Base 'Projets' - Résultats des programmes de recherche sur les risques naturels

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PGRN 1996 - Paquier et Sigrist
Programme départemental CG38/PGRN
Simulations de crues débordantes en rivière par couplage 1D - 2D (1996-1997)
Fiche 'Projet' complète
Types de risques Crues et inondations
Mots-clés Risque inondation - Simulation numérique des écoulements - Modèle couplé
Objectifs - Développer une méthode de couplage entre un code de calcul monodimensionnel (1D) et un code de calcul bidimensionnel horizontal (2D) pour la représentation des écoulements dans une plaine d’inondation.

- Appliquer le modèle couplé sur une zone de la vallée de la Bourbre à l’aval de l’Isle d’Abeau où la complexité des écoulements due en particulier à la confluence entre le Canal Catelan et la Bourbre devait conduire à une comparaison entre modèles intéressante.
Résultats Les tests simples effectués montrent que le couplage donne des résultats convenables même dans les cas relativement extrêmes où les conditions initiales présentent une discontinuité. En outre, le modèle couplé requiert un temps de calcul bien plus faible que le modèle 2D (en général, de 3 à 10 fois). Le troisième test mais surtout le cas réel indiquent une différence de résultats qui provient à la fois de la présence du couplage et de la différence de calcul de la ligne d’eau dans le lit mineur. Cette différence s’observe, en effet, même avant débordement ; une des causes est l’estimation du frottement qui n’est pas exactement transposable d’un modèle à l’autre.

Par rapport à un modèle 1D, le modèle couplé a l’avantage de modéliser la submersion progressive de la plaine d’inondation. Il peut ainsi s’appliquer à un modèle de rivière de plusieurs dizaines de kilomètres quelle que soit la description des plaines d’inondation. En revanche, il ne permet pas de décrire finement l’écoulement dans le lit mineur. En particulier, il ne peut modéliser précisément les confluences (où la notion de section en travers ne peut s’appliquer) ou des courbes prononcées (où l’hypothèse d’une surface libre horizontale est erronée). Un modèle 2D voire 3D sera seul capable de préciser l’écoulement dans ces zones plus complexes.

[…]

Démonstration de la faisabilité d’un couplage entre équations de Saint-Venant monodimensionnelles et équations de Saint-Venant bidimensionnelles dans le contexte lit(s) mineur(s) / lit majeur…
Livrables Méthodologie de modélisation numérique pour la représentation des écoulements dans une plaine d’inondation

Rapport au PGRN
Retombées à préciser

Ces résultats doivent être considérés comme une première étape qui doit permettre de développer un programme qui vise à améliorer la validité des simulations hydrauliques en cas d’inondations. Le couplage 1D-2D n’est qu’une facette de ce programme qui doit comporter également des recherches en matière de modélisation ("mise en équation") de phénomènes tels que la mise en eau progressive d’une plaine d’inondation ou la progression d’une inondation en zone urbaine, en matière de représentation de la topographie d’un lit majeur de rivière, en matière d’analyse numérique et d’informatique pour améliorer la stabilité, la fiabilité et la rapidité de tels calculs. A terme, l’objectif consiste à disposer de ces potentialités de simulation dans un logiciel (à créer ou compléter) utilisable par des bureaux d’étude.

La démonstration de la faisabilité d’un couplage entre équations de Saint-Venant monodimensionnelles et équations de Saint-Venant bidimensionnelles dans le contexte lit(s) mineur(s) / lit majeur est un résultat encourageant car il permet d’envisager le développement de modèles numériques plus proches des caractéristiques hydrauliques du terrain. Pour passer au stade opérationnel, il demeure toutefois essentiel que les données collectées permettent d’obtenir une représentation convenable de la réalité.
Contacts André PAQUIER (Cemagref HH, Equipe Hydraulique) : 04 72 20 87 75 - andre.paquier@cemagref.fr

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