Rapport de données synthétiques sur les caractéristiques des grands barrages italiens et de leurs bassins versants en amont

Liste des titres des chapitres clés

1. Introduction
2. Classification, types et usages des grands barrages italiens
3. Caractéristiques structurelles des barrages
4. Caractéristiques géomorphologiques et climatiques du bassin versant amont
5. 1 Attributs du bassin versant
6. 2.1 Attributs géomorphologiques
7. 2.2 Attributs du sol, de l'occupation du sol et de l'NDVI
8. 2.3 Attributs climatiques
9. 2.4 Attributs des précipitations extrêmes
10. Interactions entre les infrastructures et les bassins versants amont
11. Disponibilité des données
12. Conclusion

Présentation du document

Ce rapport comble une lacune critique de données de longue date en Italie, en construisant et en publiant systématiquement pour la première fois un ensemble de données national complet couvrant l'ensemble des 528 grands barrages sous la supervision du General Directorate for Dams et leurs bassins versants amont. Actuellement, les bases de données mondiales et européennes sur les barrages (telles que GOODD, GRanD, GDW, les ensembles de données du projet AMBER, etc.) offrent une couverture insuffisante de l'Italie et manquent généralement de descriptions clés des caractéristiques de la réponse hydrologique des bassins versants amont. Les ressources nationales existantes (telles que la carte numérique du General Directorate for Dams, les rapports ISPRA) se concentrent également principalement sur les informations structurelles des barrages, négligeant les attributs cruciaux pour la formation des crues tels que la géomorphologie, le climat, l'occupation du sol et les sols des bassins versants. Cette étude vise à fournir une ressource intégrée combinant les informations structurelles sur les barrages et les caractéristiques naturelles des bassins versants, afin de soutenir la recherche hydrologique avancée, l'évaluation des risques d'inondation et la prise de décision en matière de gestion des ressources en eau.

Le contenu central de cet ensemble de données comprend deux modules principaux : les attributs structurels des barrages et les caractéristiques des bassins versants amont. La partie sur les attributs des barrages intègre des données provenant de sources officielles, incluant pour chaque barrage son nom, ses coordonnées géographiques, les années de début et de fin de construction, sa fonction principale (telle que production d'électricité, irrigation, contrôle des crues, approvisionnement en eau, etc.), son statut opérationnel, son type de construction (tels que barrage-poids, barrage-voûte, barrage en remblai, déversoir, etc.), la hauteur du barrage, la capacité du réservoir, la superficie du réservoir, l'altitude du niveau d'eau maximal autorisé et l'altitude de la crête du déversoir. Parmi celles-ci, la superficie du réservoir et l'altitude du niveau d'eau maximal autorisé constituent des informations importantes ajoutées par cet ensemble de données par rapport à d'autres ensembles de données mondiaux ou nationaux, cruciales pour estimer avec précision la capacité de rétention des crues du réservoir.

La partie sur les caractéristiques des bassins versants amont est une autre contribution majeure de cette étude. L'équipe de recherche a délimité automatiquement le bassin versant amont de chaque barrage à l'aide d'outils SIG (comme r.basin) basés sur un modèle numérique d'élévation SRTM à 30 mètres de résolution, avec des corrections manuelles effectuées uniquement pour quelques bassins versants à topographie complexe (comme le barrage de Panaro et le lac de Pusiano). Pour ces 523 bassins versants valides, quatre grandes catégories d'attributs ont été calculées et intégrées : attributs géomorphologiques (tels que superficie, altitude moyenne, pente moyenne, rapport de Horton du réseau hydrographique, longueur du chenal principal, facteur de forme, etc.) ; attributs du sol et de l'occupation du sol (incluant la conductivité hydraulique à saturation basée sur la texture du sol, les proportions de cinq catégories de couverture terrestre basées sur les données CORINE Land Cover, ainsi que l'indice de végétation par différence normalisée (NDVI) basé sur des statistiques à long terme et ses caractéristiques spatio-temporelles) ; attributs climatiques (basés sur l'ensemble de données BIGBANG 4.0, extractions des précipitations mensuelles moyennes et des données de température, calcul des précipitations/températures annuelles moyennes, des coefficients de Fourier du cycle annuel des précipitations/températures, de la variabilité des précipitations, etc.) ; et attributs des précipitations extrêmes (basés sur un ensemble de données amélioré des précipitations extrêmes en Italie, obtenant par interpolation spatiale les paramètres a et n des courbes intensité-durée-fréquence moyennes du bassin, ainsi que les statistiques des moments L). Ces attributs sont cohérents avec la base de données des caractéristiques des bassins versants italiens (FOCA) précédemment construite par l'équipe des auteurs, élargissant considérablement le nombre de bassins versants en Italie décrits avec une densité d'information élevée.

Ce rapport fournit non seulement les données brutes, mais présente également une analyse préliminaire basée sur l'ensemble de données, explorant les interactions entre les barrages et les bassins versants amont, en particulier leur rôle potentiel dans l'atténuation des crues. Le rapport analyse la distribution d'indicateurs qualitatifs tels que le rapport entre la superficie du réservoir et celle du bassin versant, le rapport entre la capacité du réservoir et la superficie du bassin versant parmi les barrages italiens, et calcule quantitativement pour la première fois, sur la base de la différence d'altitude (ΔH) entre le niveau d'eau maximal autorisé et la crête du déversoir, le volume potentiel disponible pour le contrôle des crues pour chaque barrage. L'analyse révèle qu'environ 50% des barrages italiens (avec un rapport superficie du réservoir/bassin versant inférieur à 1/150) pourraient avoir un effet d'atténuation spontané des crues négligeable. Parallèlement, la distribution empirique des valeurs ΔH montre que pour 75% des barrages, le ΔH est inférieur à 2 mètres, ce qui limite la marge de manœuvre pour des opérations efficaces de contrôle des crues tout en maintenant leurs fonctions principales de production d'électricité ou d'irrigation.

Cet ensemble de données est mis à disposition publiquement via la plateforme Zenodo, visant à devenir une source de données de référence pour les chercheurs, les décideurs politiques, les opérateurs de barrages et les parties prenantes dans la planification des ressources en eau, la gestion des risques d'inondation, l'évaluation de l'impact du changement climatique et l'étalonnage des modèles hydrologiques. Il représente la base d'informations intégrée la plus complète à ce jour sur les barrages et les bassins versants en Italie, jetant des bases solides pour des études hydrologiques et d'ingénierie systématiques, de l'échelle nationale à celle des bassins versants.