L’inversion robuste comme outil d’intégration de l’aléa inondation – application à l’impact des brèches (défaillances des digues artificielles et naturelles) dans les analyses probabilistes d’inondation

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Laboratoire d'accueil : Bureau d'expertise en hydrogéologie et sur les risques d'inondation, météorologiques et géotechniques (BEHRIG)

Date de début : octobre 2020

Nom du doctorant : Charlie SIRE

Les exploitants nucléaires doivent tenir compte des préconisations du guide de l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) n°13 [3] (ou « guide inondation ») dans le cadre de la démonstration de sûreté des installations nucléaires de base (INB) face au risque d’inondation d’origine externe. Ce guide définit un ensemble de « Situations de référence inondation » (SRI) face auxquelles les INB doivent être protégées. Pour ce qui concerne la SRI de Crue sur un Grand Bassin Versant (CGB), le niveau d’eau de « référence » est classiquement déterminé à l’aide d’un modèle numérique bidimensionnel complexe. Ces modèles sont exigeants d’un point de vue computationnel (plusieurs milliers de nœuds de calcul) et permettent de reproduire le fonctionnement des ouvrages hydrauliques, ainsi que le phénomène de rupture de digues (et formation de brèches) qui sont « attendus » pour ce type de scénarios de crue extrême.

Le travail de thèse s’inscrit dans ce contexte spécifique de modélisation, et portera une attention toute particulière à l’évaluation de l’impact de la formation de brèches fluviales sur les résultats de modélisation. Notamment, l’objectif de la présente thèse est de développer une procédure systématique et exhaustive en inversant l’ensemble de toutes les conditions de rupture qui mène à une inondation donnée (« excursion set ») à l’aide les simulateurs numériques du risque. Afin de limiter le cout calculatoire, la thèse se basera sur la combinaison de métamodèles (i.e. krigeage / processus gaussien) et de procédures d’apprentissage adaptative (active learning) spécifiquement développées pour l’identification d’excursion set.

• L’objectif de la thèse est d’améliorer cette combinaison sur deux aspects:
  

sur le plan méthodologique, en rendant l’inversion robuste par la prise en compte et le traitement d’un grand nombre de variables dites de « nuisance » aléatoires et rares comme les paramètres décrivant les forçages naturels ou les incertitudes inhérentes au code de calcul

• sur le plan opérationnel, en évaluant comment un telle procédure peut aider à la gestion du risque en particulier en abordant les questions portant sur la visualisation de l’excursion set en haute dimension ainsi que la désagrégation de l’incertitude sur l’inversion.

La thèse se basera sur deux cas d’applications : submersion marine (BRGM) et fluvial (IRSN). La thèse s’inscrira dans le cadre de la version 2 de la chaire en mathématiques appliquées OQUAIDO (http://chaire-mathematiques-appliquees.emse.fr/).