, Streamflow, MODEL INTER-COMPARISON, Flash flood, SOIL VARIABILITY, Hydrological processes, 020701 environmental engineering, 0105 earth and related environmental sciences, Water Science and Technology, Hydrology, MODELE DISTRIBUE, DISTRIBUTED MODELLING, SOL, Flash floods, GARD, Saturation excess, Soil variability, 6. Clean water, SATURATION EXCESS, HYDROLOGICAL PROCESSES, Infiltration (hydrology), INFILTRATION, 13. Climate action, [SDE]Environmental Sciences, Spatial ecology, Environmental science, Spatial variability, INFILTRATION EXCESS, Saturation (chemistry), Surface runoff
Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU; International audience; This paper presents a detailed analysis of the September 8-9 2002 flash flood event in the Gard region (southern France) using two distributed hydrological models: CVN built within the LIQUID® hydrological platform and MARINE. The models differ in terms of spatial discretization, infiltration and water redistribution representation, and river flow transfer. MARINE can also account for sub-surface lateral flow. Both models are set up using the same available information, namely a DEM and a pedology map. They are forced with high resolution radar rainfall data over a set of 18 sub-catchments ranging from 2.5 to 99 km2 and are run without calibration. To begin with, models simulations are assessed against post field estimates of the time of peak and the maximum peak discharge showing a fair agreement for both models. The results are then discussed in terms of flow dynamics, runoff coefficients and soil saturation dynamics. The contribution of the sub-surface lateral flow is also quantified using the MARINE model. This analysis highlights that rainfall remains the first controlling factor of flash flood dynamics. High rainfall peak intensities are very influential of the maximum peak discharge for both models, but especially for the CVN model which has a simplified overland flow transfer. The river bed roughness also influences the peak intensity and time. Soil spatial representation is shown to have a significant role on runoff coefficients and on the spatial variability of saturation dynamics. Simulated soil saturation is found to be strongly related with soil depth and initial storage deficit maps, due to a full saturation of most of the area at the end of the event. When activated, the signature of sub-surface lateral flow is also visible in the spatial patterns of soil saturation with higher values concentrating along the river network. However, the data currently available do not allow the assessment of both patterns. The paper concludes with a set of recommendations for enhancing field observations in order to progress in process understanding and gather a larger set of data to improve the realism of distributed models.

Published
2010
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3. A modelling approach to assess the hydrological response of small Mediterranean catchments to the variability of soil characteristics in a context of extreme events

Author

Jean Dominique Creutin, P. Viallet, C. Manus, Eric Gaume, J. P. Vandervaere, Isabelle Braud, Sandrine Anquetin, Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Centre national du machinisme agricole, du génie rural, des eaux et forêts (CEMAGREF), HYDROWIDE GRENOBLE FRA, Partenaires IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), LCPC BOUGUENAIS FRA, The publication of this articleis financed by CNRS-INSU, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Hydrowide, Division Eau et Environnement (LCPC/EAU), Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-PRES Université Nantes Angers Le Mans (UNAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), and Cadic, Ifsttar

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, CEMAGREF, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, 0207 environmental engineering, Soil science, 02 engineering and technology, lcsh:Technology, 01 natural sciences, lcsh:TD1-1066, PRECIPITATION ATMOSPHERIQUE, Pedotransfer function, lcsh:Environmental technology. Sanitary engineering, [SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology, 020701 environmental engineering, lcsh:Environmental sciences, CARTOGRAPHIE, 0105 earth and related environmental sciences, lcsh:GE1-350, Hydrology, Soil map, SOL, lcsh:T, HHLY, HYDROLOGIE, lcsh:Geography. Anthropology. Recreation, BASSIN MEDITERRANEEN, Soil classification, 15. Life on land, BASE DE DONNEES, MODELISATION, 6. Clean water, Infiltration (hydrology), [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes, Soil structure, lcsh:G, 13. Climate action, HHLYHYD, Soil water, [SDE]Environmental Sciences, [SDU.STU.HY] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology, Environmental science, Spatial variability, CRUE, Surface runoff
Abstract

This paper presents a modeling study aiming at quantifying the possible impact of soil characteristics on the hydrological response of small ungauged catchments in a context of extreme events. The study focuses on the September 2002 event in the Gard region (South-Eastern France), which led to catastrophic flash-floods. The proposed modeling approach is able to take into account rainfall variability and soil profiles variability. Its spatial discretization is determined using Digital Elevation Model (DEM) and a soil map. The model computes infiltration, ponding and vertical soil water distribution, as well as river discharge. In order to be applicable to ungauged catchments, the model is set up without any calibration and the soil parameter specification is based on an existing soil database. The model verification is based on a regional evaluation using 17 estimated discharges obtained from an extensive post-flood investigation. Thus, this approach provides a spatial view of the hydrological response across a large range of scales. To perform the simulations, radar rainfall estimations are used at a 1 km2 and 5 min resolution. To specify the soil hydraulic properties, two types of pedotransfer function (PTF) are compared. It is shown that the PTF including information about soil structure reflects better the spatial variability that can be encountered in the field. The study is focused on four small ungauged catchments of less than 10 km2, which experienced casualties. Simulated specific peak discharges are found to be in agreement with estimations from a post-event in situ investigation. Examining the dynamics of simulated infiltration and saturation degrees, two different behaviors are shown which correspond to different runoff production mechanisms that could be encountered within catchments of less than 10 km2. They produce simulated runoff coefficients that evolve in time and highlight the variability of the infiltration capacity of the various soil types. Therefore, we propose a cartography distinguishing between areas prone to saturation excess and areas prone only to infiltration excess mechanisms. The questions raised by this modeling study will be useful to improve field observations, aiming at better understanding runoff generation for these extreme events and examine the possibility for early warning, even in very small ungauged catchments.

Published
2009

4. Sensitivity of the hydrological response to the variability of rainfall fields and soils for the Gard 2002 flash-flood event

Author

Jean-Dominique Creutin, Sandrine Anquetin, Olivier Vannier, C. Manus, Isabelle Braud, P. Viallet, Brice Boudevillain, HMCI, Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hydrologie-Hydraulique (UR HHLY), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), HYDROWIDE, European Project, Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)

Subjects
Flash-floods, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, 0207 environmental engineering, Hydrograph, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, law.invention, law, Flash flood, Radar, [SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology, 020701 environmental engineering, 0105 earth and related environmental sciences, Water Science and Technology, Hydrology, Distributed hydrological model, Flood myth, Soil variability, Radar rainfall, Catchment hydrology, Infiltration (hydrology), 13. Climate action, Soil water, Environmental science, Spatial variability
Abstract

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU; International audience; In the general context of field experiment design, this paper presents a modeling study that quantifies the respective impact of rainfall estimation and soil variability on the simulated discharge for an extreme event in southern France. The CVN distributed hydrological model, built within the LIQUID® modeling platform is used. The method is illustrated for two medium sized catchments, Saumane (99 km2) and Uzès (88 km2) using raingauges and two radar estimates. The soil properties are extracted from an existing soil database provided for the whole region. The model parameter specification uses available observation and a priori hydrological knowledge. No parameter adjustment is performed. For model evaluation on the regional scale, simulated maximum peak discharges are compared with post-flood estimations for 32 catchments. The area of these catchments ranges from 2.5 to 99 km2 and model results are satisfactory. Then, the study focuses on the Saumane and Uzès catchments. A sensitivity analysis highlights the role of the Manning roughness coefficient on the simulated hydrographs dynamics. The impact of the bottom boundary condition of the infiltration and water redistribution module is also shown for the gauged Saumane catchment. Then the impact of rainfall input and soil spatial variability is presented. The results show that (i) the use of radar data is necessary to properly simulate the flood dynamics; (ii) although radar volume-scanning strategy has been shown to give more accurate results on a pixel/gauge comparison of the rainfall estimations, it is not necessarily the case when catchment averaged amounts are considered, especially for catchments in mountainous areas; (iii) the impact of the variability in soil properties on the simulated discharges is of the same order of magnitude as the impact of differences in rainfall estimation; (iv) the flood dynamics presents two phases: the first one, mainly controlled by the soil properties and the second one, since the soils are saturated, controlled by the rainfall variability. Therefore, uncertainties on both observations need to be mitigated in order to improve flash-flood understanding.

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2010
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