Application de la méthode LSPIV pour la mesure de champs de vitesse et de débits de crue sur modèle réduit et en rivière

International audienceLSPIV technique enables the measurement of surface flow velocities using image sequence analysis. EDF and Irstea partnership made possible the development of Fudaa‑LSPIV freeware by DeltaCAD Company. Two software applications at flume and field scales are detailed: (i) bed shear stresses were calculated owing to LSPIV velocities, water depth and bathymetry for a physical model of the Old Rhine; (ii) the software was used to optimize the calculation parameters of LSPIV flood discharge measurement stations in Mediterranean rivers.La technique LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) permet de mesurer les vitesses de surface d'un écoulement par analyse de séquence d'images. Pour faciliter l'application opérationnelle de la méthode, un logiciel, Fudaa-LSPIV, a été développé par la société DeltaCAD dans le cadre d'une collaboration entre EDF et Irstea. Deux applications en laboratoire et en rivière sont présentées : (i) couplée avec des mesures de hauteur d'eau et de bathymétries, la LSPIV a permis d'estimer des paramètres de Shields sur le modèle physique à fond mobile du Vieux-Rhin ; (ii) le logiciel a été utilisé pour procéder à des analyses de sensibilité pour paramétrer ainsi au mieux les stations LSPIV de mesure de débit en crue de rivières cévenoles

Crowdsourcing Methods for Data Collection in Geophysics: State of the Art, Issues, and Future Directions

Data are essential in all areas of geophysics. They are used to better understand and manage systems, either directly or via models. Given the complexity and spatiotemporal variability of geophysical systems (e.g., precipitation), a lack of sufficient data is a perennial problem, which is exacerbated by various drivers, such as climate change and urbanization. In recent years, crowdsourcing has become increasingly prominent as a means of supplementing data obtained from more traditional sources, particularly due to its relatively low implementation cost and ability to increase the spatial and/or temporal resolution of data significantly. Given the proliferation of different crowdsourcing methods in geophysics and the promise they have shown, it is timely to assess the state‐of‐the‐art in this field, to identify potential issues and map out a way forward. In this paper, crowdsourcing‐based data acquisition methods that have been used in seven domains of geophysics, including weather, precipitation, air pollution, geography, ecology, surface water and natural hazard management are discussed based on a review of 162 papers. In addition, a novel framework for categorizing these methods is introduced and applied to the methods used in the seven domains of geophysics considered in this review. This paper also features a review of 93 papers dealing with issues that are common to data acquisition methods in different domains of geophysics, including the management of crowdsourcing projects, data quality, data processing and data privacy. In each of these areas, the current status is discussed and challenges and future directions are outlined

Guide méthodologique : Collecte et préparation de film amateur en vue d’une exploitation par analyse d’image

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAUIn the context of flash floods, or in ungauged basin, we propose to use the acquired video and posted online by witnesses. The preliminary work carried out since 2012 on this issue were used to develop and validate an image sequence processing methodology to overcome the difficulties related to the amateur nature of video capture : camera movements , known optical sensor . This methodology is now stabilized and requires free software tools freely available , including Fudaa - LSPIV ( Irstea / EDF ) . This procedure explain the processing of witness films for the analysis of velocities and flow rates.Dans le contexte de crues rapides, ou dans des bassins non instrumentés, ou bien encore d’inondations urbaines sans jaugeages, nous proposons d’utiliser des vidéos acquises puis mises en ligne par des témoins. Les travaux préalables menés depuis 2012 sur ce sujet ont permis de développer et valider une méthodologie de traitement des séquences d’images pour pallier les difficultés liées au caractère amateur de l’acquisition vidéo : mouvements de la caméra, optique inconnue du capteur. Cette méthodologie est maintenant stabilisée et ne requiert que des outils logiciels gratuits et disponibles librement, dont Fudaa-LSPIV (Irstea/EDF). Afin de rendre son application possible par d'autres utilisateurs, voilà un mode opératoire pour le traitement des films amateur en vue de l'analyse des vitesses et débits

Estimation de débit de crue par utilisation de films amateurs

National audienc

Bilan de fonctionnement 2014 des stations LSPIV en Ardèche

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU [Relecteur_IRSTEA]Braud, I. ; Le Coz, J.Four stations were equipped with a permanent LSPIV data acquisition system we developed and installed, which consists of an analog video-camera driven by an industrial PC powered by Debian Linux with a dedicated application, the water level being measured with an external radar. This report explain the network and what happened in 2014.Bilan de fonctionnement 2014 des stations hydrométriques par analyse d'image en Ardèche

BaRatin-SFD, analyse bayésienne des courbes de tarage à double échelle et de leurs incertitudes

International audienceAn original hydraulics-based Bayesian method is introduced for developing stage-fall-discharge (SFD) rating curves used at twin-gauge stations and estimating their uncertainties. A channel control with variable energy slope due to variable backwater is considered in combination with a backwater -unaffected control, usually another channel control. Succession between backwater -affected and backwater-unaffected controls is solved based on the continuity of the stage-discharge relation. The difference between the reference levels at the two stations is estimated as another uncertain parameter of the SFD model. Results at one typical twin-gauge station affected by the backwater of a run-of-the-river dam are presented. The accuracy and uncertainty of predicted discharges appear to be acceptable even when the uncertainty of the transition between backwater- affected and backwater-unaffected controls is highUne méthode bayésienne à base hydraulique est introduite pour le développement des courbes de tarage hauteur -dénivelée-débit (SFD) utilisées pour les stations à double échelle et l’estimation de leurs incertitudes. Un contrôle par chenal avec une pente d’énergie variable due à un remous variable est considéré en combinaison avec un contrôle non influencé par le remous, habituellement un autre contrôle par chenal. La succession entre le contrôle influencé par le remous variable et le contrôle non influencé est résolue par continuité de la relation hauteur -débit. La différence entre les niveaux de référence des zéros des deux échelles limnimétriques est estimée comme un autre paramètre incertain du modèle SFD. On présente les résultats d’une station à double échelle typique d’une influence par le remous variable d’un barrage. L’exactitude et l’incertitude des débits estimés semblent acceptables, même lorsque l’incertitude sur la hauteur de transition entre les deux contrôles influencé et non influencé par le remous est élevée

Analyse bayésienne des courbes de tarage et de leurs incertitudes : la méthode BaRatin

International audienceAmong other methods, Bayesian inference recently emerged as a promising framework for establishingstage‑discharge relationships and for rigorously estimating the associated uncertainty. A methodology and some toolshave been developed to analyse stationary rating curves, i.e., assuming that the stage‑discharge relationship is stableover the period under consideration (no rating shifts). The principles of the BaRatin method are presented through itsthree main steps: 1) determination of hydraulic priors, 2) review and validation of streamgaugings, 3) Bayesian inference and simulation of a set of plausible curves. The operational application of the method is made easier through the GUI BaRatinAGE, which is freely distributed along with the BaRatin software and is currently being integrated into the hydrometry software BAREME. The potential of the method is illustrated with an example of application to a gauging station and with the process of appropriation by a hydrometry service. Besides the application to other types of calibration curves, the main development perspective for the BaRatin method is to take into account non‑stationary effects with time‑varying parameters.Parmi d'autres méthodes, l'inférence bayésienne a récemment émergé comme un cadre prometteur pour établir les relations hauteur‑débit et en estimer l'incertitude associée de façon rigoureuse. Une méthodologie et des outils ont été développés pour permettre l'analyse des courbes de tarage stationnaires, c'est‑à‑dire sous hypothèse de stabilité de la relation hauteur‑débit sur la période considérée (pas de détarage). Les principes de la méthode BaRatin sont présentés à travers ses trois principales étapes : 1) détermination des a priori hydrauliques, 2) critique et validation des jaugeages, 3) inférence bayésienne et simulation d'un faisceau de courbes vraisemblables. L'application opérationnelle de la méthode est facilitée grâce à l'interface graphique BaRatinAGE diffusée librement avec le logiciel BaRatin, et en cours d'intégration dans le logiciel d'hydrométrie BAREME. Le potentiel de la méthode est illustré par un exemple d'application à une station hydrométrique et la démarche d'appropriation par un service d'hydrométrie. Outre l'application à d'autres types de courbes d'étalonnage, la principale perspective de développement est la prise en compte d'effets non‑stationnaires à l'aide de paramètres variables dans le temps

Mesure de débit en rivière par station radar hauteur / vitesse selon la méthode de la vitesse témoin

Depuis quelques années, des stations radar hauteur-vitesse ont été mises en service en France. Ce type de station fournit une mesure de hauteur d'eau et de vitesse de surface en un point fixe de la section. Le débit est calculé comme le produit de la surface mouillée et de la vitesse débitante. La surface mouillée est obtenue via une relation hauteur-surface S(h) établie à partir d'un profil bathymétrique ; et la vitesse débitante est calculée via une relation entre la vitesse mesurée par radar (Vi) et la vitesse moyenne dans la section (Vmoy), établie à partir de jaugeages. Il s'agit de la "méthode de la vitesse témoin" ou " index velocity method ". Comme nous le verrons au travers d'exemples sur différentes stations, la méthode présente des avantages par rapport aux courbes de tarage hauteur-débit : - les extrapolations en crue sont mieux documentées, la vitesse évoluant plus faiblement que le débit avec la hauteur et la relation hauteur-surface étant connue par ailleurs. - la gestion des détarages est plus facile car la relation Vmoy(Vi) évolue peu et la relation S(h) est facile à recaler avec un seul levé bathymétrique. - l'évolution de la relation Vi(h), mesurée en temps réel, permet de détecter les anomalies, signes de détarages potentiels de la station. L'utilisation plus large de la méthode et le développement des instruments de mesure permettra à l'avenir de mieux évaluer l'incertitude liée au calcul du débit. Des perspectives pour l'analyse bayésienne des stations vitesse témoin sont discutées

Atelier débitmétrie liquide à surface libre

National audienceInitié en 2005, l'atelier "Débitmétrie liquide à surface libre" avait pour objectif le recensement des méthodes utilisées à Irstea pour mesurer le débit des cours d'eau. Le travail de synthèse suite aux au résultat d'une enquête et de réunions est maintenant accessible via l'intranet du réseau mesure. Doté de quarante fiches, cet outil recense les techniques de mesure de débit utilisées a Irstea ; notamment dans les bassins versants expérimentaux (Orgeval, Draix, Real Colobrier, Yzeron) et par les différentes équipes utilisant l'hydrométrie. Cet outil a pour but de donner une vision d'ensemble des compétences et du matériel disponible à Irstea. Il peut permettre à un jeune chercheur, un doctorant, un technicien de se renseigner rapidement sur une méthode, d'avoir directement des contacts pour affiner la construction d'une station de mesure ou pour choisir une technique plutôt qu'une autre. A partir de ce premier travail nous avons identifié des besoins à plusieurs niveaux : •Le contrôle et l'étalonnage des courantomètres. •Le calcul du débit et de son incertitude. •Le partage de connaissances sur les méthodes et les pratiques des hydromètres. Lors d'une réunion de l'atelier en 2010 le groupe décide d'organiser un test pour comparer les techniques et les protocoles de mesures utilisés dans les différentes équipes pour mesurer les débits par exploration du champ des vitesses notamment. Des inter-comparaisons d'instruments de mesures de débit sont pratiquées dans différents domaines. L'organisation et l'exploitation des inter-comparaisons sont décrites dans les normes (en particulier ISO 5725-2). L'objectif recherché est ici de déterminer la performance d'une méthode : le jaugeage par exploration des vitesses au courantomètre sur perche. L'atelier a organisé un premier test en mai 2011 sur l'Ouvèze et le Toulourenc (84) rassemblant 11 équipes qui a donné des résultats très intéressants. Une seconde campagne avec 13 équipes a eu lieu en octobre 2013 sur le Cernon et le Durzon (12). Ces deux campagnes de mesure ont permis de comparer les valeurs d'incertitudes évaluées à partir d'un jaugeage (Norme ISO 748) et celles obtenues par comparaison inter-laboratoire