Session 1

publié le 31 janvier 2014

Quelle recherche en hydraulique pour l'environnement et le développement durable ?


Le besoin de renforcer et d’étendre les recherches sur l’hydraulique environnementale a été exprimé dans le cadre du Grenelle de l’environnement en support aux directions générales du Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable, des Transports et du Logement sur la transposition des directives européennes eau et inondations, sur le plan de prévention des submersions marines et des crues rapides, sur la stratégie nationale du trait de côte, sur le plan d’adaptation au changement climatique. S’ajoute également le souhait de redonner une visibilité à la recherche hydraulique française au niveau international. Est enfin visée une recherche industrielle mieux organisée, comme dans d’autres domaines de l’ingénierie, qui soit réactive, de premier ordre, avec des retombées techniques et scientifiques, avec un fort rayonnement international, s’appuyant sur une formation de haut niveau et soutenant l’innovation. Cette recherche hydraulique porte sur l’hydraulique comportementale, sur le couplage avec d’autres processus et sur les enjeux.

Sous thèmes : Hydraulique et éco-systèmes - Flux sédimentaires - Structures maritimes et fluviales - Inondations urbaines - Inondations urbaines - Hydrodynamique et architecture navale pour la réduction des impacts et la consommation des bateaux - Modélisation hydraulique et cartographie des submersions marines

Programme de la journée du mardi 4 décembre
matin : 8h45 - 12h30 - après-midi : 14h00 - 17h10

Mise à jour du 20 novembre 2012 : Ce déroulé du programme des conférences est susceptible de subir des changements tant au niveau des horaires que du contenu

08h50 - 09h10
Projet SAO POLO – Adaptation des structures côtières au changement climatique

intervenants : Philippe Sergent - Guirec Prévot - Xavier Kergadallan – CETMEF - Le résumé

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L’une des premières conséquences du changement climatique est la remontée du niveau moyen des mers. L’augmentation du niveau moyen des mers influera sur le déferlement bathymétrique en zone côtière conduisant à des conditions de houles plus fortes à la côte. Ces conditions plus sévères se traduiront par une réduction de la stabilité des enrochements des digues à talus et par des franchissements plus conséquents. Les ouvrages situés en faibles profondeurs en zone de déferlement seront les plus sensibles. Par exemple, en très faibles profondeurs (ouvrages de haut de plage), si une hausse d’un mètre du niveau d’eau moyen doit se produire, ces ouvrages devront être rehaussés en première approche de deux à trois mètres pour conserver la même performance en termes de franchissement ...

09h10 - 09h30
Étude par essais physiques de solutions de renforcement des digues

intervenant : Giovanni Mattarolo – Laboratoire Saint-Venant

09h30 - 09h50
Renforcements de digues maritimes vis-à-vis de la remontée du niveau des mers

intervenant : Dang Trinh Nguyen et Jérôme Brossard – Université du Havre - Le résumé

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La surélévation du niveau des mers associée aux changements climatiques nécessite d’envisager des solutions de renforcement des ouvrages de protection maritimes afin de conserver leur comportement en termes de stabilité et de franchissement. Les essais réalisés en canal à houle porte sur une digue maritime, dite de référence, avec carapace en blocs artificiels. Il s’avère qu’une variation de niveau moyen affecte essentiellement les débits de franchissement. Deux scénarios de surélévation ont été testés : 0,5 m et 1 m ...

09h50 - 10h10
Modélisation par éléments discrets de la stabilité des digues

intervenant : François Hissel – Directeur scientifique adjoint - CETMEF

10h10 - 10h30
Influence de la compressibilité dans les efforts générés par l’impact d’une vague sur une paroi verticale

intervenant : Dominique Astruc – de l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT)

10h30 - 11h00
Pause

11h00 - 11h20
Incertitudes lors de la modélisation des inondations en milieu urbain

intervenant : André Paquier– institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA) - Le résumé

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Compte tenu de la concentration des enjeux en milieu urbain, la modélisation des inondations doit y être effectuée avec le maximum de précision. Or, les incertitudes y sont fortes et tiennent : A la définition des apports, que ce soit les précipitations, les débits venant du bassin amont ou les échanges avec le réseau d’assainissement ; A la caractérisation du milieu : rugosité variable, topographie très irrégulière, présence d’obstacles mobiles, etc ; A la complexité des processus qui se traduit par le changement fréquent de régime de torrentiel à fluvial et inversement, la difficulté de prévoir la répartition des débits aux intersections de rues, la création d’oscillations lors des réflexions contre par exemple, des obstacles ou les façades des bâtiments ainsi que la pénétration de l’eau dans les espaces bâtis ...

11h20 - 11h40
Impact d'obstacles sur la distribution des écoulements dans des carrefours urbains

intervenant : Emmanuel Mignot - Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique (LMFA) - Le résumé

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During urban floods, obstacles located near crossroads may affect the flow pattern and discharge distribution to the downstream streets. We investigate experimentally the impact of nine obstacle configurations introduced in 3-branch bifurcation flows on the discharge distribution towards the two output channels and on the free-surface velocity field. Simplified, squared-section, emerged obstacles are selected and we show that they influence significantly the downstream discharge ratio, either by an increase or a decrease according to their location ...

11h40 - 12h00
Inondations du métro de Paris

intervenant : Walid Bouchenafa – Université de technologie de Compiègne (UTC)

12h00 - 12h20
Inondations sur Ho-Chi – Minh ville

intervenant : Kim Dan Nguyen - Laboratoire Saint- Venant

12h20 - 12h40
Modèles à porosités multiples pour la modélisation des inondations urbaines à grande échelle

intervenant : Vincent Guinot – Hydrosciences Montpellier - Le résumé

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Le ratio entre les échelles du détail hydraulique pertinent et de la zone urbaine rendent la simulation des crues urbaines difficilement envisageables à l’échelle de l’agglomération. Le transfert d’échelle rend possible ce type d’opération. Les modèles macroscopiques permettent typiquement un gain de temps de calcul d’un facteur 102 à 103 par rapport aux modèles détaillés. Ils sont obtenus à partir des modèles à surface libre classiques par des opérations de prise de moyenne. Ils permettent de produire des champs inondants à des échelles de l’ordre de la centaine de mètres ...

12h30 - 14h00
Buffet déjeunatoire

14h00 - 14h20
Modélisation d’inondation en milieu urbain : validation d’outils numériques par comparaison avec des données expérimentales

intervenants : Quentin Araud, Pascal Finaud-Guyot, Robert Mose, José Vazquez - IMFS - Le résumé

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Les inondations en milieu urbain génèrent des dégâts importants. A l'heure actuelle, ces écoulements et leurs conséquences sont estimés à l'aide d'outils informatiques. Toutefois, ces logiciels n'étaient pas développés à l'origine pour modéliser de tels écoulements. Le manque de données expérimentales sur de telles géométries rend leur validation et l'encadrement de leur utilisation complexe. Cet article présente les résultats obtenus sur un modèle physique d'un quartier urbain développé au sein de l'Institut de Mécanique des Fluides et des Solides de Strasbourg. Ces derniers sont ensuite utilisés comme référence dans la comparaison avec des résultats numériques ...

14h20 - 14h40
Couplage transverse entre les modèles de saint-venant 1D et 2D basé sur une reconstruction entièrement 2D

intervenants : Martin Parisot, Nicole Goutal, Nicolas Malleron, Fabrice Zaoui – Laboratoire Saint-Venant et EDF

14h40 - 15h00
Modèles 1D et 2D: les apports des calculs directs de sensibilité pour le calage et l'analyse d'incertitude

intervenant : Vincent Guinot – Hydrosciences Montpellier - Le résumé

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La sensibilité locale est classiquement définie comme la dérivée directionnelle d’une variable de modèle par rapport à un paramètre. Elle permet en particulier de déterminer quels sont les paramètres les plus influents sur la réponse d’un modèle et de déterminer des priorités dans la collecte de données. Elle peut également être utilisée dans les calculs d’incertitude. Cet article présente quelques propriétés des solutions en sensibilité des équations de Saint Venant uni- et bidimensionnelles en régime permanent ou transitoire lent. Pour le modèle de Saint Venant unidimensionnel, il existe une longueur de bief optimale pour le calage par morceaux du coefficient de frottement. Dans le modèle de Saint Venant bidimensionnel, la sensibilité à la géométrie, aux paramètres de frottement et aux conditions aux limites a un comportement totalement différent selon le régime (torrentiel ou fluvial) ...

15h00 - 15h20
Assimilation de données sur les bassins de la Marne et de l’Adour avec le modèle Mascaret

intervenant : Étienne Lepape - Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations (SCHAPI - Le résumé

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Le SCHAPI (Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations) et les SPC (Services de Prévision des Crues) utilisent le code hydraulique 1D Mascaret (son noyau de calcul fluvial non permanent REZO) en temps réel pour la prévision des crues sur certaines rivières depuis 2007. Le travail mené par le CERFACS en collaboration avec EDF R&D a abouti à un prototype d'assimilation de données autour du code d'hydraulique 1D Mascaret en 2009. Dans ce prototype, qui utilise le couleur OpenPalm, l'assimilation de données permet de corriger instantanément la ligne d'eau ou bien les débits amont et intermédiaires. Les techniques de contrôle de la ligne d’eau ou de contrôle de débit amont peuvent être utilisées indépendamment ou conjointement ...

15h20 - 15h40
Gestion des systèmes hydrauliques et assimilation des données

intervenant : Pierre - Olivier Malaterre – Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA) - Le résumé

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Les systèmes hydrauliques à surface libre, tels que les canaux d'irrigation, sont équipés d'ouvrages mobiles : seuils, vannes, pompes, afin de distribuer l'eau à divers usagers agricoles, mais aussi souvent urbains et industriels. Ces systèmes sont particulièrement intéressants car leurs dynamiques sont complexes : temps de retards, non-linéarités, grande dimension, multivariables (nombreuses mesures et nombreux points d'action possibles). D'autres systèmes présentent des similitudes et peuvent être étudiés sous le même angle (réseaux d'assainissement, fleuves comportant des barrages ou des usines hydroélectriques, stades d'eau vive, etc.) ...

15h40 - 16h10
Pause

16h10 - 16h30
Assimilation de données pour des lois de conservation hyperboliques

intervenants : Anne-Céline Boulanger- Inria /LJLL, Jacques Sainte-Marie – Cetmef/Inria/LJLL - Le résumé

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L'assimilation de données est un procédé qui consiste à corriger, à l'aide d'observations, les résultats d’un modèle numérique. Utilisée initialement en météorologie, l’assimilation de données s’est beaucoup développée ces dernières années et permet d’estimer les conditions initiales et/ou les paramètres d’un modèle. La mise en oeuvre numérique des techniques d’assimilation de données n’est généralement pas aisée et la convergence du modèle vers les observations délicate à assurer. Ceci est particulièrement vrai pour les écoulements géophysiques qui sont modélisés par des modèles peu dissipatifs admettant des solutions non régulières. ...

16h30 - 16h50
Approche Exzeco – Cartino pour la cartographie des inondations

intervenant : Frédéric Pons et Patrick Arnaud – CETE Méditerranée - Bruno Bader et Patrick Chassé - CETMEF - Le résumé

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La directive européenne relative aux risques inondations (DI), la demande sociétale sur la connaissance du risque en particulier sur les crues soudaines et les expériences conduites dans d'autres pays nous ont conduit à mettre au point des méthodes pour approcher de manière la plus automatique possible des emprises de zones inondables. Ces méthodes pour accéder à l'information sur de grands territoires sont possibles avec la mise à disposition de données topographiques fiables et grâce aux performances accrue des outils informatiques. La première méthode purement topographique nommée EXZECO (Extraction des zones d'écoulements) est équivalente au remplissage des fonds de thalwegs avec une certaine hauteur d’eau comme paramètre d’entrée et a été utilisée dans l’évaluation préliminaire des risques inondations pour la DI ...

16h50 - 17h10
Impact hydrosédimentaire des bateaux

intervenant : Abdellatif Ouahsine – Université de Technologie de Compiègne (UTC) - Laboratoire Roberval