Propagation des incertitudes dans les modèles hydrauliques 1D

Uncertainties propagations in 1D hydraulic modeling

¹ Compagnie Nationale du Rhône - 2 rue André Bonin, 69004 Lyon Cedex 04
² Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire - BP 17, 92262 Fontenay-aux-Roses Cedex

^* Auteur correspondant : tra-mi_nguyen@hotmail.fr

Résumé

Les outils de modélisation numérique, tel que le modèle hydraulique 1D Crue9 développé par la CNR, sont aujourd'hui couramment utilisés pour analyser les comportements hydrauliques et hydrologiques des cours d'eau. Ces outils reposent notamment sur un jeu de paramètres d'entrée, physiques ou numériques, qui comportent des incertitudes. L'outil Prométhée, développé par l'IRSN, permet de réaliser des propagations d'incertitudes et deux types d'analyses de sensibilité : une méthode déterministe (Morris), qui repose sur les méthodes dites de criblage, permet d'identifier les paramètres impactant la variation des sorties d'intérêts ; et une méthode probabiliste (FAST), qui repose sur l'analyse de la variance des sorties en fonction de la variance des facteurs d'entrée, et permet de hiérarchiser les paramètres d'entrée en fonction de la sensibilité des sorties. Les études de propagation d'incertitudes exigent la réalisation d'un grand nombre de calculs. Pour ce faire, le couplage Prométhée/Crue9 est utilisé : il instrumente les fichiers associés aux simulations hydrauliques, lance une multitude de calculs, et réalise un traitement des résultats en utilisant des outils statistiques. Cet outil couplé donne ainsi la possibilité d'accomplir des études de sensibilité, en particulier probabilistes, en paramétrant des modèles hydrauliques complexes faisant intervenir de nombreux paramètres.

Abstract

Numerical modeling tools, like Crue9 the 1D modeling software developed by CNR, are widely used to analyze hydraulic and hydrological behavior of rivers. Those tools are based on input parameters, with physical or numerical meaning; theses inputs are generally known with some uncertainties. The tool Prométhée, developed by IRSN, is able to realize uncertainties propagations, and two kinds of sensibility analysis: the first one, a determinist method (Morris) based on screening, is able to identify factors which influenced outputs variability; the second one, a probabilistic method (FAST) based on variance analysis of outputs regarding inputs variances, performs inputs ranking in function of outputs sensibilities. Uncertainties propagations studies require an important computational capacity; to do so; the Promethée/Crue9 coupling is used. The coupled tool is able to parameter Crue9 files for the hydraulic computations, to run lots of computation, and then to analyze results with statistic tools. This coupled tool gives the possibility to realize sensitivity studies by probabilistic method, to parameter realistic and complex model rivers, and to study the influence of several inputs variations.