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Thèse(s) programmée(s)

  • Date et heure : 27/09/2021 à 14h00
  • Adresse : EDF 6 quai Watier BP 49 78401 CHATOU Cedex
  • Résumé : Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un partenariat entre le CEREMA (Centre d'Études et d'expertise sur les Risques, l'Environnement, la Mobilité et l'Aménagement), EDF R&D, le CERFACS (Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique) et le SCHAPI (Service Central d'Hydrométéorologie et d'Appui à la Prévision des Inondations). Afin de réaliser les cartes de vigilance bi-quotidiennes, le SCHAPI et les 19 SPC (Services de Prévision des Crues) répartis sur le territoire utilisent entre autres des résultats de modèles numériques généralement lancés de manière déterministe (prévisions météorologiques, modélisations hydrologique et hydraulique). l'objectif de la thèse est la mise en place et l'évaluation de prévisions d'ensembles hydrologiques et hydrauliques dans le cadre de la vigilance crue-inondation réalisée par les services de l'État afin de mieux appréhender et réduire les incertitudes dans un contexte de prévision à courte et moyenne échéance (24 heures). l'originalité de ce travail réside dans l'utilisation hybride de modèles à base physique et de modèles d'apprentissage sur un important volume de données. Dans cet objectif, les prévisions météorologiques forcent un modèle chaîné hydrologie-hydraulique afin de fournir des prévisions de débit et de hauteurs d'eau. Afin de prendre en compte les diverses sources d'incertitude liées aux modèles numériques, aux paramètres des modèles et aux données associées, l'approche déterministe est remplacée par une approche ensembliste ; on fournit ainsi un ensemble de prévisions de débits et hauteurs d'eau. Le bassin d'étude est le bassin versant de l'Odet situé dans le Finistère. La partie amont du bassin est modélisée par un modèle hydrologique (GRP ou MORDOR-TS). Il fournit une prévision de débit qui sert de forçage au modèle hydraulique 1D MASCARET, qui lui prévoit des hauteurs d'eau aux stations de vigilance en aval. Dans un premier temps, une étude de sensibilité globale (GSA) est menée sur les modèles hydrologiques et hydrauliques. Ceci est un préalable à la génération des prévisions d'ensemble. La GSA permet d'identifier les sources principales d'incertitude et ainsi de perturber les paramètres incertains significatifs pour la représentation des débits et des hauteurs d'eau prévus. La propagation de ces incertitudes aboutit à la création d'un ensemble brut pour l'hydrologie et pour l'hydraulique, les ensembles hydrologiques étant utilisés pour forcer les ensembles hydrauliques. Deux méthodes de correction des ensembles sont alors investiguées dans la thèse : la calibration statistique via la méthode des forêts aléatoires « Quantile Regression Forest » et la calibration par assimilation de données via un filtre de Kalman d'ensemble (EnKF). On a montré que ces deux approches améliorent significativement les performances de l'ensemble en termes de fiabilité et résolution. Enfin la comparaison des performances des prévisions d'ensemble est finalement réalisée pour l'hydrologie et l'hydraulique et des préconisations sont émises pour la génération opérationnelle de prévisions d'ensemble au sein des SPC.
  • Ecole Doctorale : SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement
  • Laboratoire d'accueil : LHSV LHSV - Laboratoire Hydraulique Saint Venant
  • En vue de l'obtention du diplôme de Doctorat en "Sciences et Techniques de l'Environnement"
  • Directeur de thèse : Nicole GOUTAL,
  • Rapporteur(s) :

    Maria-Helena RAMOS

    Hélène ROUX

  • Examinateur(s) :

    Philippe NAVEAU

    Eric GAUME

    Sophie RICCI

    Nicole GOUTAL