Prise en compte de l'imperfection des données pour l'estimation du débit centennal d'un bassin versant torrentiel non jaugé

Uncertainties propagation in estimating the 100-year peak flow of a mountainous ungauged basin

¹ Office National des Forêts, Service de Restauration des Terrains en Montagne de Savoie - 42 quai Charles Roissard, 73 026 Chambéry Cedex -
damien.kuss@onf.fr, david.etcheverry@onf.fr
² Office National des Forêts, Service de Restauration des Terrains en Montagne de l'Isère - 9 quai Créqui, 38000 Grenoble -
stephanie.rouvelet@onf.fr

Résumé

Dans les études hydrauliques réalisées sur des bassins versants torrentiels non jaugés, l'estimation du débit centennal est souvent effectuée en comparant les résultats de plusieurs modèles (statistiques, conceptuels,...). Cette approche est critiquable : elle sous-entend en effet que les incertitudes d'estimation sont principalement dues au choix du modèle et que la confrontation de plusieurs d'entre eux révèlera une " vérité ". Or, il convient de ne pas oublier que les données utilisées en montagne sont sujettes à des incertitudes liées principalement au faible nombre de mesures expérimentales. L'objectif de cet article est donc de comparer plusieurs approches prenant en compte l'imperfection des paramètres, de manière à fournir un intervalle d'estimation et non pas une valeur unique. Les méthodes testées sont dites probabiliste, possibiliste et déterministe. Pour chacune d'entre elles, la première étape est le choix et la justification a priori d'un ou plusieurs modèles pour l'estimation du débit centennal. Ensuite, les imperfections des paramètres sont identifiées, représentées et propagées dans le(s) modèle(s). Les résultats sont alors donnés sous forme d'intervalles d'estimation auxquels peuvent être liés pour les deux premières méthodes des probabilités ou des possibilités. L'application sur un bassin versant test (torrent de l'Ormente, Savoie) révèle que l'approche probabiliste présente le meilleur compromis entre représentation des imperfections des paramètres, interprétation des résultats et caractère opérationnel. Au-delà de ce résultat, le travail mené constitue un changement de paradigme avec l'introduction d'une démarche de prise en compte des imperfections pour l'estimation des débits de crue encore peu courante en ingénierie.

Abstract

The estimate of the 100-year peak flow of ungauged torrential watersheds is often identified by comparing the results of usual methods applied in hydrology (Gradex, Agregee, Speed,...). But this comparison appear open to criticism: indeed, it suggests that the uncertainties of estimation are mainly due to the models and that the confrontation of several of them will reveal a "truth". It has to be reminded that the data used in mountainous areas is prone to uncertainties mainly related to the low number of experimental measurements. The objective of this article is thus to compare several approaches making possible to propagate uncertainties and provide intervals of estimate for the 100-year flow rather than a single value. The methods tested are known as probabilist, possibilist and determinist. They were tested on the Ormente torrent (Savoie, France). For all of them, the first stage is the choice and the justification of one or more models. Then, the uncertainties of the parameters are identified, represented and propagated in the(s) model(s). The results are finally given in the form of intervals of the estimate, which can be linked in the two first methods with probabilities and possibilities. The application on the case study shows that the probabilistic method presents the best compromise between representation of the parameters uncertainties, interpretation of the results and operational efficiency. In addition to this conclusion, this work introduces a new way of thinking integrating uncertainties in the estimation of the 100-year peak flow.