Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
Calibration des données radar à partir de mesures au sol en hydrologie urbaine :
approche statistique
B.Chocat : LGCIE ; INSALF.Dorval : LGCIE ; INSAL
F.Renard : UJM Lyon 3 ; Grand Lyon
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
• Données pluviométriques au sol depuis 1985
• Données radar
Données disponibles sur le Grand Lyon
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• Avant mai 2001 : Données de Satolas : données non utilisables
• Depuis mai 2001 : Données de St Nizier
Données radar
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
Simulation de l’intensité des échos de sol dans les
images du radar de St Nizier
Grand Lyon : situé dans la zone d’excellente visibilité du radar
Nombre significatif de pixels avec une qualité de mesure réduite en raison d’échos de sols
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
Couplage données radar-données au sol pour les intensités
• Développement d’une méthode spécifique de couplage et implantation dans CANOE– Détection automatique des pixels douteux– Nouvelle méthode de calcul des intensités associées
aux niveaux de réflectivité• Application aux pluies de 2005 et 2006• Comparaison sur les bassins versants de
l’OTHU
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
Recalibrage des niveaux de réflectivitéradar
• Classement fréquentiel des mesures radar sur les pixels portant des pluviomètres (∆T=1mn)
• Classement fréquentiel des intensités mesurées sur les pluviomètres (∆T = 1mn)
• Mise en relation des deux distributions
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Constitution des séries
Pour chaque pluie les données radar et les
données pluviométriques sont ramenées au pas de temps de 1 minutes
pour avoir le même nombre de mesures
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0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Distribution des intensitDistribution des intensitééss
Distribution des niveaux Distribution des niveaux de rde rééflectivitflectivitéé
Exemple de comparaison des distributions
2894 mesures exploitables
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200.0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Distribution des intensités
Distribution des intensités calculées à partir des niveaux de réflectivité
Exemple de comparaison des distributions
2894 mesures exploitables
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180.0
200.0
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0
Relation empirique entre intensité et réflectivité
2894 mesures exploitables
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
rang niveau intensité230 31 28.0231 30 28.0232 30 28.0… … …
246 30 28.0247 30 26.0… … …
294 30 26.0295 30 24.0… … …
324 30 24.0325 30 22.0
Cas des valeurs intermédiaires
Moyenne(30) = 25,7 mm/h
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Cas des valeurs fortes
Moyenne (39) = 174 mm/h ??
rang niveau intensité1 39 174.0… … …5 39 174.06 38 174.07 38 134.0… … …12 38 134.013 38 100.0… … …18 38 100.019 38 92.0… … …24 38 92.025 38 80.0
Moyenne (38) = 110,5 mm/h ??
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
y = 7.4574x + 9.1531R2 = 0.9955
0
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30
40
50
60
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
Y =Ln(Intensité) ; x = niveau - 20
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
Cas des valeurs faibles
Moyenne (18) = Moyenne (18) = Moyenne (17) = Moyenne (16) = Moyenne (15) = Moyenne (14) = Moyenne (13) = Moyenne (12) = Moyenne (13) = 2 mm/h ???
rang niveau intensité1356 19 4.01357 19 2.0
… … …1395 19 2.01396 18 2.0
… … …1535 18 2.01536 17 2.0
… … …1740 17 2.01741 16 2.0
… … …1950 16 2.01951 15 2.0
… … …2240 15 2.02241 14 2.0
… … …2420 14 2.02421 13 2.0
… … …2575 13 2.02576 12 2.0
… … …2710 12 2.02711 11 2.0
… … …2890 11 2.02891 10 2.0
… … …2894 10 2.02895 10 0.0
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
La moyenne des intensités supérieures à un seuil et mesurées par les pluviomètres est la même
que celle calculée à partir des niveaux de réflectivité radar, ceci
quel que soit le seuil.
Propriété fondamentale de l’ajustement utilisé
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Pluviomètres seuls Pluviomètres + radar
Amélioration apportée par le radar
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Pluviomètres seuls Pluviomètres + radar
Amélioration apportée par le radar
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Analyse de l’intérêt
• Utilisation des données de l’OTHU
pH, conductivité, température, turbidité (2x)
pH, conductivité, température, turbidité (2x)
pompe
écoulementprise d’eau
bac transfert
rejet
sampler
( depth + )
centrale de données
préleveur
débitmètre (2x) : hauteur d ’eau + vitesse
transmetteurs
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Analyse de l’intérêt
• Utilisation des données de l’OTHU– De longues séries de données au pas de
temps de 2 minutes (6 à 10 ans) sur 3 sites– Des données de bonne qualité
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6/1/016:00
6/1/019:00
6/1/0112:00
6/1/0115:00
6/1/0118:00
6/1/0121:00
7/1/010:00
7/1/013:00
t
débi
t (L/
s)0
10
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30
40
inte
nsité
i (m
m/h
)
Analyse de l’intérêt
Forum radar – Toulouse – 2 février 2010
Méthode
• Caler finement et selon la même procédure les modèles des bassins versants équipés avec les mêmes séries de pluies mesurées par les différents dispositifs– Données pluviométriques seules– Données radar recalibrées de façon classique– Données radar recalibrées selon la méthode proposée
• Simuler chacun des modèles avec la totalité des pluies mesurées
• Comparer statistiquement les résultats en utilisant 3 critères– Volume écoulé– Débit maximum– Critère de Nash avec décalage temporel possible
DDéésolsoléé
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Exemple Django-Reinhardt
Django Reinhardt facility
catchment
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mesure
Simulation Radar ajustement canoe
Simulation pluvios
Simulation Radar ajustement MN
Événement du 14/09/2006
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mesure
Simulation Radar ajustement canoe
Simulation pluvios
Simulation Radar ajustement MN
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Ajustement proposé
Ajustement MF
Relations entre niveau de réflectivité et intensité
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Suite du travail
• Terminer le travail d’analyse et évaluer l’intérêt
• Compléter l’analyse par d’autres méthodes• Optimiser la méthode de calibration selon
la zone• Evaluer l’intérêt pour d’autres types de
données radar
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