Flood forecasting with a watershed model: a new method of parameter updating

Flood forecasting is of prime importance when it comes to reducing the possible number of lives lost to storm-induced floods. Because rainfall-runoff models are far from being perfect, hydrologists need to continuously update outputs from the rainfall-runoff model they use, in order to adapt to the actual emergency situation. This paper introduces a new updating procedure that can be combined with conceptual rainfall-runoff models for flood forecasting purposes. Conceptual models are highly nonlinear and cannot easily accommodate theoretically optimal methods such as Kalman filtering. Most methods developed so far mainly update the states of the system, i.e. the contents of the reservoirs involved in the rainfall-runoff model. The new parameter updating method proves to be superior to a standard error correction method on four watersheds whose floods can cause damage to the greater Paris area. Moreover, further developments of the approach are possible, especially along the idea of combining parameter updating with assimilation of additional data such as soil moisture data from field measurements and/or from remote sensing. Prévision de crue avec un modèle pluie-débit: nouvelle méthode de mise à jour des paramètres Résumé La prévision de crue joue un rôle capital dans la réduction du nombre des victimes des inondations. Du fait que les modèles pluie-débit sont très imprécis, les hydrologues doivent mettre à jour les résultats de leurs modèles pour refléter la réalité d'une situation d'urgence. Ce papier présente une nouvelle procédure de mise à jour qui peut être associée à un modèle pluie-débit pour effectuer une prévision de crue. Les modèles conceptuels pluie-débit sont hautement non-linéaires et il est difficile de leur appliquer le filtre de Kalman. La plupart des méthodes utilisées actuellement procèdent à une mise à jour de l'état du système, c'est à dire des niveaux des réservoirs qui constituent l'architecture habituelle des modèles pluie-débit. Dans ce document, on présente une nouvelle méthode reposant sur la mise à jour des paramètres du modèle. Cette méthode s'est révélée supérieure à la méthode standard de correction d'erreur lors d'une application sur quatre bassins dont les crues peuvent entraîner des dommages à Paris et dans les environs. De plus, des travaux (non présentés ici) sont en cours pour effectuer l'assimilation de données complémentaires telles que les données d'humidité des sols, soit mesurées sur le terrain soit issues de la télédétection.