Multifractal analysis of the outputs of a fully distributed model for two case studies in urban hydrology
Notice bibliographique
Résumé
Hydrological fields are known to exhibit extreme variability over wide range of spatio-temporal scales. In this paper, these features are investigated in the specific context of urban hydrology with the help of two case studies. The first one consists in a 144 ha flat urban area located in the Seine-Saint-Denis County (North-East of Paris, France), known for suffering occasional pluvial flooding. The second one is a 250 ha urban area with a significant portion of forest located on a steep hillside of the Bièvre River (Yvelines County, South-West of Paris, France). The catchments behaviour is modelled with the help of Multi-Hydro, a fully distributed physically based model (2D/1D) currently under development at Ecole des Ponts ParisTech. It consists of an interacting core between open source software packages, each of them representing a portion of the water cycle in urban environment. The rainfall data comes from the C-band radar of Trappes operated by Météo-France and located at respectively 45 Km and 13 Km of the studied catchments. The resolution is 1 km in space and 5 min in time. Three rainfall events that occurred in 2010 and 2011 that generated significant surface runoff and some local flooding are analysed. First the uncertainty associated with small scale unmeasured rainfall variability (i.e. below the C-band radar resolution) is investigated. This is done through the analysis of the disparities among an ensemble of hydrological simulations performed with the help of downscaled rainfall fields. The downscaling implemented here simply consists in stochastically continuing the underlying Universal Multifractal cascade process observed on the available range of scales. This uncertainty is significant for both simulated conduit discharge and water depth, and therefore cannot be neglected, indicating the need to develop the use of X-band radars (which provide an hectometric resolution) in urban environment. Second it appears that the outputs (maps of water depth and velocity, and discharge in conduits) of the hydrological model exhibit a scaling behaviour both in space and time. The Universal Multifractals are used to characterize this variability with the help of only 3 parameters which are furthermore compared with the one observed for rainfall. This hints at innovative techniques to quantify the extremes at very high resolution (typically 1 m) without having to run the model at these resolutions which would require to much time especially for real time applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».