Suitability of HEC-RAS for Flood Forecasting

Abstract

At present, most river flood forecasts are conducted using a two-step procedure. First, flood routing is conducted, normally using hydrological models. The resulting flood peaks are then converted to water level forecasts using a steady flow hydraulic model, such as HEC-RAS. Recently, the HEC-RAS model has been extended to facilitate unsteady flow analyses, and while the numerical scheme is not robust enough to handle dynamic events (such as ice jam release floods) or supercritical flows, it does have the capability to route simple open water floods and produce water level forecasts at the same time. Here, the viability of the HEC-RAS unsteady flow routine for flood forecasting is examined through an application to the Peace River in Alberta and it is shown that accuracy comparable to more sophisticated hydraulic models can be achieved. Since many agencies already have HEC-RAS models established for floodplain delineation purposes, it would be a simple matter to extend them to the flood forecasting application. An ancillary advantage would be that flood forecasting accuracy could potentially be improved and simplified into a one-step process, without necessitating a time-consuming transition to unfamiliar models.

À l'heure actuelle, la plupart des prévisions de crues des rivières sont faites au moyen d'une méthode en deux étapes. Tout d'abord, un calcul de la propagation des crues est effectué, normalement à l'aide de modèles hydrologiques. Les débits de pointe de crue qui en résultent sont ensuite convertis en des prévisions de niveau d'eau à l'aide d'un modèle hydraulique à écoulement permanent, tel que le HEC-RAS. Dernièrement, le modèle HEC-RAS a été étendu afin de faciliter les analyses d'écoulements non permanents. Même si le système numérique n'est pas assez robuste pour composer avec les événements dynamiques (par exemple les inondations provoquées par les embâcles) ou les débits supercritiques, il a tout de même la capacité de calculer la propagation des crues simples (eaux libres) et de produire des prévisions du niveau d'eau en même temps. Ici, la viabilité du régime d'écoulement non permanent HEC-RAS pour la prévision des crues est étudiée au moyen d'une application à la rivière de la Paix en Alberta et il est démontré qu'il est possible d'atteindre un degré d'exactitude comparable à celui des modèles hydrauliques plus évolués. Puisque de nombreux organismes disposent déjà de modèles HEC-RAS établis à des fins de délimitation des zones inondables, il serait fort simple de les étendre à l'application de prévision des crues. Un avantage accessoire serait que l'exactitude de la prévision des inondations pourrait sans doute être améliorée et simplifiée en un processus en une étape, sans qu'une transition de longue haleine, vers des modèles méconnus ou inconnus, ne s'avère nécessaire.