Quantifier l'effet de choix du site dans l'incertitude des jaugeages ADCP par transects

HMEM, Durham, New Hampshire, USA, 09-/07/2017 - 12/07/2017International audienceStage-discharge rating curves are used to relate streamflow discharge to continuously measured river stage readings to create a continuous record of streamflow discharge. The stage-discharge relationship is estimated and refined using discrete streamflow measurements over time, during which both the discharge and stage are measured. There is uncertainty in the resulting rating curve due to multiple factors including the curve-fitting process, assumptions on the form of the model used, fluvial geomorphology of natural channels, and the approaches used to extrapolate the rating equation beyond available observations. This rating curve uncertainty leads to uncertainty in the streamflow timeseries, and therefore to uncertainty in predictive models that use the streamflow data. Many different methods have been proposed in the literature for estimating rating curve uncertainty, differing in mathematical rigor, in the assumptions made about the component errors, and in the information required to implement the method at any given site. This study describes the results of an international experiment to test and compare streamflow uncertainty estimation methods from 7 research groups across 9 institutions. The methods range from simple LOWESS fits to more complicated Bayesian methods that consider hydraulic principles directly. We evaluate these different methods when applied to three diverse gauging stations using standardized information (channel characteristics, hydrographs, and streamflow measurements). Our results quantify the resultant spread of the stage-discharge Quantifying the uncertainty of discharge measurements (or "gaugings") is a challenge in the hydrometric community. A useful tool to empirically estimate the uncertainty of a gauging method is the field inter-laboratory experiment (Le Coz et al., 2016). Previous inter-laboratory experiments conducted in France (in 2009, 2010, 2011 and 2012) showed that the expanded uncertainty (with a probability level of 95%) of an ADCP gauging made of six successive transects is typically around 5% under optimum site conditions (straight reach, uniform and smooth streambed cross-section, homogeneous flow, etc.) and may be twice higher under poorer site conditions. In practice, the selected cross-section does not always match all quality requirements which may result in larger uncertainty. However, the uncertainty due to site selection is very difficult to estimate with predictive equations. From 9 to 10 November 2016, 50 teams from 8 different countries, using 50 ADCPs simultaneously, conducted more than 600 discharge measurements in steady flow conditions (~14 m3/s released by a dam). 26 cross-sections with various shapes and flow conditions were distributed over 500 meters along the Taurion River at Saint-Priest-de-Taurion, France. A specific experiment protocol, which consisted of circulating every team over half of the cross-sections, was implemented in order to quantify the impact of site selection on the discharge measurement uncertainty. Beyond the description of the experiments, uncertainty estimates are presented. The overall expanded uncertainty of a 6-transect ADCP gaugings (duration around 720 seconds) is estimated to be around 6%.The uncertainty of the discharge measurements varies among the cross-sections. These variations are well correlated to the expert judgment on the cross-section quality made by each team. First results seem to highlight a relation between uncertainty computed for each cross-section and criteria such as flow shallowness and measured discharge ratio. Further investigations are necessary to identify the criteria related to error sources that are possibly meaningful for categorizing measurement conditions and site selection. Moreover, experimental uncertainty and the uncertainty predicted by analytical methods such as QRev, QUant, OURSIN, RiverFlowUA or QMSys software will be compared

Valorisation of Biowastes for the Production of Green Materials Using Chemical Methods

With crude oil reserves dwindling, the hunt for a sustainable alternative feedstock for fuels and materials for our society continues to expand. The biorefinery concept has enjoyed both a surge in popularity and also vocal opposition to the idea of diverting food-grade land and crops for this purpose. The idea of using the inevitable wastes arising from biomass processing, particularly farming and food production, is, therefore, gaining more attention as the feedstock for the biorefinery. For the three main components of biomass—carbohydrates, lipids, and proteins—there are long-established processes for using some of these by-products. However, the recent advances in chemical technologies are expanding both the feedstocks available for processing and the products that be obtained. Herein, this review presents some of the more recent developments in processing these molecules for green materials, as well as case studies that bring these technologies and materials together into final products for applied usage

Détermination de paramètres de fracturation hydraulique par inversion des courbes de pression Determining Hydraulic Fracturing Parameters by Inverting Pressure Curves

Une nouvelle méthode d'interprétation des minifracsest présentée dans cet article, en considérant la contrainte principale mineure et le coefficient de filtration comme seules inconnues du problème. Tout d'abord, le problème direct est défini en appliquant le modèle confiné de Nordgren Nolte (à la fois phases de propagation et de fermeture). La sensibilité du modèle est étudiée et montre que la contrainte et la viscosité du fluide ont une grande influence sur la propagation tandis que le coefficient de filtration a une grande influence sur la fermeture. Deuxièmement, une méthode inverse qui consiste à minimiser une fonction dans l'espace des paramètres est proposée. La méthode inverse est ensuite appliquée à un cas réel et montre qu'une très bonne approximation de bêta3 et Cw peut être obtenue. <br> This article describes a new method of interpreting minifracsby considering the minor principal stress and the fluid loss coefficient as the only unknowns of the problem. First of all, the direct problem is defined by applying Nordgren-Nolte's contained model (both propagation and closure phases). The sensitivity of the model is examined, and it shows that the stress and viscosity of the fluid have great influence on propagation, while the fluid loss coefficient has great influence on the closure. Secondly, an inverse method consisting in minimizing a function in the parameter space is proposed. The inverse method is then applied to an actual case and shows that a very good approximation of beta3 and Cw can be obtained

Inversion de données inclinométriques obtenues au cours de deux expériences de fracturation hydraulique

Deux expériences de fracturation hydraulique horizontale ont été effectuées à Tranqueville (Lorraine) grâce à des injections d’eau sous forts débits. Les déformations du sol induites ont été mesurées par des inclinomètres en silice très sensibles et présentant une très faible dérive instrumentale. Le modèle de fracture choisi est une zone de rupture circulaire horizontale. Une inversion probabiliste des inclinaisons a permis de vérifier la profondeur de propagation de la cassure et de déterminer les dimensions et la migration de la fracture créée. Lors de la deuxième manipulation, révolution du rayon de la rupture a été suivie grâce au traitement des mesures de trente-deux inclinomètres

Estimation des sources d'incertitude critiques dans les mesures de débit à l'aide de conditions expérimentales contrôlées

International audienceProviding experimental results along with associated uncertainties is essential not only for ensuring confidence in the quality of the final results but also for guiding improved instrument design and the protocols for measurement acquisition. Moreover, if the uncertainty analysis is conducted in a controlled manner and over a wide range for the measured variables its results can serve as a decision-making aid in conducting new experiments. This paper provides three examples of end-to-end assessments of the impact of uncertainty sources involved in the discharge estimation in open channels using point velocities measured with Acoustic Doppler Velocimeter. The analyzed uncertainty sources are: a) the sampling duration for velocity measurement, b) the number of points in the verticals, and, c) the number of verticals across the measurement cross-section. The raw data for the uncertainty estimations were acquired at the KICT River Experiment Center (South Korea), an experimental facility designed for facilitiating quasi natural-scale experiments. The three sources of uncertainties are assembled in practical visualization means that can be used for planning the acquisition of new experiments with similar instruments

Comparaison interlaboratoire de mesures de débit par profileur hydro-acoustique ADCP, Essais de Chauvan - 8, 9 et 10 novembre 2016, Rapport - Version provisoire

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAUQuantifying the uncertainty of discharge measurements (or “gaugings”) is a challenge in the hydrometric community. A useful tool to empirically estimate the uncertainty of a gauging method is the field inter-laboratory experiment (Le Coz et al., 2016). Previous inter-laboratory experiments conducted in France (in 2009, 2010 and 2012) showed that the expanded uncertainty of an ADCP gauging (considering an average discharge over six successive transects) is typically around 5% (with a probability level of 95%), under optimum measurement conditions (straight reach, uniform and smooth streambed cross-section, homogeneous flow, etc.). In practice, the selected cross-section does not always match all quality requirements which may result in larger uncertainty. However, the uncertainty due to site selection is very difficult to estimate with predictive equations. From 8 to 10 November 2016, 50 laboratories or teams (from 8 different countries) with 50 ADCPs, simultaneously conducted more than 600 ADCP discharge measurements in steady flow conditions (around 14 m3=s released by a dam), during three half-days, over 500 m along the Taurion River at Saint-Priest-de-Taurion, France. 26 cross-sections with various shapes and flow conditions, and more or less favourable conditions, were distributed along the river. A specific experiment procedure, which consisted of circulating every team over half of the cross-sections, was implemented in order to quantify the impact of site selection on the discharge measurement uncertainty. Beyond the description of the experiments, uncertainty estimates are presented. The overall expanded uncertainty is estimated to be around 6% at 95% level of confidence for a measurement performed with 6 transects in the given measurement conditions of the experiments. However, the uncertainty of the discharge measurements varies among the cross-sections. These variations are well correlated to the expert judgment on the cross-section quality made by each team. First results seems to highlight a relation between uncertainty computed for each cross-section and criteria such as the shallowness of the flow, the unmeasured discharge ratio. Further investigations are necessary to identify the criteria related to error sources that are possibly meaningful for categorizing measurement conditions and site selection. Moreover, comparison between experimental uncertainty and analytical methods (such as computations recently proposed by QRev, Quant, Oursin or QMSys software) is planned to be done.Du 8 au 10 novembre 2016, le Groupe Doppler Hydrométrie a organisé sur le Taurion, à l’aval du barrage-usine de Chauvan, une campagne d’essais interlaboratoires de mesures de débit par profileur hydro-acoustique ADCP. En plus de permettre aux équipes participantes de confronter leurs outils et leurs pratiques, les essais interlaboratoires visent à contribuer collectivement à l’amélioration de la maîtrise de ces mesures et de leurs incertitudes. En l’absence de mesure de référence en termes de débit, les intercomparaisons constituent en effet un moyen utile pour quantifier l’incertitude de la technique de mesure dans des conditions de mesure données (Blanquart, 2013; Dramais et al., 2013; Le Coz et al., 2016). Cette 5ème campagne interlaboratoire du Groupe Doppler Hydrométrie (après celles de la Vézère en 2009, de Génissiat en 2010 et 2012 ainsi que celle du canal de la Gentille en 2011) a rassemblé 50 participants (ou équipes de mesure) français et étrangers issus d’organismes publics ou privés, permettant la réalisation de plus de 600 mesures de débit réparties sur 3 demi-journées en profitant de débits stables délivrés par le barrage-usine de Chauvan, de l’ordre de 14 m3=s. Les essais interlaboratoires de Chauvan se distinguent par leur dimension et par l’originalité du protocole d’essai mis en oeuvre. Alors que les campagnes précédentes ont eu lieu sur des sites de mesure plutôt favorables, caractérisés par des géométries de section en travers relativement simples, des sections de mesure plus variées et complexes ont cette fois été choisies (faibles profondeurs, écoulements parfois perturbés par des obstacles). Ainsi des permutations ont été réalisées par 48 participants parmi les 24 sections de mesure présentant des conditions de déploiement plus ou moins favorables pour les ADCP. En parallèle, le débit a été mesuré en continu par deux ADCP (StreamPro et Q-Liner) sur des sections de mesure fixes et les hauteurs d’eau ont été enregistrées par trois capteurs limnimétriques (deux sondes piézométriques relatives (Paratronic) disposées sur deux sections de mesure et un radar (VEGA) au niveau de la station hydrométrique EDF-DTG). Le suivi limnimétrique a permis de confirmer la stabilité du débit du cours d’eau (variations inférieures à 1 cm) au cours des trois sessions de mesure. Les résultats de débit des ADCP sont peu dispersés (écarts-types de l’ordre de 0,400 m3=s) et la valeur de débit moyenne (référence construite) est proche des valeurs fournies par les mesures indépendantes à moins de 5% près (jaugeages par ADCP en continu aux deux sections fixes, jaugeage par la méthode globale de dilution et débit associé à la courbe de tarage selon la méthode de tracé conventionnelle, selon la méthode GesDyn ou selon la méthode BaRatin). Les premiers résultats montrent que la dispersion des valeurs de débit semble nettement corrélée à la qualité des sections de mesure évaluée in situ par les équipes de mesure ainsi qu’au ratio du débit mesuré. Les essais interlaboratoires conduisent à une évaluation d’incertitude de l’ordre de 6% (au niveau de confiance de 95 %, soit un facteur d’élargissement k=2) pour un jaugeage par ADCP comportant 6 transects de mesure (dans les conditions de l’essai). Le nombre important de participants rassemblés permet une évaluation précise de cette incertitude de mesure bien que l’estimation de l’incertitude liée au biais de la technique de mesure reste problématique. Cette estimation reste néanmoins à affiner après homogénéisation des traitements des mesures à l’aide du logiciel QRev (Mueller, 2016). La permutation des équipes au sein des différentes sections de mesure permettra la conduite d’une étude statistique visant à isoler l’incertitude liée à la section de mesure. Les résultats préliminaires tendent à montrer l’utilité de mesurer le débit sur plusieurs sections de mesure afin de réduire l’incertitude sur l’estimation du débit. Enfin nous prévoyons de comparer les estimations d’incertitude par propagation des incertitudes telles que proposées par les logiciels Oursin (CNR), QRev (USGS), RiverFlowUA (South Florida Water management District), QMSys ou encore QUANT (Water Survey of Canada) aux résultats d’incertitude issus de ces essais interlaboratoires

Les essais interlaboratoires en hydrométrie

National audienceEn parallèle de la méthode de propagation des incer titudes, méthode de référence (GUM - Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure) qui nécessite de modéliser l'ensemble du processus de mesure, la méthode expérimentale des essais interlaboratoires présente un grand intérêt pour quantifier les incertitudes d'une méthode de mesure , dans des conditions données. Cette méthode, très utilisée dans certains domaines (chimie, biologie, essais mécaniques, etc.), est encadrée par des normes ISO compatibles avec le GUM décrivant la méthode de référence. Ainsi, les comparaisons interlaboratoires hydrométriques permettent de quantifier l'incertitude résultant des erreurs de mesure qui s'expriment lor s de la répétition de jaugeages simultanés par plusieurs équipes en conditions de répétabilité et de reproductibilité, et en particulier pour une plage de débit constant. Des formules simples permettent de quantifier, à partir des résultats expérimentaux de variance de répétabilité et de variance interlaboratoire, l'incertitude de la méthode de jaugeage testée, supposée non biaisée. Plusieurs comparaisons interlaboratoires ont été réalisées ces dernières années à l’initiative du groupe Doppler hydrométrie et ce type d’essais se généralise maintenant entre les équipes d’hydrométrie

Silicon nanocrystals grown on amorphous silicon carbide alloy thin films for third generation photovoltaics

International audienc

Silicon nanocrystals on amorphous silicon carbide alloy thin films: Control of film properties and nanocrystals growth

International audienceThe present study demonstrates the growth of silicon nanocrystals on amorphous silicon carbide alloy thin films. Amorphous silicon carbide films [a-Si1 &#8722; xCx:H (with x < 0.3)] were obtained by plasma enhanced chemical vapor deposition from a mixture of silane and methane diluted in hydrogen. The effect of varying the precursor gas-flow ratio on the film properties was investigated. In particular, a wide optical band gap (2.3 eV) was reached by using a high methane-to-silane flow ratio during the deposition of the a-Si1 &#8722; xCx:H layer. The effect of short-time annealing at 700 °C on the composition and properties of the layer was studied by X-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. It was observed that the silicon-to-carbon ratio in the layer remains unchanged after short-time annealing, but the reorganization of the film due to a large dehydrogenation leads to a higher density of SiC bonds. Moreover, the film remains amorphous after the performed short-time annealing. In a second part, it was shown that a high density (1 × 1012 cm&#8722; 2) of silicon nanocrystals can be grown by low pressure chemical vapor deposition on a-Si0.8C0.2 surfaces at 700 °C, from silane diluted in hydrogen. The influence of growth time and silane partial pressure on nanocrystals size and density was studied. It was also found that amorphous silicon carbide surfaces enhance silicon nanocrystal nucleation with respect to SiO2, due to the differences in surface chemical properties

Silicon nanocrystals grown on amorphous silicon carbide alloy thin films for third generation photovoltaics

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