Advances in National Capabilities for Consequence Assessment Modeling of Airborne Hazards

This paper describes ongoing advancement of airborne hazard modeling capabilities in support of multiple agencies through the National Atmospheric Release Advisory Center (NARAC) and the Interagency Atmospheric Modeling and Atmospheric Assessment Center (IMAAC). A suite of software tools developed by Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) and collaborating organizations includes simple stand-alone, local-scale plume modeling tools for end user's computers, Web- and Internet-based software to access advanced 3-D flow and atmospheric dispersion modeling tools and expert analysis from the national center at LLNL, and state-of-the-science high-resolution urban models and event reconstruction capabilities

Étude de faisabilité de la monographie de la crue du Rhône de décembre 2003

[Departement_IRSTEA]RE [TR1_IRSTEA]RIE / TRANSFEAU [TR2_IRSTEA]GES / USAGESL'étude de faisabilité de la monographie de la crue du Rhône de décembre 2003 vise, d'une part, à réaliser un inventaire des données disponibles qu'il s'agira d'analyser dans la monographie. D'autre part, elle porte une appréciation sur la nature et la qualité des informations que les données disponibles seront susceptibles de lui apporter. La zone concernée est le corridor fluvial à l'aval de Lyon. Ce rapport se présente sous la forme d'une trame détaillée du contenu de la monographie établie en fonction des données disponibles. Les rapports, documents et données dont nous disposons sont présentés de manière succincte dans chaque partie. Pour chaque volet, le niveau de synthèse et les méthodologies de traitement possibles sont indiquées. Les comparaisons avec d'autres événements ayant affecté le bassin, les éventuelles limites ou lacunes repérées ainsi que les contacts nécessaires et sous-traitants potentiels sont précisés le cas échéant. Une synthèse de chaque étude disponible a été effectuée. Ces synthèses, ainsi que la description des données disponibles et les comptes-rendus de nos prises de contacts avec différents services quasi exclusivement des services de l'Etat figurent en annexe. Il est prévu, en complément des présents travaux, de prendre notamment l'attache des conseils régionaux des trois régions concernées (LR, PACA, RA) afin de mieux apprécier l'accueil que les collectivités territoriales pourraient réserver à un tel projet et la part qu'elles pourraient y prendre

Intercomparaison ADCP sur le Rhône à l'aval du barrage de Génissiat (12-15/10/2010)

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU [Relecteur_IRSTEA]Lang, M.On October 12-15, 2010, Groupe Doppler1 organized an intercomparison test of discharge measurements by Acoustic Current Doppler Profiler (ADCP) on the Rhône River downstream of the Génissiat dam. This intercomparison involved 6 ADCP models from 2 competing manufacturers (Teledyne RDI and Sontek), with operating frequencies ranging from 600 to 3000 kHz. Discharge measurements were simultaneously performed by two groups of boats, each deploying 2 ADCPs with different frequencies. Six boats (12 ADCP) were deployed at Génissiat (site GE), just downstream of the dam, on deep and uneven sections. Seven boats (14 ADCP) were deployed at Pyrimont (site PY), located roughly 3.5 km downstream of the dam, along a straight and uniform reach. On October 13 and 14, 2010, 6 stable discharge stages were measured (~100 m3/s, 200 m3/s, 300 m3/s and 400 m3/s, the 200 m3/s and 300m3/s stages were measured twice), corresponding to velocity ranges of up to ~2.5m/s. A 1D hydraulic model, in agreement with the measurements, indicates a 1.5 hour time lag between the dam and the downstream site PY to ensure the propagation and stabilisation of discharge stages of less than 1%. The discharges measured by the different instruments on both sites were all compared with each other and against independent measurements: ultrasound transit-time systems (US) in dam conduits and gauging stations with simple rating curves at Bognes (CNR) and Surjoux (DREAL RA). Implementation errors on the conduit US system were highlighted by the intercomparison. They were corrected independently of the ADCP measurements, with a final uncertainty estimated as less than 3%. A period of about 10 minutes of ADCP measurement (2-5 transects) is enough to converge to within 2% of the group average. Twice this period, i.e. ~20 minutes, is necessary to converge to within 1%. Overall, mean ADCP discharges were consistent (differences less than 5%). Greater systematic deviations of around 10% were observed on some cross-sections of the the GE upstream site. They were due to less propitious local conditions rather than to instruments, mountings and personnel. For each discharge stage, the difference between the US discharge and the mean discharge for all the instruments of each site was ~2%. An estimation of the measurement uncertainty of the ADCP method, under the measurement conditions of the intercomparison, was conducted according to standard methods for interlaboratory tests. Considering all 26 ADCPs of the GE and PY sites, the uncertainty on measurements (k=2, 95% confidence level) of mean discharges over discharge stages was less than 2%. The uncertainty of discharge differences between discharge stages was from 2 to 3%. The uncertainty of an individual ADCP discharge (mean of 4 successive transects) varied according to site and the discharges considered: 4-6% at PY, 8-12% at GE. The intercomparison measurements and the 1D model also highlighted hysteresis in the stage-discharge relation at Pyrimont station, due to transient flow effects during transitions between stable discharge stages. The intercomparison was appreciated by all the participants who were able to take advantage of the friendly atmosphere to exchange technical information with other hydrometric engineers who are sometimes located in geographically distant places (Hydro-Québec). The technical exchanges were often considered too fast due to the length of the measurement periods (more than 5 000 ADCP transects were performed). The feedback on the organization, on the propagation and stabilisation of discharges and on the hydraulic conditions at measurement sections will help to optimize the planning of the next intercomparison at this site, scheduled in 2012.Du 12 au 15 octobre 2010, le Groupe Doppler1 a organisé une intercomparaison de mesure de débit par Profileur de Courant Acoustique Doppler (ADCP) sur le Rhône à l'aval du barrage de Génissiat. Cette intercomparaison ADCP a impliqué 6 modèles d'ADCP commercialisés par 2 constructeurs concurrents (Teledyne RDI et Sontek) et de fréquence nominale comprise entre 600 et 3000 kHz. Les mesures de débit ont été effectuées simultanément par deux groupes de bateaux embarquant chacun 2 ADCP de fréquences distinctes. Six bateaux (12 ADCP) ont été déployés sur le site Génissiat (GE), en aval immédiat du barrage avec des fonds profonds et accidentés. Sept bateaux (14 ADCP) ont été déployés sur le site de Pyrimont (PY), localisé environ 3,5 km en aval du barrage, sur un tronçon rectiligne et uniforme. Les journées des 13 et 14 octobre 2010 ont permis de mesurer 6 paliers de débit (environ 100 m3/s, 200 m3/s, 300 m3/s et 400 m3/s, les gammes de 200 m3/s et 300m3/s ayant été doublées), correspondant à des gammes de vitesse allant jusqu'à 2,5m/s environ. Une modélisation hydraulique 1D, en accord avec les mesures, indique un délai de 1h30 entre le barrage et le site aval PY pour assurer la propagation et la stabilisation des paliers de débit à moins de 1%. Les débits fournis par les différents appareils sur les deux sites ont été comparés entre eux, ainsi qu'à des mesures indépendantes: système ultrasons à temps de transit (US) dans les conduites de l'usine de Génissiat et stations hydrométriques à courbe de tarage simple de Bognes (CNR) et de Surjoux (DREAL RA). Des erreurs de paramétrage sur le système US en conduite, mises en évidence suite à cette intercomparaison, ont été corrigées indépendamment des mesures ADCP, avec une incertitude finale estimée inférieure à 3%. Une dizaine de minutes de mesure ADCP (2 à 5 transects) suffit pour converger à moins de 2% de la moyenne du groupe. Deux fois plus de temps, soit une vingtaine de minutes, est nécessaire pour passer en-dessous de 1%. De manière générale, les débits moyens obtenus par ADCP sont en bon accord entre eux (écarts inférieurs à 5%). Des écarts systématiques plus importants de l'ordre de 10% ont été observés pour certaines sections du site amont GE. Ils sont dus à des conditions de mesure locales moins favorables, et non aux instruments, montages et équipes. Pour chaque palier, l'écart entre le débit US et le débit moyen sur l'ensemble des appareils de chaque site est d'environ 2%. Une estimation de l'incertitude de mesure de la méthode ADCP dans les conditions de mesure de l'intercomparaison a été réalisée à partir des méthodes normalisées d'essais interlaboratoires. En considérant l'ensemble des 26 ADCP des sites de GE et PY, l'incertitude élargie (k=2, niveau de confiance 95%) des débits moyens par palier est inférieure à 2%. L'incertitude des différences de débit entre paliers est comprise entre 2% et 3%. L'incertitude d'un débit ADCP individuel (moyenne de 4 transects consécutifs) est variable selon les sites et le débit considéré: 4-6% à PY, 8-12% à GE. Les mesures de l'intercomparaison et le modèle 1D ont également permis de mettre en évidence l'hystérésis de la relation hauteur-débit de la station de Pyrimont, due aux effets transitoires lors des transitions entre paliers de débit stable. L'intercomparaison a été appréciée par l'ensemble des participants, qui ont pu également bénéficier d'échanges techniques avec d'autres hydromètres parfois éloignés géographiquement (Hydro-Québec), dans une ambiance conviviale. Les échanges techniques ont souvent été jugés trop courts à cause des longues plages de mesure (près de 5000 traversées ADCP ont été réalisées au total). Le retour d'expérience (logistique, propagation et stabilisation des débits, hydraulicité des sections de mesure) permettra d'optimiser le planning de la future intercomparaison sur ce site, envisagée en 2012

Intercomparaison ADCP sur le Rhône à l'aval du barrage de Génissiat (12-15/10/2010)

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAUOn October 12-15, 2010, Groupe Doppler1 organized an intercomparison test of discharge measurements by Acoustic Current Doppler Profiler (ADCP) on the Rhône River downstream of the Génissiat dam. This intercomparison involved 6 ADCP models from 2 competing manufacturers (Teledyne RDI and Sontek), with operating frequencies ranging from 600 to 3000 kHz. Discharge measurements were simultaneously performed by two groups of boats, each deploying 2 ADCPs with different frequencies. Six boats (12 ADCP) were deployed at Génissiat (site GE), just downstream of the dam, on deep and uneven sections. Seven boats (14 ADCP) were deployed at Pyrimont (site PY), located roughly 3.5 km downstream of the dam, along a straight and uniform reach. On October 13 and 14, 2010, 6 stable discharge stages were measured (~100 m3/s, 200 m3/s, 300 m3/s and 400 m3/s, the 200 m3/s and 300m3/s stages were measured twice), corresponding to velocity ranges of up to ~2.5m/s. A 1D hydraulic model, in agreement with the measurements, indicates a 1.5 hour time lag between the dam and the downstream site PY to ensure the propagation and stabilisation of discharge stages of less than 1%. The discharges measured by the different instruments on both sites were all compared with each other and against independent measurements: ultrasound transit-time systems (US) in dam conduits and gauging stations with simple rating curves at Bognes (CNR) and Surjoux (DREAL RA). Implementation errors on the conduit US system were highlighted by the intercomparison. They were corrected independently of the ADCP measurements, with a final uncertainty estimated as less than 3%. A period of about 10 minutes of ADCP measurement (2-5 transects) is enough to converge to within 2% of the group average. Twice this period, i.e. ~20 minutes, is necessary to converge to within 1%. Overall, mean ADCP discharges were consistent (differences less than 5%). Greater systematic deviations of around 10% were observed on some cross-sections of the the GE upstream site. They were due to less propitious local conditions rather than to instruments, mountings and personnel. For each discharge stage, the difference between the US discharge and the mean discharge for all the instruments of each site was ~2%. An estimation of the measurement uncertainty of the ADCP method, under the measurement conditions of the intercomparison, was conducted according to standard methods for interlaboratory tests. Considering all 26 ADCPs of the GE and PY sites, the uncertainty on measurements (k=2, 95% confidence level) of mean discharges over discharge stages was less than 2%. The uncertainty of discharge differences between discharge stages was from 2 to 3%. The uncertainty of an individual ADCP discharge (mean of 4 successive transects) varied according to site and the discharges considered: 4-6% at PY, 8-12% at GE. The intercomparison measurements and the 1D model also highlighted hysteresis in the stage-discharge relation at Pyrimont station, due to transient flow effects during transitions between stable discharge stages. The intercomparison was appreciated by all the participants who were able to take advantage of the friendly atmosphere to exchange technical information with other hydrometric engineers who are sometimes located in geographically distant places (Hydro-Québec). The technical exchanges were often considered too fast due to the length of the measurement periods (more than 5 000 ADCP transects were performed). The feedback on the organization, on the propagation and stabilisation of discharges and on the hydraulic conditions at measurement sections will help to optimize the planning of the next intercomparison at this site, scheduled in 2012.Du 12 au 15 octobre 2010, le Groupe Doppler1 a organisé une intercomparaison de mesure de débit par Profileur de Courant Acoustique Doppler (ADCP) sur le Rhône à l'aval du barrage de Génissiat. Cette intercomparaison ADCP a impliqué 6 modèles d'ADCP commercialisés par 2 constructeurs concurrents (Teledyne RDI et Sontek) et de fréquence nominale comprise entre 600 et 3000 kHz. Les mesures de débit ont été effectuées simultanément par deux groupes de bateaux embarquant chacun 2 ADCP de fréquences distinctes. Six bateaux (12 ADCP) ont été déployés sur le site Génissiat (GE), en aval immédiat du barrage avec des fonds profonds et accidentés. Sept bateaux (14 ADCP) ont été déployés sur le site de Pyrimont (PY), localisé environ 3,5 km en aval du barrage, sur un tronçon rectiligne et uniforme. Les journées des 13 et 14 octobre 2010 ont permis de mesurer 6 paliers de débit (environ 100 m3/s, 200 m3/s, 300 m3/s et 400 m3/s, les gammes de 200 m3/s et 300m3/s ayant été doublées), correspondant à des gammes de vitesse allant jusqu'à 2,5m/s environ. Une modélisation hydraulique 1D, en accord avec les mesures, indique un délai de 1h30 entre le barrage et le site aval PY pour assurer la propagation et la stabilisation des paliers de débit à moins de 1%. Les débits fournis par les différents appareils sur les deux sites ont été comparés entre eux, ainsi qu'à des mesures indépendantes: système ultrasons à temps de transit (US) dans les conduites de l'usine de Génissiat et stations hydrométriques à courbe de tarage simple de Bognes (CNR) et de Surjoux (DREAL RA). Des erreurs de paramétrage sur le système US en conduite, mises en évidence suite à cette intercomparaison, ont été corrigées indépendamment des mesures ADCP, avec une incertitude finale estimée inférieure à 3%. Une dizaine de minutes de mesure ADCP (2 à 5 transects) suffit pour converger à moins de 2% de la moyenne du groupe. Deux fois plus de temps, soit une vingtaine de minutes, est nécessaire pour passer en-dessous de 1%. De manière générale, les débits moyens obtenus par ADCP sont en bon accord entre eux (écarts inférieurs à 5%). Des écarts systématiques plus importants de l'ordre de 10% ont été observés pour certaines sections du site amont GE. Ils sont dus à des conditions de mesure locales moins favorables, et non aux instruments, montages et équipes. Pour chaque palier, l'écart entre le débit US et le débit moyen sur l'ensemble des appareils de chaque site est d'environ 2%. Une estimation de l'incertitude de mesure de la méthode ADCP dans les conditions de mesure de l'intercomparaison a été réalisée à partir des méthodes normalisées d'essais interlaboratoires. En considérant l'ensemble des 26 ADCP des sites de GE et PY, l'incertitude élargie (k=2, niveau de confiance 95%) des débits moyens par palier est inférieure à 2%. L'incertitude des différences de débit entre paliers est comprise entre 2% et 3%. L'incertitude d'un débit ADCP individuel (moyenne de 4 transects consécutifs) est variable selon les sites et le débit considéré: 4-6% à PY, 8-12% à GE. Les mesures de l'intercomparaison et le modèle 1D ont également permis de mettre en évidence l'hystérésis de la relation hauteur-débit de la station de Pyrimont, due aux effets transitoires lors des transitions entre paliers de débit stable. L'intercomparaison a été appréciée par l'ensemble des participants, qui ont pu également bénéficier d'échanges techniques avec d'autres hydromètres parfois éloignés géographiquement (Hydro-Québec), dans une ambiance conviviale. Les échanges techniques ont souvent été jugés trop courts à cause des longues plages de mesure (près de 5000 traversées ADCP ont été réalisées au total). Le retour d'expérience (logistique, propagation et stabilisation des débits, hydraulicité des sections de mesure) permettra d'optimiser le planning de la future intercomparaison sur ce site, envisagée en 2012

Mesurer les incertitudes des mesures de débit : les essais interlaboratoires en hydrométrie

International audienceQuantifying the uncertainty of streamflow data is key for hydrological sciences. The conventional uncertainty analysis based on error propagation techniques is restricted by the absence of traceable discharge standards and by the weight of difficult-to-predict errors related to the operator, procedure and measurement environment. Field interlaboratory experiments recently emerged as an efficient, standardized method to ’measure’ the uncertainties of a given streamgauging technique in given measurement conditions. Both uncertainty approaches are compatible and should be developed jointly in the field of hydrometry. In the recent years, several interlaboratory experiments have been reported by different hydrological services. They involved different streamgauging techniques, including acoustic profilers (ADCP), current-meters and handheld radars (SVR). Uncertainty analysis was not always their primary goal: most often, testing the proficiency and homogeneity of instruments, makes and models, procedures and operators was the original motivation. When interlaboratory experiments are processed for uncertainty analysis, once outliers have been discarded all participants are assumed to be equally skilled and to apply the same streamgauging technique in equivalent conditions. A universal requirement is that all participants simultaneously measure the same discharge, which shall be kept constant within negligible variations. To our best knowledge, we were the first to apply the interlaboratory method for computing the uncertainties of streamgauging techniques, according to the authoritative international documents (ISO standards). Several specific issues arise due to the measurements conditions in outdoor canals and rivers. The main limitation is that the best available river discharge references are usually too uncertain to quantify the bias of the streamgauging technique, i.e. the systematic errors that are common to all participants in the experiment. A reference or a sensitivity analysis to the fixed parameters of the streamgauging technique remain very useful for estimating the uncertainty related to the (non quantified) bias correction. In the absence of a reference, the uncertainty estimate is referenced to the average of all discharge measurements in the interlaboratory experiment, ignoring the technique bias. Simple equations can be used to assess the uncertainty of the uncertainty results, as a function of the number of participants and of repeated measurements. The interlaboratory method was applied to several interlaboratory experiments on ADCPs and currentmeters mounted on wading rods, in streams of different sizes and aspects, with 10 to 30 instruments, typically. The uncertainty results were consistent with the usual expert judgment and highly depended on the measurement environment. Approximately, the expanded uncertainties (within the 95% probability interval) were 5% to 10% for ADCPs in good or poor conditions, and 10% to 15% for currentmeters in shallow creeks. Due to the specific limitations related to a slow measurement process and to small, natural streams, uncertainty results for currentmeters were more uncertain than for ADCPs, for which the site-specific errors were significantly evidenced. The proposed method can be applied to a wide range of interlaboratory experiments conducted in contrasted environments for different streamgauging techniques, in a standardized way. Ideally, an international open database would enhance the investigation of hydrological data uncertainties, according to the characteristics of the measurement conditions and procedures. Such a dataset could be used for implementing and validating uncertainty propagation methods in hydrometry

Estimation de l'incertitude des techniques de jaugeage à l'aide d'essais interlaboratoires collaboratifs in situ

International audienceWhile the application of uncertainty propagation methods to hydrometry is still challenging, in situ collaborative interlaboratory experiments are a valuable tool for empirically estimating the uncertainty of streamgauging techniques in given measurement conditions. We propose a simple procedure for organizing such experiments and processing the results according to the authoritative ISO standards related to interlaboratory experiments, which are of common practice in many metrological fields. Beyond the computation and interpretation of the results, some issues are discussed as regards: the estimation of the streamgauging technique bias in the absence of accurate enough discharge references in rivers; the uncertainty of the uncertainty estimates, according to the number of participants and repeated measurements; the criteria related to error sources which are possibly meaningful for categorizing measurement conditions. The interest and limitations of the in situ collaborative interlaboratory experiments are exemplified by an application to the hydro-acoustic profiler (ADCP) streamgauging technique conducted in 2010 at two different sites downstream of Génissiat hydropower plant in the Rhône river, France. Typically, the expanded uncertainty (with a probability level of 95%) of the average discharge over 6 successive transects varied from +/-5% at one site with favourable conditions to +/-9% at the other site due to unstable flow conditions

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