Traité d hydraulique environnementale, volume 9
339 pages
Français

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Traité d'hydraulique environnementale, volume 9 , livre ebook

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Description

Ce Traité d'hydraulique environnementale étudie le cycle de l'eau depuis la météorologie jusqu'à la morphodynamique littorale, en passant par l'hydraulique des rivières, l'hydrogéologie ou encore par l'hydraulique maritime. Il décrit ces processus physiques, depuis les bassins versants jusqu'à la mer. Il dresse un inventaire des instruments de mesure terrain qui fournissent des données d'entrée aux outils de modélisation.
Les modèles mathématiques décrivant chaque domaine sont détaillés par processus sous la forme de systèmes d'équations. Ces derniers sont résolus par la mise en œuvre de méthodes numériques adaptées à leurs caractéristiques. Plusieurs outils de modélisation utilisés de manière opérationnelle par les ingénieurs sont ensuite décrits. Enfin, de nombreux exemples d'application sur des cas réels illustrent l'ensemble de la démarche.
Cet ouvrage accompagne le lecteur depuis l'observation en nature des processus physiques jusqu'aux études d'ingénierie menées par les bureaux d'études pour résoudre les problèmes complexes que posent les usages de l'eau dans notre quotidien.
Le traité d'hydraulique environnementale concerne les domaines suivants :
processus hydrologiques et fluviaux, processus estuariens et littoraux - systèmes d'acquisitions des données, modèles mathématiques en hydrologie et en hydraulique fluviale, modèles mathématiques en hydraulique maritime et modèles de transport, modélisation numérique - différences, éléments et volumes finis, approches spectrales, et assimilation de données, exemples d'applications des modèles numériques en ingénierie, logiciels d'ingénierie du cycle de l'eau.
Introduction. Modèles tridimensionnels. Chapitre 1. La houle non linéaire avec REFLUX 3D. Chapitre 2. La modélisation des courants avec TELEMAC3D. Chapitre 3. Modélisation de l'atmosphère. Chapitre 4. Modélisation des écoulements souterrains en milieu poreux avec MARTHE. Modèles bidimensionnels. Chapitre 5. Météorologie et hydrologie. Chapitre 6. Modélisation hydrologique avec MARINE. Chapitre 7. Modélisation hydrologique distribuée - Plate-forme ATHYS. Chapitre 8. Application opérationnelle du modèle LARSIM pour la prévision des crues. Chapitre 9. Les modèles temps réel de ruissellement-infiltration : TOPMODEL. Chapitre 10. Les courants avec TELEMAC2D. Chapitre 11. Modèle bidimensionnel de transport de sédiments avec RUBAR 20TS. Chapitre 12. NAVMER : simulateur de trajectoires de navires. Modèles monodimensionnels. Chapitre 13. La houle avec VAG. Chapitre 14. Les modèles temps réel débit-débit avec SOPHIE. Chapitre 15. Modélisation courantologique filaire : comparaison MASCARET - RUBAR 3. Chapitre 16. Modèles courantologiques 1D à casiers. Chapitre 17. CANOE : un progiciel d'hydrologie urbaine. Chapitre 18. Qualité des eaux avec ProSe. Chapitre 19. Le transport de substances. Chapitre 20. Transport solide 1D avec RUBARBE et TSAR. Chapitre 21. Plates-formes intégratrices avec PamHyr. Index général des auteurs. Sommaire général.

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 12 mai 2010
Nombre de lectures 48
EAN13 9782746240315
Langue Français
Poids de l'ouvrage 11 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,0938€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait




















Traité d’hydraulique environnementale
volume 9
























© LAVOISIER, 2010
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN volume 9 978-2-7462-2339-4
ISBN général 978-2-7462-1835-2


Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part,
que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non
destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations
dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce
soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du
Code de la propriété intellectuelle.
Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins
d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.


Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, May 2010. DE LA GOUTTE DE PLUIE JUSQU’À LA MER
TRAITÉ D’HYDRAULIQUE ENVIRONNEMENTALE




Logiciels d'ingénierie

du cycle de l'eau



volume 9





sous la direction de
Jean-Michel Tanguy

























































Liste des auteurs


Amélie BESNARD Jean-Baptiste FAURE
EDF-R&D Cemagref
Chatou Lyon

Christophe BOUVIER Patrick GOBLET
HydroSciences Mines ParisTech
Montpellier Paris

Patrick CHASSÉ Nicole GOUTAL
CETMEF EDF-R&D
Compiègne Chatou

Bernard CHOCAT Florence HABETS
INSA Lyon Météo France
Villeurbanne Toulouse

Jacques CHORDA Yann HELLOCOU
IMFT CETMEF
Toulouse Compiègne

François-Noël CRES Agnès L'AOUR-DUFOUR
HydroSciences HydroSciences
Montpellier Montpellier

Anne CRESPY Arthur MARCHANDISE
HydroSciences HydroSciences
Montpellier Montpellier

Norbert DEMUTH Marie-Madeleine MAUBOURGUET
LUWG Rheinland Pfalz IMFT
Mayence Toulouse
Allemagne
Marie-Pierre NÉRARD
François DESCLAUX DDEA 31
HydroSciences Toulouse
Montpellier
Jean PAILLEUX
Stéphanie EVEN Consultant
Mines ParisTech Tournefeuille
Paris
André PAQUIER
Cemagref
Lyon

Georges-Marie SAULNIER
EDYTEM CISM
Université de Savoie
Le Bourget du Lac

Philippe SERGENT
CETMEF
Compiègne

Jean-Michel TANGUY
Commissariat Général au
Développement Durable
Direction de la Recherche et de
l'Innovation
Paris

Dominique THIÉRY
BRGM
Orléans
Table des matières
Introduction .................................. 17
Jean-Michel TANGUY
Première partie. Modèles tridimensionnels ................. 27
Chapitre 1. La houle non linéaire avec REFLUX 3D ............. 29
Philippe SERGENT
1.1. Contexte ................................ 29
1.1.1. Système d’équations à résoudre ................. 30
1.1.2. Méthode h-s............................ 31
1.1.3. Dispersion linéaire ........................ 33
1.1.4. Profils verticaux.......................... 35
1.1.5. Shoaling linéaire ......................... 37
1.1.6. Analyse non linéaire ....................... 39
1.2. Données nécessaires à la mise en œuvre ................ 41
1.3. Méthodes numériques spécifiques ................... 41
1.3.1. Formulation variationnelle .................... 41
1.3.2. Schéma de Lax-Wendroff..................... 42
1.3.3. Schéma TVD avec limiteur de pente ............... 43
1.4. Options de modélisation ........................ 44
1.4.1. Déferlement ............................ 44
1.4.2. Traitement de la frontière mobile ................. 46
1.4.3. Traitement d’une frontière avec sortie libre ........... 47
1.4.4. Génération de la houle incidente49
1.5. Résultats fournis par le code et exploitation .............. 49
1.5.1. Déformation de la houle sur une barre trapézoïdale ....... 49
1.5.2. Déferlement51
1.5.3. Migration d’une barre sous-marine ................ 52




















8 Traité d’hydraulique environnementale 9
1.6. Exemples de modèles.......................... 53
1.7. Bibliographie .............................. 54
Chapitre 2. La modélisation des courants avec TELEMAC3D ....... 57
Jacques CHORDA et Marie-Madeleine MAUBOURGUET
2.1. TELEMAC3D : hydrodynamique tridimensionnelle à surface libre . . 57
2.2. Les équations de TELEMAC3D .................... 58
2.3. Les différents maillages 3D ...................... 59
2.4. Fonctionnalités spécifiques ....................... 60
2.5. Le passage simple de TELEMAC2D à TELEMAC3D ........ 60
2.6. Exemple d’application ......................... 61
2.7. Bibliographie .............................. 62
Chapitre 3. Modélisation de l'atmosphère .................. 65
Jean PAILLEUX
3.1. L’arrivée des modèles en météorologie ................ 65
3.2. Les modèles opérationnels de prévision du temps ........... 67
3.3. Vers la prévision numérique à l’échelle kilométrique – exemple
du modèle AROME ............................. 70
3.3.1. Autres applications de la modélisation atmosphérique ...... 73
3.4. Bibliographie .............................. 75
Chapitre 4. Modélisation des écoulements souterrains en milieu poreux avec
MARTHE .................................... 77
Dominique THIÉRY
4.1. Domaine d’application ......................... 78
4.2. Références ............................... 79
4.3. Caractéristiques techniques....................... 79
4.3.1. Hydrodynamique classique .................... 79
4.3.2. Transport hydrodispersif ..................... 79
4.3.3. Zone non saturée, densité, température .............. 80
4.3.4. Calage automatique, optimisation ................ 80
4.3.5. Utilisations spéciales ....................... 80
4.3.6. Calcul des écoulements ...................... 81
4.3.7. Calcul du transport ........................ 81
4.3.8. Interactions géochimiques .................... 82
4.4. Structure du logiciel .......................... 82
4.4.1. WinMarthe ............................ 82
4.5. Préprocesseur WinMarthe ....................... 83
4.5.1. Préparation et visualisation des données ............. 83
4.5.2. Vue en plan et en coupe verticale avec le préprocesseur
WinMarthe ................................ 84




























Table des matières 9
4.5.3. Préprocesseur WinMarthe : exportation vers MAPINFO .... 85
4.5.4. Modélisation d’une nappe alluviale sous un site industriel.... 86
4.5.5. Modélisation avec un maillage irrégulier et un maillage
gigogne emboîté ............................. 87
4.6. Simulation de la migration d’un panache de pollution ......... 88
4.6.1. Infiltration d’un polluant au travers de la zone non saturée,
puis migration avec la nappe ...................... 89
4.7. Configurations hydrogéologiques complexes ............. 90
4.7.1. Effets densitaires – simulation couplée hydraulique et thermique 90
4.8. Simulation diphasique de l’intrusion saline .............. 91
4.9. Infiltration de TCE (tétra-chloro-éthylène) non miscible dans
des sables hétérogènes initialement saturés en eau ............. 92
4.10. Simulation diphasique de l’injection d’eau en quatre points
dans une formation saturée en hydrocarbure ................ 93
4.11. Simulation diphasique d’un stockage de méthane dans un aquifère . 94
Deuxième partie. Modèles bidimensionnels ................. 95
Chapitre 5. Métérologie et hydrologie .................... 97
Florence HABETS
5.1. Bibliographie .............................. 101
Chapitre 6. Modélisation hydrologique avec MARINE ........... 103
Marie-Madeleine MAUBOURGUET
6.1. Description générale de MARINE ................... 103
6.1.1. Le prétraitement.......................... 104
6.1.2. Le calcul du ruissellement .................... 104
6.1.3. Le transfert de l’eau de la rivière à l’exutoire .......... 104
6.2. Description du prétraitement ...................... 104
6.2.1. Données nécessaires ....................... 104
6.2.2. Calcul des pentes et des directions ................ 105
6.2.3. Traitement de l’accumulation................... 105
6.2.4. Changement de résolution du MNT ............... 105
6.3. Description du module hydrologique .................. 106
6.3.1. La fonction de production .................... 106
6.3.2. La fonction de transfert de l’eau ruisselée de la maille à la rivière
ou aux drains............................... 107
6.3.3. La fonction de transfert de l’eau dans les drains ......... 109
6.3.4. La fonction de transfert de l’eau en subsurface.......... 110
6.4. Description du transfert dans la rivière ................. 110
6.5. Exemples d’application......................... 111
6.5.1. Données .............................. 111
6.5.2. Résultats du prétraitement .................... 111



























10 Traité d’hydraulique environnementale 9
6.5.3. Hydrogrammes de crue à l’exutoire (Anduze) .......... 112
6.6. Bibliographie .............................. 112
Chapitre 7. Modélisation hydrologique distribuée – Plate-forme ATHYS 115
Christophe BOUVIER, Anne CRESPY, Agnès L’AOUR-DUFOUR, François Noël CRES,
François DESCLAUX et Arthur MARCHANDISE
7.1. Description générale d’ATHYS .................... 115
7.2. Description du prétraitement ...................... 117
7.2.1. Données nécessaires ....................... 117
7.2.2. Prétraitement des données118
7.3. Description des modèles hydrologiques ................ 120
7.4. Description des post-traitements126
7.5. Applic

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