Detection and estimation of stage-discharge rating shifts for retrospective and real-time streamflow quantification

Les series temporelles de debit des rivieres sont etablies a l'aide de "courbes de tarage", qui sont des modeles avec les hauteurs d’eau en entree et les debits en sortie. Malheureusement, de nombreuses stations hydrometriques ont une relation hauteur-debit instable, notamment a cause de l’evolution du lit de la riviere lors des crues. Ces "detarages" posent probleme a la fois pour l'etablissement des series hydrologiques de long-terme (analyse retrospective) et pour la fourniture de donnees en temps reel, par exemple pour la prevision des inondations, avec des incertitudes quantifiees et fiables. Les methodes existantes pour la mise a jour de la courbe de tarage sont basees sur une analyse statistique des donnees de calibration (jaugeages) passees ou sur des regles empiriques. Cette these a permis de developper des methodes originales pour la detection automatique des detarages et l'estimation de leur amplitude en retrospectif et en temps reel : une methode de segmentation des residus entre les jaugeages et une courbe de reference, une analyse des recessions du limnigramme et une detection de detarages potentiels a partir d'un indicateur disponible en temps reel (par exemple, transport sedimentaire cumule). L'approche probabiliste permet d'une part de prendre en compte l'incertitude des informations sur les detarages et d'autre part de quantifier les incertitudes sur les debits calcules. La combinaison des trois methodes a ete appliquee a la station de l’Ardeche a Meyras, en France, qui presente des detarages nets apres chaque crue importante. Une bonne detection et estimation des detarages a ete observee en retrospectif et en temps reel. La methode est generale et applicable en operationnel a d’autres stations apres validation. La methode est generique et, apres davantage de validation, applicable en operationnel a d'autres sites.