Basé sur le document Professional Practice Guidelines for Legislated Flood Assessments in a Changing Climate in British Columbia Recommandations fondées.

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1 basé sur le document Professional Practice Guidelines for Legislated Flood Assessments in a Changing Climate in British Columbia Recommandations fondées sur les risques pour le contrôle des crues Michael ChurchMatthias Jakob University of British ColumbiaBGC Engineering, Ltd. présenté au séminaire GESTRANS 21-23 novembre, 2012

2 Les crues sont inévitables... Le Fleuve Fraser près de Yale, C.B., 1894

3 Types de crues Avalanche de glace/vague d’impact/rupture de barrage Mt. Edith Cavell, Parc National Jasper, Alberta, août 2012

4 Crue et avulsion sur un cône alluvionaire Fairmont Creek à Fairmont Hotsprings, C.B., juin 2012 Types de crues

5 Crue torrentielle Sicamous Creek, Sicamous, C.B., juin 2012

6 Plusieurs problèmes pour la gestion des crues Données limitées (e.g., débit de la rivière) observations limitées (e.g., tsunami) climat non-stationnaire changement hydrologique suite au changement d’usage du terrain (e.g., urbanisation; drainage agricole; gestion forestière) options limitées par l’occupation des rives événements uniques (blocage par un glissement de terrain)... ceci inclut plusieurs problèmes potentiels de crues inhabituelles et imprévues

7 Diverses conséquences des crues à regarder perte de vies (noyade) destruction de maisons contamination (biologique/chimique) pertes économiques à cause d’interruption de la circulation, interruptions des services et du commerce, perte des revenus touristiques, pertes d’assurance perte d’habitat des poissons et de la faune difficultés financières pour les propriétaires non- assurés stress personnel

8 Évaluation traditionnelle au Canada de l’aléa des crues on a conçu les défenses d’après le niveau d’eau prévu pour une crue de probabilité annuelle de retour de 0.5% (i.e., une période de retour de 200 ans)…c’est une méthode basée sur l’aléa un supplément standard est ajouté à la hauteur de la digue (“freeboard”), indépendamment de la durée des observations des débits l’érosion des berges et la sédimentation ne sont pas prises en considération d’ordinaire. il n’y a pas de considération systématique des pertes prévues pour les crues extrêmes C’est néanmoins implicitement une méthode fondée sur le risque

9 Problèmes de la gestion contemporaine des crues le drainage du terrain et la construction des réservoirs continuent sans considération des conséquences sur les crues on ne prend pas compte des mesures non-structurales pour la prévention des inondations il n’y a pas d’appréciation systématique du potentiel d’érosion des berges de la rivière

10 Autres problèmes de la gestion contemporaine des crues les efforts de reconstruction après une crue n’encouragent pas la réduction des pertes des crues à venir: le gouvernement supporte seulement le remplacement des structures en conséquence, le gouvernment inspire une attitude “ils nous sauverons” on crée un faux sens de sécurité par la construcion des digues, ce qui encourage plus de développement et d’investissement

11 Pourquoi devons-nous changer? la population sur les plaines d’inondation en Colombie Britannique s’accroît rapidement, donc les conséquences des crues s’accroîssent une gestion fondée sur l’aléa ignore l’accroissement des conséquences possibles l’analyse de la fréquence des crues ne marche pas dans plusieurs cas, particulièrement en face de changements d’environnement l’approche actuelle de la gestion des crues en C.B. ne peut pas prévenir ou limiter les pertes catastrophiques on a besoin d’évaluer et comparer des stratégies alternatives pour la gestion des crues

12 Morts Propriétés inondées 1894 1948 ???? Nombre de propriétés inondées Nombre des morts 10 100 1000 10,000 10 100 1000 10,000 1 ? ? 100,000 Le risque s’accroît par le temps La vallée du Fleuve Fraser

13 En général, le risque est un objectif mouvant

14 Le problème du climat Est-ce que nous avons un changement séculaire, ou cyclique, ou tout simplement, une grande variabilité?

15 Le problème du climat encore L’analyse traditionnelle de la grandeur et de la fréquence des débits n’est pas toujours sûre

16 Un exemple local: Le bassin du Fleuve Squamish, près de Vancouver Intensité de la précipitation Précipitation totale Durée de l’averse Intensité moyenne des précipitations

17 “The protection of New Orleans had been based on the ‘traditional approach’, which is component- performance-based, uses standards to define performance, and relies on factors of safety to deal with uncertainty”...... ”a risk-based approach would provide a more viable capability to inform decisions on complex infrastructure such as hurricane protection systems.” Leçons de l’ouragan Katrina (Performance Evaluation Task Force, USACE):

18 Les recommandations pour la gestion des crues...... doivent être flexibles dans le sens qu’elles reconnaissent qu’une bonne défense contre les crues devrait répondre au niveau de risque perçu... doivent être complètes en prenant en compte tout type de crue qui pourrait arriver... doivent être pratiques: des prescriptions simples doivent être disponibles pour les cas ordinaires (e.g., maisons seules; lotissements)

19 Large river systemsModerate and small rivers and large streams Small steep streams subject to debris floods and debris flows Typical length of gauged record > 50 years0 - 50 yearsrarely gauged record Typical watershed area > 1000 km 2 10-1000 km 2 1-10 km 2 Flood-generating process  rainfall  snowmelt  rain-on-snow  ice-jam floods  rainfall  snowmelt  rain-on-snow  landslide dam outbreak floods  volcanic debris flows  log jams  beaver dam failures  ice jam floods  landslide dam outbreak floods  debris flows  lahars  extreme rainfall Proposed flood return periods** shown on hazard maps  20-year*  100-year  200-year  1000-year  2500-year***  20-year*  100-year  200-year  1000-year  20-year*  200-year  500-year  2500-year*** Étape d’analyse 1. Scenarios de crues dans divers bassins-versants

20 Cla ss Typical hazard assessment methodsDeliverablesApplicationsReturn periods for flood hazard maps Application for Development Type 0  Site visit and qualitative assessment of flood hazard without modelling  Letter report or memorandum with water levels  Very low loss potential rivers and floodplains 20-yr 200-yr  Building additions, 2 lot subdivision 1  possibly 1-D modelling, qualitative description of fluvial geomorphic regime, air photo interpretation and field inspections for evidence of previous floods  Cross-sections with water levels, flow velocity and qualitative description of recorded historic events  Low loss potential rivers and floodplains  Subdivision into separate lots (< 10 single family) 2  1-D or 2-D modelling, empirical modelling of fluvial regime and future trends in river bed changes, bank erosion maps, possibly paleoflood analysis  Maps with area inundated at different return period, flow velocity, flow depth, delineation of areas prone to bank erosion and river bed elevation changes  Moderate loss potential rivers and floodplains 20-yr 200-yr 1000-yr (where appropriate)  Subdivision into > 10-100 single family lots, new subdivisions 3  2-D modelling of user-specified dike breach scenarios, modelling of fluvial geomorphic processes using 2-D morphodynamic models and their respective effects on flood hazard.  Maps with area inundated, flow velocity, flow depth, delineation of areas prone to bank erosion and river bed elevation changes, formulation of decision tree  High loss potential rivers and floodplains 200-yr 1000-yr 2500-yr (where appropriate)  Subdivisions/ towns with human loss potential of 10- 100 people 4a  2-D modelling with probabilistic dike breach routines including breach width and breach outflow discharge scenarios, 2-D morphodynamic models and their respective effects on flood hazard.  same as for Class 3 but with documentation of breach discharge and flood propagation times  Very High loss potential rivers and floodplains 200-yr 1000-yr 2500-yr (where appropriate)  Towns/Cities with human loss potential of >100 people 4b  same as Class 4 but including modelling of different hazard scenarios (i.e. different breach locations, multiple breaches, sequential breaches) for different flood risk reduction strategies  same as for Class 3  Very High loss potential rivers and floodplains 200-yr 1000-yr 2500-yr (where appropriate) Étape 2. Niveau d’évaluation de l’aléa

21 ClassClass Typical hazard assessment methods DeliverablesApplicat ions Return period s for flood hazard maps Applic ation for Develo pment Type 4b4b  2-D modelling with probabilistic dike breach routines including breach width and breach outflow discharge scenarios, 2- D morphodynamic models and their respective effects on flood hazard.  modelling of different hazard scenarios (i.e. different breach locations, multiple breaches, sequential breaches) for different flood risk reduction strategies Maps with area inundated, flow velocity, flow depth, delineation of areas prone to bank erosion and river bed elevation changes, formulation of decision tree Very High loss potentia l rivers and floodpla ins 200-yr 1000- yr 2500- yr (where appro priate) Towns/ Cities with human loss potenti al of >100 people ClassClass Typical hazard assessment methods DeliverablesApplicat ions Return period s for flood hazard maps Applic ation for Develo pment Type 0  Site visit and qualitative assessment of flood hazard without modelling Letter report or memorandum with water levels Very low loss potentia l rivers and floodpla ins 20-yr 200-yr Buildin g additio ns, and 2 lot subdivi sion Cl as s Typical hazard assessment methodsDeliverablesApplicationsReturn periods for flood hazard maps Application for Development Type 4b 2-D modelling with probabilistic dike breach routines including breach width and breach outflow discharge scenarios, 2-D morphodynamic models and their respective effects on flood hazard.  modelling of different hazard scenarios (i.e. different breach locations, multiple breaches, sequential breaches) for different flood risk reduction strategies Maps with area inundated, flow velocity, flow depth, delineation of areas prone to bank erosion and river bed elevation changes, formulation of decision tree Very High loss potential rivers and floodplains 200-yr 1000-yr 2500-yr (where appropriate) Towns/Cities with human loss potential of >100 people Détails pour la classe 4b

22 Exemple d’une crue: Fleuve Fraser à Chilliwack, d’après un modèle 2-D

23 1:200 flood return period 0.005 1:500 flood return period 0.002 1:2500 flood return period 0.0004 flood defence system remains structurally intact, only localized flooding in unprotected areas flood defence system remains structurally intact, only localized flooding in unprotected areas flood defence system remains structurally intact, only localized flooding in unprotected areas Single defence breach with all other structures remaining intact Multiple defence breach Single defence breach with all other structures remaining intact Single defence breach with all other structures remaining intact Multiple defence breach flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response flood warning, evacuations no response Étape 3. Analyse des scenarios

24 Étape 4. Évaluation des risques

25 Calcul approximatif des morts Morts Hauteur d’inondation

26 Risk Level Cla ss Typical Risk Assessment MethodsDeliverablesApplications Return Periods (years) Very Low0  Includes a short site survey with qualitative assessment of potential consequences  Memorandum or Letter  Sketch Maps  Small developments 20 200 500 Low1  provides qualitative descriptions or tabulation of potential economic losses associated with various consequence scenarios  Report  Maps  Low loss potential rivers and floodplains Moderate2  estimate direct economic losses using homogenized stage-damage curves, estimate mortality using empirical formulae under simplified assumptions, assess total risk via qualitative risk matrix, quantify risk to individuals and societal risk where required by local jurisdiction.  Method descriptions, maps of economic loss potential, inventory lists, lists of PDI>tolerance threshold, FN- graphs  Moderate loss potential streams, rivers and floodplains High3  same as 2 for economic losses, inventory environmental hazards and likely environmental losses, cultural and historic values and intangibles (human suffering etc.), assess risk via a semi- quantitative risk matrix, compare risk to local tolerance criteria or with stakeholder-developed risk tolerance criteria, quantify risk to individuals and societal risk where required by local jurisdiction.  Detailed method descriptions, maps of economic loss potential, maps of human loss potential inventory lists, lists of PDI>tolerance threshold, FN- graphs  High loss potential rivers and floodplains 20 200 1000 Very High4a  same as 3 for economic losses plus determine direct and indirect economic losses for area affected region and province (Fraser River), model loss-of-life using one or more mortality models under different hazard scenarios; quantify environmental losses through modelling or empirical study; integrate all losses in semi- quantitative risk matrix and compare to existing or developed risk tolerance criteria  Detailed method descriptions, maps of economic loss potential, inventory lists, lists of PDI>tolerance threshold, FN- graphs  Very High loss potential rivers and floodplains 20 200 1000 2500 Very High4b  same as Class 3 assessment for different risk reduction studies, provide cost-benefit analysis for selected options  Same as Class 3 with CBA  Same as Class 3 Étape 5. Niveau d’évaluation du risque

27 Exemple de carte des pertes ($C/m 2 ): Chilliwack, C.B.

28 Vulnérabilité des services indispensables (hauteur d’inondation)

29 Sommaire. Évaluation du risque d’inondation

30 On a proposé des recommandations nouvelles pour la pratique professionnelle d’évaluation des crues en Colombie Britannique Les recommendations soulignent une approche basée sur l’idée de risque, mais suffisament flexible pour répondre au niveau perçu du risque Les recommendations soulignent la nécessité de prédire les changements hydrologiques qui résulteront du changement climatique et de l’occupation du sol Résumé