Analyse bayésienne des courbes de tarage et de leurs incertitudes : la méthode BaRatin

Bayesian analysis of rating curves and their uncertainties: the BaRatin method

¹ Irstea Lyon, Unité de Recherche Hydrologie-Hydraulique, 5 rue de la Doua CS70077 69626 Villeurbanne cedex, France
(jerome.lecoz@irstea.fr)
² DRIEE Ile-de-France, Pôle hydrologie et prévision des crues, 10 rue de Crillon 75194 Paris Cedex 04, France
(carine.chaleon@developpement-durable.gouv.fr)
³ DRIEA / CETE Ile-de-France, DRIEA, Unité Hydrologie - Gestion des eaux pluviales, 12, rue Teisserenc de Bort, 78197 Trappes cedex, France
(laurent.bonnifait@developpement-durable.gouv.fr)

Résumé

Parmi d'autres méthodes, l'inférence bayésienne a récemment émergé comme un cadre prometteur pour établir les relations hauteur-débit et en estimer l'incertitude associée de façon rigoureuse. Une méthodologie et des outils ont été développés pour permettre l'analyse des courbes de tarage stationnaires, c'est-à-dire sous hypothèse de stabilité de la relation hauteur-débit sur la période considérée (pas de détarage). Les principes de la méthode BaRatin sont présentés à travers ses trois principales étapes : 1) détermination des a priori hydrauliques, 2) critique et validation des jaugeages, 3) inférence bayésienne et simulation d'un faisceau de courbes vraisemblables. L'application opérationnelle de la méthode est facilitée grâce à l'interface graphique BaRatinAGE diffusée librement avec le logiciel BaRatin, et en cours d'intégration dans le logiciel d'hydrométrie BAREME. Le potentiel de la méthode est illustré par un exemple d'application à une station hydrométrique et la démarche d'appropriation par un service d'hydrométrie. Outre l'application à d'autres types de courbes d'étalonnage, la principale perspective de développement est la prise en compte d'effets non-stationnaires à l'aide de paramètres variables dans le temps.

Abstract

Among other methods, Bayesian inference recently emerged as a promising framework for establishing stage-discharge relationships and for rigorously estimating the associated uncertainty. A methodology and some tools have been developed to analyse stationary rating curves, i.e., assuming that the stage-discharge relationship is stable over the period under consideration (no rating shifts). The principles of the BaRatin method are presented through its three main steps: 1) determination of hydraulic priors, 2) review and validation of streamgaugings, 3) Bayesian inference and simulation of a set of plausible curves. The operational application of the method is made easier through the GUI BaRatinAGE, which is freely distributed along with the BaRatin software and is currently being integrated into the hydrometry software BAREME. The potential of the method is illustrated with an example of application to a gauging station and with the process of appropriation by a hydrometry service. Besides the application to other types of calibration curves, the main development perspective for the BaRatin method is to take into account non-stationary effects with time-varying parameters.