Traité d hydraulique environnementale, volume 3
282 pages
Français

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Traité d'hydraulique environnementale, volume 3 , 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. Chapitre 1. Rappels de mécanique des fluides. Chapitre 2. Les équations 3D de Navier-Stokes. Chapitre 3. Les modèles d'atmosphère. Chapitre 4. Modèles d'hydrogéologie. Chapitre 5. Modèles de courantologie fluviale et maritime. Chapitre 6. Modèles en hydrologie urbaine. Index.

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 09 octobre 2009
Nombre de lectures 30
EAN13 9782746240056
Langue Français
Poids de l'ouvrage 3 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,0735€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait

Traité d’hydraulique environnementale volume 3
© LAVOISIER, 2009 LAVOISIER 11, rue Lavoisier 75008 Paris www.hermes-science.com www.lavoisier.fr ISBN 978-2-7462-1838-3 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, October 2009.
DE LA GOUTTE DE PLUIE JUSQUÀ LA MER TRAITÉ DHYDRAULIQUE ENVIRONNEMENTALEModèles mathématiques en hydrologie et en hydraulique fluviale volume 3 sous la directionde Jean-Michel Tanguy
Liste des auteurs Bernard CHOCATINSA Lyon Jean COIFFIERMétéo-France (retraité) Toulouse Véronique DUCROCQMétéo-France Toulouse JacquesGEORGEIMFT Toulouse Jean-Michel TANGUYDRI Ministère de l’Ecologie, de l'Energie, du Développement durable et de l'Aménagement du territoire Paris Dominique THIÉRYBRGM Orléans
Table des matières
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Jean-MichelTANGUY
Chapitre 1. Rappels de mécaniques des fluides. . . . . . . . . . . . . . 21 . JacquesGEORGE
1.1. Lois de conservation, principes et théorèmes généraux . . . . . . . . 1.1.1. Conservation de la masse, équation de continuité . . . . . . . . 1.1.1.1. Conservation de la masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1.2. Equation de la continuité . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1.3. Fluide incompressible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2. Théorème de la quantité de mouvement . . . . . . . . . . . . . 1.1.2.1. Bilan de quantité de mouvement . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2.2. Equation du mouvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3. Théorème de l'énergie cinétique . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3.1. Bilan d'énergie cinétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3.2. Théorème de Bernoulli généralisé . . . . . . . . . . . . . 1.1.3.3. Equation de l'énergie cinétique . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4. Premier principe de la thermodynamique. . . . . . . . . . . . . 1.1.4.1. Bilan d'énergie totale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4.2. Equation de l'énergie totale . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Enthalpie, rotation, mélange, saturation . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. Bilan d'énergie interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. Bilan d'enthalpie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3. Bilan d'enthalpie totale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21 21 21 24 25 26 26 29 29 29 30 31 32 32 33 34 34 34 35
8Traité d'hydraulique environnementale 3
1.2.4. Cas d'un repère en rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1.2.5. Cas de l'air humide saturé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.2.6. Approximation de Boussinesq . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.2.7. Bilan général des équations globales . . . . . . . . . . . . . . . 38 1.2.8. Bilan général des équations locales . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.3. Relations thermodynamiques, relation d'état, lois de comportement. . 40 1.3.1. Lois constitutives du fluide newtonien . . . . . . . . . . . . . . 40 1.3.2. Equation de Navier-Stokes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1.4. Ecoulements turbulents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.4.1. Expérience de Reynolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.4.2. Equation de Reynolds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.4.3. Equation de l'énergie cinétique turbulente . . . . . . . . . . . . 47 1.4.4. Propriétés des écoulements turbulents . . . . . . . . . . . . . . 49 1.5. Dynamique des fluides géophysiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.5.1. Mouvement géostrophique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.5.2. Règle de Buys-Ballot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 1.5.3. Couche d'Ekman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 1.5.3.1. Mise en équation dans le plan horizontal . . . . . . . . . . 53 1.5.3.2. Couche d'Ekman atmosphérique . . . . . . . . . . . . . . 53
Chapitre 2. Les équations 3D de Navier-Stokes. . . . . . . . . . . . . . . 55 VéroniqueDUCROCQ
2.1. L'hypothèse de continuité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.2. Description lagrangienne/description eulérienne. . . . . . . . . . . . 56 2.3. L'équation de continuité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.4. L'équation de bilan de quantité de mouvement. . . . . . . . . . . . . 58 2.4.1. La force de pression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.4.2. La force d'attraction terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.4.3. La force de viscosité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.5. L'équation de bilan d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.6. L'équation d'état . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.7. Les équations de Navier-Stokes pour un fluide en rotation . . . . . . 61
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