Approche numérique du calcul du point d'inception dans les canaux en marches d'escaliers

Une modélisation numérique de l'écoulement bidimensionnel à couche limite dans les canaux à forte pente en marches d'escalier, basée sur un schéma aux différences fines est présentée. Le système d'équations non linéaire régissant l'écoulement a été développé à partir des équations de la conservation de la masse et de la quantité de mouvement, tenant compte des caractères de la couche limite.L'effet de la macro ‑rugosité introduit par la présence de marches le long du canal sur les caractéristiques de l'écoulement est pris en compté dans le modèle sous forme de condition aux limites.La discrétisation du système d'équations obtenu, par un schéma aux différences finies en trois points permet de calculer le profil des vitesses, l'épaisseur de la couche limite et la position du point de commencement du phénomène d'entraînement d'air. Ce dernier est obtenu par l'intersection de la couche limite et la ligne d'eau. Les valeurs de la position du point d'inception proches de celles obtenues expérimentalement sur le modèle réduit de l’évacuateur de crue de M’Bali pour plusieurs débits simulés, illustrent la performance du modèle numérique proposé

Modélisation et simulation par la méthode des volumes finis des écoulements torrentiels (supercritiques) à surface libre dans des canaux à géométrie variable

Cet article présente l’étude et l'analyse des écoulements à surface libre dans des canaux à géométrie variable. Les équations du mouvement de l’eau à deux dimensions (équations de Saint-Venant) sont obtenues après intégration des équations de Navier Stocks suivant la hauteur d’eau de l’écoulement. Ces équations sont moyennées sur la profondeur d’eau. La résolution des équations de Barré de Saint-Venant à deux dimensions est alors faite en utilisant la méthode des volumes finis. Le modèle en régime non permanent est utilisé pour obtenir des solutions en régime établi en traitant la variable temps comme paramètre d’itération et en laissant la solution converger vers un état permanent. La discrétisation a été faite après l’utilisation des coordonnées curvilignes en convertissant le domaine physique en domaine de calcul rectangulaire et le modèle mathématique sera donc basé sur les équations en coordonnées curvilignes. La comparaison des résultats obtenus avec le modèle mathématique et les résultats obtenus expérimentalement laisse conclure qu'il y a une bonne concordance. L’objectif principal de ce travail est la détermination de l’allure de la surface libre dans les canaux non prismatiques tels qu’un élargissement progressif par simulation numérique pour mieux dimensionner les canaux.Mots clés: Schéma explicite; méthode des volumes finis; équations de Saint-Venant; équations de Navier stocks; approximation de Riemann Sol vers. This article presents and analyzes a study on free surface flow in channels with variable geometry. The equations of water movement in two dimensions (equations of Saint-Venant) are obtained after integration of the equations of Navier-Stokes according to the height of water flow. These equations are averaged according the depth of water. The resolution of the equations of Barré and Saint-Venant in two dimensions is then made by using the method of finite volumes. The model in unsteady state mode is used to obtain solutions in the established conditions by treating the time variable as an iteration parameter and letting the solution to converge towards a steady state. The discretization was made using of the curvilinear coordinates and converting the physical field to a rectangular field of calculation. The comparison shows that an agreement is found between results using the mathematical model and those obtained experimentally. The main objective of this work is the determination of the shape of the free surface in nonprismatic channels with progressive widening by simulation for better sizing of channels.Keywords: Explicit scheme; finite volumes method; Saint-Venant equations; Navier Stokes equations; Riemann's approximation

Comment gérer la stratification thermique dans les réserves d'eau

La stratification thermique des lacs et réservoirs peut conduire à une perte d'oxygène dans l'hypolimnion, ce qui peut avoir des impacts négatifs sur la faune aquatique et la qualité de l'eau à l'aval des réservoirs alimentant des ouvrages hydroélectriques. La restauration par déstratification est adaptée pour des lacs ou réservoirs de faibles profondeurs ayant des exploitations destinées à l'alimentation ou l'irrigation. L'aération hypolimnétique peut être préférée à la déstratification car elle permet l'oxygénation des eaux en préservant la stratification thermique, favorable à la faune et à la qualité des eaux. Si la déstratification peut-être plus adaptée par temps froid et pour des lacs ou réservoirs de faibles profondeurs et pour des exploitations destinées exclusivement à l'alimentation ou l'irrigation, l'aération hypolimnétique, en maintenant la stratification thermique, permet de créer un climat convenable pour la faune aquatique, et assure une température favorable pour la qualité de l'eau

Analyse multidurée de chroniques pluviométriques et estimations de pluies de bassin : fonctionnalités génériques et spécificités en climat semi-aride

International audienceARFAN, pour Areal RainFall ANalyses, est un prototype d'outil d'analyse de chroniques de pluie au pas de temps fixe, développé en Python3 pour automatiser les traitements habituels et proposer des traitements spécifiques, avec des sorties graphiques adaptées. Il permet en particulier d'estimer des pluies "de bassin", pour l'instant avec la méthode sommaire mais répandue des polygones de Thiessen, réajustée en fonction des lacunes. La chronique de bassin peut ensuite être échantillonnée (max annuels, sup-seuil) pour en tirer des IdF de bassin ainsi qu'une forme "moyenne" d'événement. Ceci permet de construire des "pluies de projet", qui, comme les "crues de projet" sont bien pratiques en ingénierie, mais en fait très critiquables ; les approches par "simulation continue" sont préférables car elles respectent la variabilité spatiale et temporelle des pluies

Spatial heterogeneity of high-resolution Chalk groundwater geochemistry – Underground quarry at Saint Martin-le-Noeud, France

International audienceChalk groundwater is an important aquifer resource in France because it accounts for a production of 12 million m3 y-1 with a large proportion reserved for drinking water. Processes occurring in the unsaturated zone (UZ) and the overlying superficial formations have a high impact on Chalk groundwater geochemistry and require better understanding. The study site is a former underground Chalk quarry located near Beauvais (France) that extends over 1200 m in length, at a depth ranging from 20 to 30 m. The water table intersects the cavity creating 15 underground "lake" that give access to the Chalk groundwater. Lakes geochemistry has been studied: water samples were collected in July 2013 and major ion concentrations were analyzed. UZ and clay-with-flints thickness above each lake were estimated qualitatively using an electromagnetic sensor (EM31) and Underground GPS. The results unexpectedly showed that groundwater quality varied widely in spatial terms for both allochthonous and autochthonous ions (e.g., HCO3- ranged from 2.03 to 4.43 meq L-1, NO3- ranged from 0.21 to 1.33 meq L-1). Principal component analysis indicated the impact of agricultural land use on water quality, with the intake of NO3- as well as SO42-, Cl- and Ca2+. Chalk groundwater geochemistry is compared with the nature and structure of the UZ. We highlight correlations (1) between thick clay-with-flints layers and the ions Mg2+ and K+, and (2) between UZ thickness and Na+. In conclusion, this paper identifies various ion sources (agriculture, clay-with-flints and Chalk) and demonstrates different processes in the UZ: dissolution, ionic exchange and solute storage

« Pluies de projet de bassin » : un outil pour et des arguments contre...

International audienceLe code ARFAN (Areal RainFall Analyses) est développé pour l'analyse de chroniques de pluie ponctuelles à pas de temps fixe. Il estime des chroniques de bassin avec la méthode des polygones de Thiessen, recalculés à chaque fois qu'un pluviomètre entre ou sort d'une période de lacune. Il calcule des moyennes glissantes sur des chroniques ponctuelles ou de bassin, et les échantillonne par les méthodes des maximums annuels et sup-seuil afin d'obtenir des courbes Intensité-durée-Fréquence. Pour l'analyse sup-seuil, l'interface interactive facilite l'inspection des événements sélectionnés, pour identifier des événements à rejeter. Sur ces événements, centrés et normés, une forme « moyenne » est également calculée. Ainsi, le code fournit des éléments utiles pour construire des « pluies de projet probabilisées », objets largement utilisés en ingénierie comme entrée d'un modèle de calcul des écoulements, réputé donner en sortie la zone inondable pour la période de retour étudiée. Le code, ouvert, peut être adapté pour comparer des méthodes et inclure d'autres traitements selon les besoins. Paradoxalement, notre objectif est surtout de comparer les approches « par événement » aux approches par simulation continue, bien plus pertinentes car prenant en compte la variabilité spatiale et temporelle des phénomènes d'inondations, qui sont déterminants en particulier pour le dimensionnement d'ouvrages de prévention des inondations