Les savoir faire d’AMENIS en hydraulique

 

Avec des ingénieurs maitrisant l’ensemble des questions du métier, AMENIS réalise des prestations d’études et d’assistance en maitrise d’ouvrage pour la gestion des bassins versants, notamment en matière de gestion prévisionnelle des risques d’inondation ou de submersion, ainsi que sur les questions liées à la sédimentologie et aux dynamiques morphologiques des cours d’eau et des littoraux.

AMENIS est aussi à même de réaliser des analyses coûts bénéfice et analyses multicritères relatives aux stratégies de protection des zones à enjeux.

La plaquette, téléchargeable ci-dessous, donne un aperçu des prestations diverses réalisées sur le sujet ces dernières années.

  • Assistance à la mise en œuvre de systèmes de prévision des crues
  • Modélisations hydrologiques et hydrauliques
  • Expertises relatives aux PPRi (cartes d’aléa)
  • Impact hydrodynamique et hydrosédimentologique d’aménagements en rivière et à la côte
  • Études de scénarios d’évolution côtière
  • Études sédimentologiques (cours d’eau et littoraux).

Télécharger la plaquette

Télécharger l’étude du littoral de Pointe Noire au Congo Brazzaville réalisée par AMENIS

 

Modélisations hydrologiques et hydrauliques

AMENIS met en œuvre des modèles hydrologiques (pluie-débit) et hydrauliques (débits- débits) à l’aide de différents outils de simulation.

La relation privilégiée qu’entretient AMENIS avec les écoles ou instituts spécialisés (IMFT, Université de Montpellier) garantit d’ailleurs une actualisation constante des connaissances sur les outils et méthodes de modélisation et de calcul mis en œuvre par la société.

Pour affiner si besoin les méthodes classiques d’estimations de production hydrologique des bassins versants AMENIS utilise des modèles semi-distribués tels que :

  • HEC HMS (logiciel libre bien connu)
  • SOBEK rural (licence nécessaire).

Pour modéliser les aléas induits par les crues des cours d’eau :

Modélisation 1D : réservée aux problèmes de rivières à écoulements relativement simples mais aussi aux études de dimensionnement de systèmes d’irrigation ou de drainage

  • HEC RAS (logiciel libre bien connu) prend en compte si besoin des casiers de remplissage. Très bien adapté pour des écoulements simples avec ou sans ouvrages et peu de champs d’expansion. AMENIS utilise un module SIG d’interpolation pour produire les cartes d’inondation sur la base d’un maillage topographique.
  • SOBEK 1D (Logiciel sous licence de Deltares – ex Delft Hydraulics, le grand institut d’hydraulique de Hollande), simulant les réseaux naturels ou artificiels en mode maillé. La bibliothèque d’ouvrages notamment (ponts de formes complexes, dalots, vannes et clapets etc..) permet une représentation très détaillée et exhaustive des différents types d’ouvrages hydrauliques et des situations multiples rencontrés sur le terrain.

Modélisation 2D : Pour les cas où les écoulements dans les lits majeurs des cours d’eau (en milieu rural ou urbanisé) sont plus complexes, une modélisation bidimensionnelle est préconisée. Pour cela AMENIS met en œuvre, selon les cas et la demande du client :

  • SOBEK 2D (extension de SOBEK 1D avec couplage des deux solveurs). Pour les initiés, SOBEK2D résout les équations de St Venant hyperboliques selon un schéma explicite robuste et performant intégrant le problème de Riemann (onde de choc hydraulique- : mascaret , front d’onde de rupture de barrage ou de digue) ce qui a également l’intérêt de permettre le couplage direct avec SOBEK 1D y compris dans les cas de ruptures de digues ou d’ouvrage.

Le couplage 1D-2D ne s’applique que si la topographie et la topologie du modèle autorisent les connectivités entre le modèle 1D et le modèle 2D (le niveau d’eau dans le 1D dépasse la cote des cellules du modèle 2D ou inversement si l’eau est présente dans la zone 2D.).

  • TELEMAC 2D : Logiciel libre développé par le LNHE (EDF) en association avec Artelia, HR Wallingford, le Cerema entre autres. TELEMAC-2D résout, par une méthode d’éléments finis sur des maillages non structurés constitués d’éléments triangulaires, les équations de Barré de Saint-Venant à deux dimensions horizontales d’espace.

TELEMAC, du fait de la capacité du maillage triangulaire non structuré à épouser les formes du terrain en modulant la résolution, est bien adapté à la modélisation des plaines inondables et des estuaires pour lesquels il avait été conçu à l’origine. Le solveur aux éléments finis est très efficace en temps de calcul. Toutefois, il reste pour le moment peu voire pas du tout adapté pour simuler certains cas complexes d’hydraulique comme les écoulements mixtes conduites- surface ou les passages de ponts en charge.

SOBEK 2D couplé avec SOBEK 1D est en revanche bien adapté à ces cas complexes : En effet, un des gros atouts du couplage est qu’il permet de modéliser simplement le franchissement d’ouvrages complexes (ponts à travées en voutes par exemple) en charge ou non ou bien le cas d’écoulements souterrains partiels dans des conduites suburbaines couplés à des débordements de surface par exemple, est tout à fait réalisable, sans rupture de l’influence hydraulique aval/amont.

Un exemple de ce type de cas est donné ici

 

Toutefois, Sobek2D a certains inconvénients aussi : le maillage est limité à des grilles carrées (éventuellement emboîtées), ce qui ne permet pas toujours une souplesse extrême, par exemple dans la représentation de milieux urbanisés avec des réseaux de rues étroites par exemple. De plus le schéma explicite peut être très consommateur de temps de calcul lorsque la résolution du maillage est très fine.

Par ailleurs, la demande généralisée des services de l’Etat mais aussi des collectivités, en France, est que les modélisations soient effectuées avec des logiciels libres de droit. Cela bannit de facto les outils tels que Mike2D, ou Sobek2D dans les études, pourtant souvent mieux adaptés que TELEMAC lorsque les configurations sont complexes.

Le Futur :

Les équipes de développement de Telemac travaillent aujourd’hui à mettre au point un couplage entre Telemac et Mascaret (modèle 1D à casier) ce qui lui permettra à terme de traiter les situations complexes que permet aujourd’hui la suite SOBEK . Bien entendu nous l’attendons avec impatience.

DELTARES, (ex Delft Hydraulics) l’éditeur de SOBEK met à disposition de la communauté un autre logiciel libre DELFT3D, qui fonctionne également en 2D, similaire à TELEMAC. Eux aussi prévoient un couplage avec SOBEK 1D à court ou moyen terme.

 

Quelques exemples de réalisations avec sorties en mode film :

Film N°1 :

Passage en Dalot d’une rivière sous l’autoroute et une plateforme industrielle avec simulation d’un effondrement du Dalot : Une crue se présente en amont des ouvrages ; A un instant donné au pic de crue, le Dalot s’effondre (hypothèse du pire de l’étude de danger). Le niveau amont monte brutalement, un ouvrage secondaire de décharge prend le relais mais n’empêche pas l’eau de passer par-dessus la 2×2 voies et de se déverser sur la plateforme. La modélisation est faite avec SOBEK1D-2D.

Film N°2 :

Crue centennale de l’Aussonnelle à Pibrac à la confluence entre l’Aussonnelle et le Courbet. La modélisation comporte deux ponts. Le pont SNCF sur l’Aussonnelle et le pont à 3 arches sur le Courbet. La modélisation est faite avec SOBEK1D-2D.

Film N°3 :

Crue centennale de l’Aussonnelle à Cornebarrieu. La modélisation est faite avec TELEMAC-2D.

 

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