Des rivières et des hommes La modélisation hydraulique en pratique Les étapes de sa mise en œuvre Ses limites Dans le cadre de
Plan de la séance 1. Diagnostic hydraulique de la rivière Oldrich NAVRATIL Université Lyon 2 Les étapes de la modélisation 2. Choix du modèle et données d entrée 3. Calage et validation du modèle 4. Etude de sensibilité 5. Conclusion
Etape 1 : le diagnostic hydraulique préalable Oldrich NAVRATIL Université Lyon 2 Les étapes de la modélisation 1. Diagnostic 2.Données d entrée 3.Calage du modèle 4. Sensibilité 5. Conclusion Etat des lieux du fonctionnement hydraulique utilité / possibilité de développer un modèle choix du modèle (1D, 2D ) selon les moyens / données d entrée L Ardour 1 Modélisation de l Ardour 1D
Contenu du diagnostic un inventaire des données géologie cartes 2 photos aériennes relief
Contenu du diagnostic un inventaire des données données hydrologiques 3 Synthèse hydrologique au niveau d une station hydrométrique
Contenu du diagnostic un inventaire des données données d archive Données d archive pour des crues historiques sur le Rance 4
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau réseau naturel 5 Bléone en crue
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau réseau anthropique 6 Le Charbonnière
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau zones de ruissellement 7 La Réunion, Saint Denis
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau les ouvrages hydrauliques pont 8 Quimper, Décembre 2013
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau les ouvrages hydrauliques seuil 9 Le Loir à Saint Maur
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau les ouvrages hydrauliques embâcle 10 Exemple d embâcle sur la Cronce
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau les ouvrages hydrauliques le transport de sédiment et la mobilité des formes alluviales signes d érosion? 11 L Olivet
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau les ouvrages hydrauliques le transport de sédiment et la mobilité des formes alluviales une enquête de terrain laisses de crues Marque de crue sur un mur 12
Contenu du diagnostic un inventaire des données les chemins de l eau les ouvrages hydrauliques le transport de sédiment et la mobilité des formes alluviales une enquête de terrain laisses de crues Marque de crue historique de 1866 sur le Jargeau 13
Enjeux du diagnostic Que nous apporte ce diagnostic? une compréhension globale du fonctionnement hydraulique du site en étiage / en crue : répartition des débits directions des écoulements zones inondables des éléments de validation/critique des résultats des calculs hydrauliques
Etape 2 : choix du modèle/données d entrée Oldrich NAVRATIL Université Lyon 2 Les étapes de la modélisation 1. Diagnostic Choix du modèle (1D, 2D ) choix des données d entrée la topographie 2.Données d entrée 3.Calage du modèle 4. Sensibilité 5. Conclusion Suivi topographique de la Manicouagan, 1919 14
Etape 2 : choix du modèle et collecte des données d entrée la topographie Deux exemples de réduction 1D d une même réalité : terrain sur la Loire 15
Etape 2 : choix du modèle et collecte des données d entrée la topographie LiDAR: Light Detection And Ranging Maillage TELEMAC 2D de la confluence Isle Dordogne 16
Etape 2 : choix du modèle et collecte des données d entrée la topographie les débits station hydrométrique études hydrologiques précision des données = forte incidence sur la précision des résultats Limnigraphe, mesure de son débit et prélèvement automatique, Thaïlande 17
Etape 2 : choix du modèle et collecte des données d entrée la topographie les débits Anophele sundaicus : moustique vecteur du paludisme Temps 18 Banlieue de Dakar, Sénégal, inondation 2005
Etape 2 : choix du modèle et collecte des données d entrée la topographie les débits conditions limites de hauteur d eau 21. Précipitation et niveau de la marée à Mumbai (Bombay) les 26 et 27/07/2005 Episode de Mousson, Mumbai (Bombay), juillet 2005 20. 19
Etape 2 : choix du modèle et collecte des données d entrée la topographie les débits conditions limites de hauteur d eau rugosité n ou K = paramètre de calage des modèles n ou K=? Source : Yves Zech
Etape 3 : calage et validation du modèle Oldrich NAVRATIL Université Lyon 2 Les étapes de la modélisation 1. Diagnostic 2.Données d entrée 3.Calage du modèle Qu est ce que caler un modèle? chercher la valeur d un paramètre calcul observation En hydraulique fluviale : coefficient de Manning «n» ou Strickler «K» ligne d eau modélisée observée 4. Sensibilité 5. Conclusion
Etape 3 : calage et validation du modèle Q = 2 m 3 /s Ardour à Folles, modélisation 1D ligne d eau mesurée ligne d eau modélisée
Les données de calage 22. Mesures hydrométriques, Ardour et Brévenne
Les données de calage 23. Laisses de crue dans la plaine alluviale
Les données de calage 24. Hydrogrammes de crue sur le bassin de la Vézère
Les données de calage 25. Crue de la Nam Ngum au nord de sa confluence avec le Mékong en aout 2008
Des données de calage en adéquation avec le modèle Adéquation entre complexité du modèle et quantité/qualité des données de calage Pour une modélisation 2D : champ de vitesses de surface : LSPIV* *LSPIV = Large Scale Particule Imagery Velocimetry 26. Large Scale PIV (LSPIV)
Des données de calage en adéquation avec le modèle Adéquation entre complexité du modèle et quantité/qualité des données de calage Pour une modélisation 2D : champ de vitesses de surface : LSPIV distribution des vitesses dans une section en travers : ADCP* *ADCP: Accoustic Doppler Current Profiler 27 Campagne hydrologique sur le fleuve Amazone avec un ADCP ADCP sur la Garonne, Emplois de l ADCP en rivière : une revue de synthèse
Quel sens donner alors à ce coefficient K de calage? Signification de n après calage : la rugosité de la rivière 28 Rivière en tresses des Duyes
Quel sens donner alors à ce coefficient K de calage? Signification de n après calage : la rugosité de la rivière les pertes de charge singulières 29 Voitures emportées par une inondation à Figanières, dans le Var, juin 2010
Quel sens donner alors à ce coefficient K de calage? Signification de n après calage : la rugosité de la rivière les pertes de charge singulières les incertitudes sur les données d entrée résolution des résultats précision Mesures hydrométriques, Ardour 30
Etape 4 : étude de sensibilité Oldrich NAVRATIL Université Lyon 2 Les étapes de la modélisation 1. Diagnostic 2.Données d entrée Tester la sensibilité d un modèle : faire varier les données d entrée autour d une valeur la plus probable étudier l impact de ces variations sur le résultat final 3.Calage du modèle 4. Sensibilité 5. Conclusion
Sensibilité à la hauteur à l aval Valeur H(aval) maximum probable pour un débit donné H(aval) maxi
Sensibilité à la hauteur à l aval Valeur H(aval) minimum probable pour un débit donné H(aval) mini
La prise en compte des incertitudes du modèle Enveloppe de résultats estimer la robustesse du modèle outil d aide à la décision H(aval)
Qualité du modèle Résultats corrects : écart entre lignes d eau modélisée et mesurée < 10 cm ligne d eau mesurée ligne d eau modélisée
Qualité du modèle Résultats corrects : écart entre lignes d eau modélisée et mesurée < 10 cm écart 10 20 cm avec tendance de l écoulement restituée ligne d eau mesurée ligne d eau modélisée
Qualité du modèle Résultats corrects : écart entre lignes d eau modélisée et mesurée < 10 cm écart 10 20 cm avec tendance de l écoulement restituée écart > 20 cm si cas particulier ligne d eau mesurée ligne d eau modélisée
Notions vues dans la séquence Oldrich NAVRATIL Université Lyon 2 Les étapes de la modélisation 1. Diagnostic 2.Données d entrée 3.Calage du modèle 4. Sensibilité modèle hydraulique : spécifique pour un projet donné diagnostic de terrain prise en compte de la réalité du site choix du bon modèle critique des résultats robustesse d un modèle qualité des données adéquation données/modèle test de sensibilité 5. Conclusion
Des rivières et des hommes Réalisation Avec le soutien de Réalisé avec le soutien financier de la Région Rhône Alpes dans le cadre du CEDES et de l UNR RA
Crédits photo 1. L Ardour, 5. Bléone en crue, 6. Le Charbonnière, 11. L Olivet, 28. Rivière en tresses des Duyes : O. Navratil 2. Cartes, photos aériennes, relief, géologie. Source : Géoportail, IGN 3. Synthèse hydrologique au niveau d une station hydrométrique. Source : Banque HYDRO, Eau France 4. Données d archive pour des crues historique sur la Rance. Source : AZEMA, JP, 1982 AQUADOC 7. La Réunion, Saint Denis : site DREAL 8. Quimper, Décembre 2013 : Ouest France 9. Le Loir à Saint Maur, 10. Exemple d embâcle sur la Cronce, 30. Mesures hydrométriques, Ardour : M B. Albert 12. Marque de crue sur un mur : EPAMA 13. Marque de crue historique de 1866 sur le Jargeau : Jargeau tourisme 14. Suivi topographique de la Manicouagan, 1919 : Bibliothèque et Archives nationales du Québec 15. Deux exemples de réduction 1D d une même réalité terrain sur la Loire : P. Belleudy 16. Maillage TELEMAC 2D de la confluence Isle Dordogne : P. Belleudy et Géoportail 17. Limnigraphe, mesure de son débit et prélèvement automatique, Thaïlande : IRD JL. Janeau
Crédits photo 18. Banlieue de Dakar, Sénegal, inondation 2005 : IRD S. Cheikh Anophele sundaicus : moustique vecteur du paludisme : IRD D. Michel 19. Episode de Mousson, Mumbai, juillet 2005 : Hitesh Ashar 20. Carte de Mumbai : Google map 21. Précipitation et niveau de la marée à Mumbai les 26 et 27/07/2005 Source : Chitale Report 2006, modifié par E. Ebdelblutte 22. Mesures hydrométriques, Ardour, et Brévenne : M B. Albert, O. Navratil 23. Laisses de crue dans la plaine alluviale : EPAMA 24. Hydrogrammes de crue sur le bassin de la Vézère : service de prévision des crues et d hydrométrie de la Dordogne (www.dordogne.equipement.gouv.fr) 25. Crue de la Nam Ngum au nord de sa confluence avec le Mékong en aout 2008 : IRD Pierret, Alain 26. 26. Large Scale PIV (LSPIV), source : http://homepages.cae.wisc.edu.html 27. Campagne hydrologique sur le fleuve Amazone avec un ADCP : IRD Laraque, Alain ADCP sur la Garonne : Lecoz et al., 2007. Emplois de l ADCP en rivière : La Houille Blanche, n 7 29. Des voitures emportées par une inondation à Figanières, dans le Var, juin 2010 ; source : BFMTV
Réalisation multimédia PerForm Grenoble INP Service Usages et Innovations Pédagogiques Université Lumière Lyon 2 DSI