Traité d'hydraulique environnementale, volume 8

Jean-Michel Tanguy

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. Génération et propagation des crues en milieu urbain. Chapitre 1. Étude hydraulique du bassin versant du Vieux-Port à Marseille. Chapitre 2. Étude hydraulique de l'Aude dans la traversée de Carcassonne. Chapitre 3. Rupture d'une digue en milieu urbain : Amboise. Chapitre 4. Étude pour la prévention des risques liés aux digues du Rhône et de la Saône sur le territoire de la communauté urbaine de Lyon. Hydrodynamique estuarienne. Chapitre 5. Modélisation temps réel en estuaire (Adour maritime). Chapitre 6. Modélisation opérationnelle du fonctionnement hydrodynamique de l'estuaire de la Gironde. Chapitre 7. Modélisation tridimensionnelle de la salinité et de la turbidité dans l'estuaire de la Loire : couplage de processus. Hydraulique maritime. Chapitre 8. Modélisation numérique des états de mer. Chapitre 9. Prise en compte des états de mer dans les courses au large. Chapitre 10. Étude d'agitation pour le port de plaisance de Roscoff-Bloscon. Chapitre 11. Agitation de houle au port ouest de Dunkerque. Transport de substances dissoutes, pollution. Chapitre 12. Étude qualité des eaux de la Seine. Chapitre 13. Prévisions de dérive des nappes de l'Érika et du Prestige. Morphodynamique fluviale et maritime. Chapitre 14. Évolution des fonds fluviaux : exemple de l'Arc. Chapitre 15. Modélisation des mises en suspension dans le détroit du Pas-de-Calais. Chapitre 16. Évolution des fonds autour d'un brise-lames. Chapitre 17. Projet de rétablissement du caractère maritime du Mont-Saint-Michel. Études hydrosédimentaires. Index.

Sujets

• Mécanique
• Énergie
• EAU
• Pollution
• Sciences de la Terre
• Physique
• Environnement

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 09 octobre 2009
• Nombre de lectures: 35
• EAN13: 9782746240308
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 25 Mo

Extrait

Traité d’hydraulique environnementale
volume 8
























© LAVOISIER, 2009
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

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

ISBN volume 8 978-2-7462-2338-7
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 JUSQU’À LA MER
TRAITÉ D’HYDRAULIQUE ENVIRONNEMENTALE




Applications des modèles

numériques en ingénierie 2



volume 8





sous la direction de
Jean-Michel Tanguy

























































Liste des auteurs




Olivier BERTRAND Pascal LEBRETON
SOGREAH CETMEF
Grenoble Brest

George CHAPALAIN Jean-Michel LEFÈVRE
UBO Météo-France
Brest Toulouse

Pierre DANIEL Etienne LE PAPE
Météo-France SCHAPI
Toulouse Toulouse

Eric DAVID Arielle MASSON
SOGREAH SOGREAH
Grenoble Grenoble

Pierre DEBAILLON Bertrand MICHARD
CETMEF CETMEF
Compiègne Brest

Nathalie EVANS Sylvain MONDON
ENSMP Météo-France
Paris Toulouse

Jean-Marc GOBLET André PAQUIER
ENSMP CEMAGREF
Paris Lyon

Nicolas GUILLOU Frédéric PONS
CETMEF CETE Méditerranée
Brest Aix-en-Provence

Eric LAGROY DE GOUTTE Réginald SARRALDE
SOGREAH SCHAPI
Grenoble Toulouse



Jérôme SCHOORENS
SCHAPI
Toulouse

Jean-Michel TANGUY
Ministère de l’Ecologie, de l'Energie,
du Développement durable
et de l'Aménagement du territoire
Direction de la Recherche et de
l'Innovation
Paris

Régis WALTHER
SOGREAH
Grenoble








Table des matières
Introduction .................................. 15
Jean-Michel TANGUY
Première partie. Génération et propagation des crues en milieu urbain . 25
Chapitre 1. Etude hydraulique du bassin versant du Vieux-Port à Marseille . 27
Frédéric PONS
1.1. Problématique ............................. 27
1.2. Présentation du site et de l’évènement pluvieux ............ 28
1.3. Choix du type de modélisation ..................... 30
1.4. Traitement des données urbaines .................... 31
1.5. Injection de la pluie........................... 33
1.6. Amélioration du code de calcul Reflux 2D............... 34
1.7. Application à l’ensemble du bassin versant du Vieux-Port à Marseille . . 35
1.8. Discussions et perspectives ....................... 42
1.9. Bibliographie .............................. 43
Chapitre 2. Etude hydraulique de l’Aude dans la traversée de Carcassonne 45
Arielle MASSON
2.1. Problématique ............................. 45
2.2. Présentation du site ........................... 46
2.2.1. Le bassin versant de l’Aude ................... 46
2.2.2. Description du site d’étude .................... 47
2.3. Données disponibles .......................... 48
2.4. Modèle bidimensionnel mis en œuvre ................. 49
2.5. Calage du modèle............................ 51
2.6. Zones inondables dans la situation actuelle .............. 52
2.7. Conclusion ............................... 54
















8 Traité d'hydraulique environnementale 8
Chapitre 3. Rupture d'une digue en milieu urbain : Amboise ....... 57
Jean-Michel TANGUY
3.1. Problématique ............................. 57
3.2. Historique................................ 58
3.3. Données disponibles .......................... 59
3.3.1. Limites du domaine ........................ 59
3.3.2. Données topographiques et bathymétriques ........... 59
3.3.3. Données hydrauliques ...................... 60
3.4. Résultats de la simulation60
3.5. Conclusion ............................... 61
Chapitre 4. Etude pour la prévention des risques liés aux digues du Rhône
et de la Saône sur le territoire de la communauté urbaine de Lyon ...... 63
Olivier BERTRAND
4.1. Problématique ............................. 63
4.2. Analyse des risques de rupture ..................... 64
4.3. Détermination des aléas ........................ 66
4.4. Evaluation des dommages potentiels .................. 69
Deuxième partie. Hydrodynamique estuarienne .............. 73
Chapitre 5. Modélisation temps réel en estuaire (Adour maritime) .... 75
Jérôme SCHOORENS et Etienne LE PAPE
5.1. Introduction............................... 75
5.2. Calage du modèle............................ 76
5.2.1. Zone d’étude ........................... 76
5.2.2. Le modèle ............................. 76
5.2.2.1. Logiciel utilisé ....................... 76
5.2.2.2. Réseau hydraulique ..................... 76
5.2.2.3. Profils en travers ...................... 78
5.2.2.4. Singularités ......................... 78
5.2.2.5. Conditions limites79
5.2.2.6. Mode opératoire du calage ................. 79
5.3. Chaîne temps réel............................ 80
5.4. Perspectives............................... 82
5.5. Bibliographie .............................. 82
Chapitre 6. Modélisation opérationnelle du fonctionnement
hydrodynamique de l'estuaire de la Gironde ................ 83
Réginald SARRALDE
6.1. Introduction83
6.1.1. Contexte83




























Table des matières 9
6.1.2. Objectifs de l’étude et méthodologie ............... 84
6.2. Présentation générale de l’estuaire ................... 85
6.3. Les phénomènes en jeu dans l’estuaire ................. 86
6.3.1. La marée astronomique ...................... 87
6.3.2. Les paramètres météorologiques (vent, pression) ....... 88
6.3.3. Le débit des cours d’eau (apports fluviaux) .......... 88
6.4. La modélisation numérique de l’estuaire ................ 89
6.4.1. Les contraintes opérationnelles .................. 89
6.4.2. Le logiciel employé ........................ 90
6.4.3. Description du modèle90
6.4.3.1. Emprise ........................... 90
6.4.3.2. Maillage ........................... 90
6.4.3.3. Bathymétrie ......................... 90
6.4.4. Les termes de forçage pris en compte .............. 91
6.4.5. La méthodologie de calage .................... 92
6.4.6. Les évènements pris en compte pour le calage .......... 93
6.4.7. Les résultats du calage ...................... 94
6.5. Fonctionnement temps réel ....................... 95
6.6. Bibliographie .............................. 95
Chapitre 7. Modélisation tridimensionnelle de la salinité et de la turbidité
dans l'estuaire de la Loire : couplage de processus ............. 97
Régis WALTHER et Eric DAVID
7.1. Problématique ............................. 97
7.2. Présentation générale du modèle .................... 99
7.3. Hydrodynamique ............................ 99
7.3.1. Calage des frottements par débit ................. 99
7.3.2. Modèle historique de 1947-1953101
7.3.3. Méthode de couplage du frottement avec le dépôt de vase .... 103
7.4. Salinité ................................. 103
7.4.1. Comparaison aux mesures pour un débit d’étiage à un débit moyen . 104
7.4.2. Comparaison aux mesures pour un débit de crue......... 105
7.5. Sédimentologie ............................. 105
7.5.1. Les processus pris en compte ................... 105
7.5.2. Comparaison aux mesures pour un débit d’étiage à un débit moyen 107
7.5.3. Comparaison aux mesures pour un débit de crue......... 108
7.6. Conclusion ............................... 109
































10 Traité d'hydraulique environnementale 8
Troisième partie. Hydraulique maritime ................... 111
Chapitre 8. Modélisation numérique des états de mer ........... 113
Bertrand MICHARD
8.1. Caractéristiques du milieu littoral du site d’étude de la mer d’Iroise . 113
8.1.1. Situation géographique ...................... 113
8.1.2. Sélection des évènements de tempêtes .............. 114
8.2. Acquisition des données pour la modélisation ............. 115
8.2.1. Le choix de l’emprise du domaine ................ 116
8.2.2. Les paramètres retenus pour les simulations ........... 116
8.3. Modélisation de la propagation de houle avec TOMAWAC...... 117
8.3.1. Maillage du domaine ....................... 117
8.3.2. Etalonnage du modèle numérique sur l’événement du 21 mars 2004 118
8.3.3. Résultats des simulations de propagation de houle
avec TOMAWAC ............................ 120
8.4. Classification morphodynamique des plages.............. 123
8.5. Bibliographie .............................. 125
Chapitre 9. Prise en compte des états de mer dans les courses au large ... 127
Sylvain MONDON et Jean-Michel LEFÈVRE
9.1. Les vagues dans la Route du Rhum 2006 ............... 127
9.2. Le Golfe de Gascogne dans le Vendée-Globe 2008/2009 ....... 129
9.3. L’usage des modèles de vague en course au large ........... 131
Chapitre 10. Etude d'agitation pour le port de plaisance de Roscoff-Bloscon . 133
Pascal LEBRETON
10.1. Problématique ............................. 133
10.2. Donnée