Dimensioning of dynamic slowdown hydraulic structures located in a catchment

Floods which have recently occurred, especially in the Upper Vistula Catchment showed that the major damages were caused by flooding by small torrents and rivers. Important losses appeared in the river valleys and in the catchments as result of the slope erosion and landslides. Therefore the attempts to slowdown the outflow, at the beginning of its creation, (by management of the whole catchment), are purposeful. In response to the environmental friendly ways of flood prevention a method including the technical aspects with landscape protection and ecological principles was proposed. The presented method named Dynamic Slowdown (RD) was worked out by Cemagref France and in cooperation program "Polonium" developed and applied to a small mountainous catchment in Poland. The RD method consists in increasing storage of flood volumes by constructing small hydraulic works with as little negative effects as possible on the ecosystems and landscapes (like water traps, trenches, special forest roads construction, small dry reservoirs...). The RD methods could help in avoiding the heavy torrent correction (hydraulic control structures and artificial concrete channels that are to day the prevailing methods of flood protection). In the paper we present the methods for the structures dimensioning with a help of specially constructed mathematical models. The used models "One second" and "Roof &Pipe" are distributed parameters hydrological models based on very detailed division, into elementary surfaces, of the area of the catchment. The computation was done for Isepnica Torrent Catchment (Sola River tributary) and the results show the effect of these structures on flood wave in the main torrent. The technical aspects of the applied structures are also shown. / Les crues récentes, en particulier dans le haut bassin de la Vistule, ont montré que les plus grands dommages sont causés par les crues de petits torrents et rivières. Des préjudices importants sont constatés en dehors des lits majeurs, en raison d'érosion en versant et de glissements de terrain. Ralentir les ruissellements dès les zones de production d'écoulements apparaît donc pertinent. Dans la lignée des méthodes de lutte contre les inondations respectueuses de l'environnement, une stratégie combinant aspects techniques, protection des paysages et principes écologiques a été proposée. La méthode appelée Ralentissement Dynamique (RD) a été élaborée au Cemagref, France, et a été développée et appliquée à un petit bassin de montagne polonais dans le cadre d'un programme de coopération bilatérale "Polonium". Le RD consiste à favoriser la rétention des volumes de crue par des petites structures hydrauliques qui aient aussi peu de répercussion que possible sur les écosystèmes et paysages (comme des petites retenues, des fossés, des dispositions constructives pour les chemins forestiers, des retenues sèches etc.). Les méthodes de RD devraient aider à éviter des aménagements hydrauliques plus lourds (ouvrages de contrôle et canalisation, qui sont à ce jour les méthodes de réduction des crues qui prévalent). Dans cette communication, nous présentons les méthodes pour dimensionner ces structures à l'aide de modèles mathématiques spécialement développés. Les modèles utilisés, "One second" et "Roof & Pipe" sont des modèles hydrologiques distribués, basés sur une discrétisation fine du bassin en surfaces élémentaires. Les simulations ont été effectuées sur le cas du torrent Isepnica (affluent de la rivière Sola) et les résultats obtenus montrent l'effet de ces structures sur le laminage des crues dans le lit principal. Les aspects techniques des structures implémentées sont également décrits.