Development of effective pre-release method for dams during super typhoons using long-term ensemble rainfall forecasts

Développement d’une méthode efficace de lâchers d’eau préventifs pour les barrages lors d’un super typhon par la prévision d’ensemble des précipitations à longue échéance

¹ Japan Water Agency, Water Resources Engineering Department, 3380812 Saitama, Japan
² Japan Water Agency, Shimokubo Dam Operation and Maintenance Office, 3670313 Saitama, Japan
³ Kyoto University, Disaster Prevention Research Institute, 6110011 Kyoto, Japan
⁴ Japan Weather Association, Kansai Regional Office, 5420081 Osaka, Japan
⁵ Japan Weather Association, Social and Disaster Management Department, 1706055 Tokyo, Japan

^* Corresponding author: kentaro_kido@water.go.jp

Abstract

Against the background of increasing frequency of heavy rainfall due to climate change, an analytical approach to maximize the effective use of the reservoir from both flood control and water utilization was conducted. Simulations by applying statistical down-scaling method to the long-term ensemble rainfall forecast by ECMWF on a dam basin where a large inflow occurred during the Typhoon Hagibis in 2019 were shown. The results show that it is possible to use long-term ensemble rainfall forecasts to gain a temporal, stochastic understanding of total rainfall, required flood storage volumes, and recoverable reserves. Based on this understanding, a calculation method for setting release rates that correspond to effective pre-release start times and changes in rainfall forecasts in order to minimize both flood control and water service risks was proposed.

Résumé

Dans un contexte d’augmentation de la fréquence des fortes pluies dues au changement climatique, une approche analytique visant à maximiser l’utilisation efficace du réservoir à la fois pour le contrôle des crues et l’utilisation de l’eau a été menée. Des simulations en appliquant une méthode statistique de mise à l’échelle à la prévision à long terme des précipitations d’ensemble par ECMWF sur un bassin de barrage où un afflux important s’est produit pendant le typhon Hagibis en 2019 ont été présentées. Les résultats indiquent que la prévision d’ensemble des précipitations à longue échéance permet d’appréhender sous les angles chronologiques et stochastiques les précipitations totales ainsi que les volumes nécessaires de stockage de crue et potentiels de recharge des retenues. Sur cette base, une méthode de calcul pour fixer les taux de rejet qui correspondent aux heures de début effectives avant la libération et aux changements des prévisions de précipitations afin de minimiser à la fois le contrôle des crues et les risques liés au service de l’eau a été proposée.