Assistance au calage de modèles numériques en hydraulique ... - TEL

IntroductionA SIMULATION NUMÉRIQUE a permis ces dernières décennies d’étudier des rivièresL en crue au sein même des laboratoires de recherche. Outil devenu aujourd’huiindispensable pour la compréhension des phénomènes physiques (Ghidaglia et Rittaud,2004), la simulation numérique ne peut pourtant s’affranchir du monde réel, dela véritable rivière, pour confirmer des hypothèses et évaluer les modèles numériquesconstruits. Dans le cadre de la prévention des inondations, les phénomènes de crueet les conséquences d’aménagements réalisés ou projetés 9 sont autant d’éléments quepeut aider à comprendre le modèle numérique d’une rivière. Son principal attrait estsa capacité à simuler des événements hypothétiques, ceux précisément engendrant lesinondations contre lesquels l’on tente de se prémunir.De la qualité d’un modèle numériqueCette thèse s’intéresse à cet aspect de la simulation numérique qu’est la confrontationdu système réel au système modélisé – son ✭ modèle ✮ – en analysant leur comportementsrespectifs. Cette confrontation est réalisée au travers de tâches diverses à lacharge du modélisateur et regroupées sous le terme générique de validation opérationnelle.Pour parvenir à une adéquation satisfaisante entre les comportements du systèmeet de son modèle numérique, le modélisateur doit ✭ caler ✮ le modèle – c’est-à-dire déterminerles paramètres de celui-ci – le plus souvent de manière manuelle et donc nonreproductible.Le premier objectif de ces travaux est de proposer une formalisation de la tâche decalage de modèle incluant les différents concepts mis en jeu. Cette formalisation viseà jeter les bases d’un ✭ code de bonnes pratiques ✮ pour la tâche de calage de modèles,et à en proposer une spécification dans le domaine de l’hydraulique fluviale unidimensionnelle.Ces travaux puisent leurs motivations dans le décalage entre les pratiquesactuelles liées aux procédures d’évaluation d’un modèle et celles requises dans une logiquede qualité – au sens large du terme – pour produire des résultats de modélisationfiables et véritablement utilisables comme outils d’aide à la décision. Ce constat, relayépar des éditoriaux de journaux scientifiques 10 , procède d’un besoin plus général destandardisation de ces pratiques de modélisation (Khatibi, 2001) :Safeguarding the integrity of model results can [...] be promoted if modeling proceduresare formalized.9. L’exemple des aménagements réalisés depuis plus d’un siècle sur le Rhône et leurs conséquences surles inondations ont récemment fait l’objet d’un dossier dans le magazine GEO (Chatelain et al., 2004).10. Voir notamment la suite de forums dans le Journal of Environmental Engineering (Rossman, 1997;Walski, 1998; Whittemore, 2001).xvii