Prise en compte de la qualité de l'échantillonnage dans l'estimation de l'incertitude des jaugeages par exploration du champ des vitesses (méthode Flaure)

Considering sampling quality for estimating the uncertainty of gaugings using the velocity-area method (Flaure method)

¹ EDF-DTG, 21 Avenue de l'Europe, BP 41, 38040 Grenoble, France,
e-mail : aurelien.despax@irstea.fr
² Université Grenoble Alpes, LTHE, 38000 Grenoble, France
³ Irstea, UR HHLY, 5 rue de la Doua, 69100 Villeurbanne, France
⁴ 7 rue du Fangeat, 38500 Voiron, France

Résumé

Lors des crises (sécheresses ou crues) les données hydrométriques participent directement aux processus de décision pour la gestion en temps réel de la ressource en eau et des risques mais également à l'analyse a posteriori pour le règlement des litiges. Pour pouvoir prendre des décisions cohérentes, il est essentiel de connaître l'incertitude associée aux données de débit. Si les techniques hydrométriques se sont nettement améliorées au cours des dernières décennies, l'estimation des incertitudes reste un défi pour la communauté de l'hydrométrie en l'absence d'étalon de débit en milieu naturel. Cette étude, portant sur la quantification des incertitudes des jaugeages au courantomètre, s'inscrit dans une suite de travaux récents dont la perspective vise la mise à jour potentielle de la norme ISO 748. Une méthode de propagation analytique des incertitudes, nommée Flaure, est exposée dans cet article. Elle permet de pallier les inconvénients des méthodes existantes et vise l'objectivation des différentes sources d'incertitude. Une attention particulière est portée au terme prépondérant u'm d'incertitude due à l'intégration latérale des profils de vitesse et de profondeur. Grâce à l'étude de jaugeages de référence à haute résolution latérale, un lien a été établi entre les erreurs d'interpolation latérale et un indice de qualité d'échantillonnage calculable pour tout jaugeage réalisé au courantomètre.

Abstract

During crisis (droughts or floods) hydrometric data are essential for decisions related to real-time water resource and risk management but also afterwards in cases of disagreement. Estimating the uncertainty of discharge measurements is necessary to make consistent decisions. Although discharge measurement techniques have improved in recent decades, uncertainty analysis remains a challenge in hydrometry due to the lack of discharge standards in the field. This study aims at estimating the uncertainty of velocity-area discharge measurements with potential perspective of updating the ISO 748 standard. To address the limitations of existing methods, this study presents a new analytical propagation method, called Flaure, to estimate the uncertainty components. Special attention is paid to the estimation of the dominant u'm component related to cross-sectional interpolation errors of velocities and depths. High-resolution reference gaugings are used to assess the uncertainty component through a statistical analysis. The method then establishes an explicit link between the estimation of cross-sectional interpolation errors and a sampling quality index that can be computed for any given current-meter discharge measurement.