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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation des inondations'
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Giangola-Murzyn, Agathe. "Modélisation et paramétrisation hydrologique de la ville, résilience aux inondations." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01060497.
Full textAbstract:
L'évolution constante des villes passe par l'urbanisation des zones encore disponibles induisant des effets sur les bilans hydriques des celles-ci. De plus, le changement climatique susceptible d'exacerber les extrêmes (dont les inondations) influence lui aussi ces bilans. La ville est donc un objet hydrologique spécifique qu'il faut replacer dans son contexte évolutif, ce qui élargit considérablement la gamme d'échelles spatio-temporelles à prendre en compte pour son analyse et sa simulation. L'Union Européenne considère que la gestion du risque d'inondation doit remplacer la défense classique contre celle-ci. Cette nouvelle approche est plus holistique : elle prend en compte toutes les composantes du risque et cherche a réduire la vulnérabilité des récepteurs (habitants, bâtiments et infrastructures). Elle débouche sur la question de la résilience des systèmes urbains où les technologies correspondantes doivent être intégrées en des systèmes résilients aux inondations. Il est donc indispensable de développer des outils permettant l'évaluation de la performance de ces derniers, et ce à différentes échelles. Ces préoccupations ont défini l'axe de développement de Multi-Hydro : faire interagir des modèles déjà éprouvés représentant une composante du cycle de l'eau, permettre d'effectuer ainsi des progrès substantiels dans la modélisation de l'eau en ville avec une facilité d'utilisation. Multi-Hydro est ainsi basé sur des équations physiques supportées par des modèles distribués couplés. Grâce à un outil SIG dédié, MH-AssimTool, les informations géographiques et physiques nécessaires à la modélisation sont facilement assimilés pour chaque zone et résolution. En effet, une attention particulière été portée sur les observables ayant le moins de dépendance en échelle. L'emploi d'outils d'analyse multi-échelles permet de représenter leur variabilité et de définir des paramétrisations robustes du fonctionnement hydrologique à différentes échelles. L'ensemble de ces développements a été utilisé pour aborder la question de la résilience face aux inondations à différentes échelles d'un système urbain, dans le cadre de différents projets européens (SMARTeST, RainGain, BlueGreenDream) ou nationaux (Ville Numérique), à l'aide d'une approche systémique sur des scénarios pour plusieurs cas d'étude :- un petit bassin versant de Villecresnes (Val-de-Marne) qui a servi a l'évaluation des impacts de chaque modification apportée au modèle au cours de son développement.- la partie Est de la commune de Saint-Maur-des-Fossés (Val-de-Marne) qui a subi un audit de l'état du réseau d'assainissement (cartographie précise des canalisations et campagnes de mesures) et dont les résultats préliminaires ont permis de poser la problématique de la modélisation des rivières.- un quartier d'Heywood (grande banlieue de Manchester, Royaume Uni), qui a subi plusieurs inondations durant la dernière décennie et demande une modélisation assez fine pour permettre l'évaluation de l'impact de quatre scénarios de protection.- le bassin versant de la Loup, dont l'exutoire est occupé par un bassin de stockage des eaux de pluie, a été modélisé pour quatre évènements d'intensités et de durées variables et a permis de débuter la validation du modèle.- la zone de Spaanse Polder (Rotterdam, Pays Bas), pose la problématique de la modélisation des zones très planes au système de drainage complexes (pompes, exutoires multiples). Cette zone permet de guider les développements futurs de Multi-Hydro. Dans le contexte de l'amélioration de la résilience des villes face aux inondations, Multi-Hydro se place comme étant un outil qui offre la possibilité de simuler des scénarios permettant l'évaluation des impacts à l'échelle globale de modifications à plus petites échelles. Grâce a sa facilité de mise en place que lui confère MH-AssimTool, ainsi que sa structure modulaire et sa liberté de licence, Multi-Hydro est en train de devenir un outil d'aide à la décision
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Rezoug, Mehdi. "Modélisation et optimisation des inondations urbaines avec une approche multicritères." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2012. http://www.theses.fr/2012EVRY0050.
Full textAbstract:
Le risque d’inondations dans les zones urbaines a considérablement augmenté au cours des dernières décennies avec la croissance rapide de la population et le processus d’urbanisation à proximité des cours d’eau et des zones inondables. Afin de faire face à ce risque, différents acteurs se réunissent dans le but de proposer une solution d’aménagement du territoire, capable de le maîtriser au mieux. La solution proposée doit répondre à plusieurs objectifs de natures différentes (économiques, sociaux, politiques,…) qui sont le plus souvent contradictoires. Des outils numériques d’aide à la décision sont actuellement disponibles et fréquemment utilisés par les aménageurs pour les aider dans leurs choix d’une solution adéquate. Cependant ces outils se basent généralement sur des approches empiriques et l’efficacité des solutions proposées reste incertaine. Dans ce contexte, l’objectif des travaux réalisés au cours de cette thèse, consiste à développer une approche complémentaire aux outils d’aide à la décision en se basant principalement sur des méthodes numériques directes, telles que la modélisation 3D, la simulation numérique et l’optimisation multicritères. L’approche consiste dans un premier temps à coupler la modélisation géométrique 3D issue de Système d’Information Géographique « SIG » avec la modélisation en mécanique des fluides « CFD », afin de représenter le phénomène d’inondation urbaine avec une précision proche du réel. Cette étape permet de fournir une cartographie tridimensionnelle de différentes caractéristiques de l’inondation (Vitesses, Hauteur d’eau, étendue de l’inondation, …), et par conséquent localiser les différentes parties de la ville à aménager en priorité. Dans un second temps, en se basant sur les résultats obtenus dans la première partie, des stratégies d'optimisation multicritères sont mises en œuvre afin de trouver parmi une multitude de solutions proposées, représentant des projets d’aménagement, celle la plus convenable pour la situation étudiée, et qui satisfasse simultanément les différentes contraintes techniques, économiques et environnementales. Une telle approche permet aux décideurs à la fois d’accélérer leur procédure d’analyse du risque dans la zone urbaine et de les rassurer sur l’efficacité de la solution choisie face à ce risque<br>The risk and impact of floods in urban areas has been increased in the last few decades as population and urbanization processes rapidly increase and subsequently more and more people and properties are being concentrated in flood-prone coastal zones and river flood-plains. To cope with this risk, different stakeholders meet in order to provide a land planning solution able of better managing the risk. The proposed solution must meet different kinds of objectives simultaneously (geographical, economic, social, political,...). These ones are often contradictory. Digital tools for decision support are currently available and commonly used by developers to help them in their choice of an appropriate solution. However, these tools are usually based on empirical approaches and the effectiveness of the proposed solutions is uncertain. In this context, the principal objective of this research working is to develop a complementary numerical approach to the tools of decision support based primarily on direct numerical methods, such as 3D modeling, numerical simulation and multi-criteria optimization. As a first step, the proposed approach consists to couple the geometric modeling, based on 3D data of GIS (Geographic Information System) , with the CFD modeling (Computational fluid dynamics) in order to represent the urban flooding scenario with an accuracy close to the actual . This step will provide a three-dimensional mapping of the different characteristics of the flood (velocity and height of water, the flood extent ...). Thus we can easily and quickly locate different parts of the city that will be developed in priority. As a second step, based on the results obtained in the first step, some advanced strategies of the multi-criteria optimization are implemented to find among a multitude of proposed solutions, representing the most suitable development projects for the situation studied, and meets the various technical, economic and environmental constraints. Such approach allows decision makers to both accelerate their process of risk analysis, in the urban area, and reassure the effectiveness of the chosen solution against this risk
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Lhomme, Julien. "Modélisation des inondations en milieu urbain : approches unidimensionnelle, bidimensionnelle et macroscopique." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00389236.
Full textAbstract:
Les deux principales approches de modélisation des inondations en milieu urbain sont l'approche unidimensionnelle et l'approche bidimensionnelle. La modélisation bidimensionnelle fournit à priori une représentation plus réaliste des phénomènes que la modélisation unidimensionnelle, mais reste difficilement utilisable en pratique sur des secteurs de grande superficie. En effet, la variabilité de la géométrie urbaine implique des coûts de maillage et des temps de calcul prohibitifs, ainsi que des besoins en données considérables. Cette thèse de doctorat a pour objet l'étude de formulations alternatives à la modélisation bidimensionnelle classique.<br />Dans une première partie, on cherche à représenter un carrefour par une relation de répartition des débits, destinée à être intégrée dans un modèle unidimensionnel. Une relation conceptuelle a été couplée avec un modèle unidimensionnel utilisant l'approximation de l'onde cinématique pour simuler l'inondation du quartier Richelieu à Nîmes. Une relation empirique de répartition a été développée pour des carrefours à quatre branches à partir de simulations numériques bidimensionnelles.<br />La deuxième partie de la thèse porte sur la modélisation bidimensionnelle macroscopique. Cette approche consiste à décrire la zone urbaine à grande échelle par des propriétés statistiques telles que la porosité. Des zones urbaines de grande étendue peuvent ainsi être maillées de façon relativement grossière, ce qui contribue à réduire considérablement les temps de calcul. Un tenseur de pertes de charge singulières a été introduit pour représenter l'influence des singularités urbaines. Sa formulation a été développée à partir de simulations bidimensionnelles sur des réseaux de rues synthétiques. La modélisation macroscopique a été validée sur des cas-tests expérimentaux faisant appel à des modèles réduits et donne des résultats satisfaisants.<br />En parallèle, un solveur de Riemann d'état approché a été développé pour les équations de propagation classiques. Les invariants de Riemann sont exprimés en fonction des flux en tenant compte des termes source, ce qui permet un calcul direct des flux aux interfaces entre cellules. Divers cas-tests numériques montrent une nette amélioration par rapport aux solveurs classiques tel que le solveur HLL/HLLC.
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Rebolho, Cédric. "Modélisation conceptuelle de l'aléa inondation à l'échelle du bassin versant." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2018. http://www.theses.fr/2018AGPT0011/document.
Full textAbstract:
La modélisation des inondations -- c'est-à-dire la production de cartes synthétiques à partir de méthodes numériques -- est un enjeu primordial dans notre société. L'urbanisation des lits majeurs a en effet multiplié les enjeux, et il est aujourd'hui indispensable, pour la sécurité des populations, d'être capable de prévoir les zones inondées consécutives à un évènement de crue. Si la prévision des débits permet déjà de lancer l'alerte en cas de crue débordante, la détermination précise des zones inondées qui en résultent est encore en développement, diverses approches ayant été proposées afin de fournir des données pertinentes aux gestionnaires de crise.Ce travail de thèse a cherché à développer des outils numériques -- des modèles -- complémentaires aux modèles hydrauliques classiques, limités par le manque de données géométriques précises des lits des rivières. L'objectif de ce travail est de développer une approche applicable sur l'ensemble du territoire avec des données facilement accessibles afin de fournir une vision à grande, moyenne et petite échelle tout en étant adaptable à un contexte de prévision opérationnelle, en se nourrissant par exemple des débits prévus par un modèle hydrologique. Deux méthodes ont ainsi été étudiées : tout d'abord un algorithme conceptuel de répartition des volumes débordés le long du réseau hydrographique, puis une méthodologie plus physique, liant des équations d'hydraulique simplifiée à un modèle conceptuel (HAND) dans le but de créer des relations débit-hauteur débordée à l'échelle du tronçon. Si le premier méthode a finalement montré ses limites, la seconde, baptisée MHYST, a montré un fort potentiel en modélisant correctement jusqu'à 80% de l'évènement débordant de mai-juin 2016 sur le Loing.Ces travaux ont permis de montrer qu'il était possible de simuler des inondations à partir d'une quantité de données restreintes, et par dessus tout, avec des données facilement accessibles, grâce à des méthodologies simplifiées qui partent d'une représentation équivalente des lits de rivières. Si les modèle développés ont permis de répondre aux principaux objectifs de la thèse, certaines questions restent en suspens, notamment en ce qui concerne l'estimation du débit de plein bord, la centralisation de cartes d'inondations observées de qualité ou encore le traitement des situations les plus complexes telles que les crues og éclair fg{} et les zones fortement urbanisées<br>Flood modelling has become an essential issue in today's society, due to the expansion of urban areas into the floodplains. It is now necessary, for the safety of people, to be able to forecast the position of inundated zones produced by a flood event. Flood forecasting already exists but it only deals with discharge estimations in order to alert public authorities in case of an overflowing event. The delimitation of inundated areas is still a work in progress, and it need several approaches to provide relevant information to crisis managers.This PhD aims to develop and test a methodology applicable anywhere in France with easily available data, able to provide a large-scale and meso-scale assessment of inundated territories while still being usable in a forecasting context. Two models have been developed : first, a conceptual water spreading algorithm that estimates the overflowing water volume and spreads it along the river network and then a more physical method which computes reach-scale relationships between the discharge and the height above nearest drainage (HAND) from simplified hydraulic equations. If the former has rapidly reached its limits, the latter, called MHYST, has shown a real potential by correctly modelling up to 80% of the inundation extent resulting from the May-June event on the Loing catchment.This work showed that it was possible to generate inundation maps from limited data and, above all, easily available data, thanks to simple conceptual methodologies based on a simplified representation of the river beds. The models developed in this PhD satisfied the objectives of this project, even if some interrogations remain, in particular about the estimation of bankfull discharge, which is still a problematic issue, the production of spatially accurate observations of inundated areas which are used to calibrate and validate inundation models, or the handling of complex situations such as flash floods and heavily urbanised areas
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Bouchenafa, Walid. "Modélisation des inondations en tunnel en cas de crue de la Seine pour le Plan de Protection des Risques Inondations de la RATP (PPRI)." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2338/document.
Full textAbstract:
La crue de 1910 de la Seine a eu une incidence directe sur le fonctionnement des différents réseaux (réseau électrique, assainissement des eaux usées, transport, eau potable). Le réseau RATP a été particulièrement atteint dans son fonctionnement. Les dommages qu’une crue centennale pourrait engendrer aujourd’hui risquent d’être plus importants encore car le réseau actuel est plus vulnérable du fait des nombreux équipements électriques et informatiques qu’il comporte. La majorité des émergences (les entrées d’eau) de la RATP est située en zone inondable. Lors d’une crue majeure de la Seine, les écoulements dus aux inondations se propagent directement dans la partie souterraine et centrale du réseau (Métro et RER) par le biais de ces émergences. Cette thèse s'intéresse à la simulation hydrodynamique des écoulements dans le réseau RATP en utilisant le logiciel MIKE URBAN dédié à la modélisation des réseaux d’assainissement. Cette modélisation nécessite une bonne connaissance de l’origine des écoulements pour mieux les prendre en compte. En effet, le réseau RATP est inondé par les eaux superficielles et les eaux d’infiltration. Afin de mieux quantifier les volumes entrants dans le réseau, un modèle physique d’une bouche de métro type a été réalisé. Les résultats des essais physiques ont permis de valider un modèle numérique qui caractérise les écoulements autour d’une bouche de métro et quantifie les volumes entrants. Cela a permis également de proposer une formule théorique de débit tenant compte de la géométrie d’une bouche de métro. Les écoulements par infiltration sont quant à eux modélisés en fonction de la charge de la nappe et validés avec des mesures in situ. Ce travail de recherche a comme objectif d’améliorer et valider un modèle de simulation. Il s’agit de mettre en œuvre un outil opérationnel d’aide à la décision qui permettra à la cellule inondation de la RATP de bien comprendre le fonctionnement de son réseau afin d’améliorer son plan de protection contre le risque inondation<br>The 1910 flood of the Seine had a direct impact on the functioning of the different networks (Electricity network, sewerage, transport, water distribution). The RATP network was particularly affected in its functioning. The damage that centennial flood could cause today may be even greater because the current network is more vulnerable because of the numerous electrical and computer equipment that it comprises. The majority of the emergences (The water ingress) of the RATP is located in flood areas. During a major flooding of the Seine, the flows due to the floods propagate directly into the underground and central part of the network (Metro and RER) through these emergences. This thesis is interested in a hydrodynamic simulation by MIKE URBAN, Model used to model the RATP network due to its MOUSE engine developed by DHI for the sewerage networks. This work also presents the results obtained on a physical model of a subway station. The experimental data were used to model water ingress within the RATP network from the subway station. Network protection against infiltration requires a thorough knowledge of underground flow conditions. Infiltrations through the tunnels are estimated numerically. The aim of this research is to improve and validate a simulation model. It is a question of implementing an operational decision support tool which will allow the flood cell of the RATP to understand the functioning of its network in order to improve its flood risk protection plan
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Naulin, Jean-Philippe. "Modélisation hydrologique distribuée pour la prévision des coupures de routes par inondation : application au département du Gard." Ecole centrale de Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012ECDN0007.
Full textAbstract:
Avec le développement des mesures de pluie à hautes résolutions spatiale et temporelle, l'utilisation de modèles hydrométéorologiques distribués est désormais envisagée pour anticiper les conséquences locales des événements pluvieux à l'échelle de vastes régions. Cependant, une estimation des conséquences locales à travers une prévision distribuée des débits reste délicate à mettre en œuvre : les incertitudes autour des valeurs de débits peuvent être importantes dans des conditions non jaugées et les conséquences de la crue sont très dépendantes de la configuration du terrain. C'est dans ce contexte que des tests préliminaires ont été conduits par l'Ifsttar afin de développer un système d'alerte capable d'évaluer, en temps réel, un risque de submersion des routes. Initialement testé sur des fenêtres de dimensions limitées, le système à été étendu au département du Gard soit une zone d'étude de 5000 km² comprenant environ 2000 points cibles pour lesquelles des niveaux de risque de coupure sont évalués. L'approche proposée combine un modèle pluie-débit distribué, adapté aux crues éclair, et un modèle d’évaluation de la vulnérabilité des routes. Le système, dont la validation a été effectuée à l'aide d'inventaires de routes submergées, a montré des résultats satisfaisants même si le nombre important de fausses alarmes qu'il génère limite son utilisation à l'échelle locale. Cette application particulière a également été utilisée pour évaluer l'apport des lames d'eau radar pour des applications hydrologiques distribuées. Au final, cette thèse a permis de mettre en avant le potentiel du système à devenir un outil innovant et performant de prévision distribuée des crues<br>Abstract With the development of high spatial and temporal resolution rainfall measurements, distributed hydro-meteorological models can provide useful information to anticipate the local consequences of storm events over a region. Nevertheless, the estimation of local consequences through distributed discharge forecasting is not a straightforward purpose: the uncertainties associated to discharge forecasts may be very important, especially in ungauged areas and the consequences highly depend on the local susceptibility to flooding. In this context, a prototype of road inundation warning system, providing a rating of road submersion risk every 15 minutes during a flood event, has been developed. Initially tested in limited areas, the system has been extended to the entire Gard department which represents an application area of 5000 km² including 2000 target points for which warnings are computed. The system combines a distributed rainfall-runoff model and a susceptibility rating model. The system has been validated against reported road inundations. It appeared to perform well, even if the number of generated false alarms is important. The road inundation warning system has been then used to evaluate the usefulness of radar quantitative precipitation estimates for hydrological distributed applications. In order to improve the results, data assimilation techniques have been implemented to correct the susceptibility rating of the road sections as well as the rainfall-runoff model. Finally, this work demonstrated the potential of highly distributed rainfall-runoff model in combination with local exposure models as an innovating and efficient flood forecasting tool
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Haider, Sajjad. "Contribution à la modélisation d'une inondation en zone urbanisée : approche bidimensionnelle par les équations de Saint Venant." Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0019/these.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif principal de cette étude est d'appliquer un code de calcul résolvant les équations de Saint Venant bidimensionnelles à la simulation d'une crue en zone urbaine. Ces équations forment un ensemble de trois équations couplées, non-linéaires, hyperboliques qui sont résolues par un schéma explicite en volumes finis. L'écoulement dans le milieu urbain est très compliqué vu la présence du réseau d'assainissement et de nombreux obstacles. Dans un premier temps, nous avons utilisé des modèles physiques pour comparer les résultats numériques obtenus sur des écoulements incluant plusieurs obstacles avec des mesures. Deux cas très différents ont été considérés : le premier était celui d'un écoulement autour d'un obstacle ponctuel avec des mesures laser de vitesses et le deuxième un écoulement avec une géométrie en forme de vallée incluant plusieurs obstacles. Pour ce dernier cas, on disposait des mesures des hauteurs d'eau en plusieurs points. L'utilisation d'un code 2D dans un milieu urbain à plusieurs avantages par rapport à un code 1D car il permet de décrire les carrefours en topographie et de connaître l'étendue de la zone submergée. Pour la crue du 3 octobre 1988 à Nîmes, une zone comprenant une cinquantaine de rues a été modélisée et les résultats comparés aux laisses de crue. Plusieurs représentations topographques du réseau des rues et des carrefours ont été testées<br>The principal objective of this dissertation is to study the phenomenon of floods in urban areas by using a Computational Fluid Dynamics software package which solves the 2D Saint-Venant equations. These equations form a set of three coupled, non-linear, hyperbolic partial differential equations which are solved by an explicit finite volume method. The analysis of the flow in an urban environment is quite difficult given the presence of number of obstacles and the interaction with the drainage network. In the first instance, we used physical models to compare the computational results with the measurements. Two very different cases are considered : the first one is the simulation of a flow around an obstacle in the laboratory flume with laser measurements of the velocity field in the region surrounding the obstacle and the second pertained to a physical model of a real valley including different obstacles for which water height measurement were available. The use of a 2D approach in an urban milieu has the advantage of allowing a more complete topographical description of the street intersections and helps better calculate the extent of the flooded zone. The flood of 3 October 1988 in the city of Nîmes is simulated for an area comprising around 50 streets and the calculated water heights are compared with the flood marks. Different street profiles were used to obtain the computational grids of varied precision
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Moliĉová, Helena. "Bilan et modélisation des flux hydriques et hydrochimiques sur un bassin versant élémentaire forestier tropical." ENSMP, 1997. http://www.theses.fr/1997ENMP0795.
Full textAbstract:
L'aggravation continuelle de la qualité des sols incite à mieux connaître les processus hydrodynamiques qui régissent le comportement des bassins versants, en particulier lors des crues, afin de mieux gérer le patrimoine en sols et en eaux et de se protéger des manifestations indésirables du cycle de l'eau amplifiées par l'activité humaine. Il s'agit de tracer le cadre hydrodynamique de la genèse des crues, d'identifier les mécanismes de formation des débits sur un petit bassin versant forestier tropical (Guyane Française) et de localiser des zones actives de génération des débits, sensibles aux changements des régimes hydrologiques (impact de la déforestation). Nous avons utilisé les méthodes suivantes : l'hydrométrie capable d'identifier les processus hydrologiques responsables des crues étudiées, la modélisation topo-hydrologique susceptible de localiser les zones propices à la formation des débits (modèle topmodel) et l'hydrochimie afin de connaître la provenance des eaux mobilisées. Ainsi, en confrontant et en synthétisant des informations d'ordres divers nous avons élaboré un modèle susceptible de prendre en compte à la fois les flux hydrologiques et géochimiques et de simuler l'évolution de la concentration de traceurs (chlorures) à l'exutoire du bassin versant pour tester différents scénarios de génération des crues. Ce modèle mettant en relief des relations dynamiques est proposé comme une alternative aux méthodes géochimiques classiques qui déterminent les teneurs des traceurs à partir d'une vision uniquement conceptuelle des processus hydrologiques impliquant une compartimentation géochimique du sol. Notre étude a pu identifier les zones actives de formation des débits du bassin versant dont une perturbation pourrait menacer tout le fonctionnement écologique du bassin versant, ainsi qu'un potentiel de ressources en eau d'une zone considérée jusqu'alors inproductive. Cette étude offre également un cadre de recherche pertinent aux études concernant la déforestation et l'aménagement des sols
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Diallo, Djamal Moussa. "Modélisation mathématique et simulation numérique de l'hydrodynamique : cas des inondations en aval du barrage de Diama." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00545770.
Full textAbstract:
Le delta du fleuve Sénégal est le théâtre de crues importantes, le plus souvent catastrophiques et la dernière en date a nécessité l'ouverture d'une brèche dans la Langue de Barbarie qui est une fine bande de sable séparant le delta du fleuve de la mer. Depuis, cette brèche ne cesse de s'agrandir sous l'action conjuguée des eaux du fleuve et de la mer. Modéliser ce phénomène d'élargissement nécessite de connaître à tout moment les caractéristiques de l'écoulement des eaux dans le delta, y compris en période de crue. Nous avons opté pour la réalisation de deux algorithmes de simulation. C'est ce travail que je présente ici. D'une part, nous considérons l'équation de Navier-Stokes tridimensionnelle et nous faisons l'hypothèse d'une faible épaisseur d'eau, ce qui est acceptable comparé aux dimensions du delta. Cette hypothèse nous permet de faire, en chaque point, une intégration selon la verticale pour obtenir une équation de Saint-Venant bidimensionnelle simplifiée dans un plan xoy sans les hypothèses approximatives (fond plat ou conditions aux limites trop généreuses dans l'un ou l'autre, qui ne reproduisent pas fidèlement le phénomène étudié). Cette équation ne nous permet d'obtenir les champs de vitesses et de pressions que dans un plan horizontal. Pour prendre en compte les apports extérieurs responsables d'une crue, nous introduisons une équation 1D de conservation de la masse d'eau. Le couplage entre l'équation de Saint-Venant 2D et l'équation de conservation 1D conduit à une modélisation (2D1/2 et non 3D) du phénomène étudié. D'autre part, la phase d'élargissement de la brèche résulte de la problématique fluide-structure, une intéraction entre un écoulement et une structure fortement déformable. Il s'agit d'un problème multi-physique reposant sur plusieurs équations d'état (Darcy, poroélastique ...) et impliquant divers couplages. Sous l'hypothèse que les déformations de la structure dues à l'hydrodynamique restent à l'échelle microscopique, nous obtenons des résultats analytiques et numériques de l'évolution de l'interface à long terme.
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Diallo, Djamal Moussa. "Modélisation mathématique et simulation numérique de l'hydrodynamie : cas des inondations en aval du barrage de Diama." Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2013.
Full textAbstract:
Le delta du fleuve Sénégal est le théâtre de crues importantes, le plus souvent catastrophiques et la dernière en date a nécessité l'ouverture d'une brèche dans la Langue de Barbarie qui est une fine bande de sable séparant le delta du fleuve de la mer. Depuis, cette brèche ne cesse de s'agrandir sous l'action conjuguée des eaux du fleuve et de la mer. Modéliser ce phénomène d'élargissement nécessite de connaître \`a tout moment les caractéristiques de l'écoulement des eaux dans le delta, y compris en période de crue. Nous avons opté pour la réalisation de deux algorithmes de simulation. C'est ce travail que je présente ici. D'une part, nous considérons l'équation de Navier-Stokes tridimensionnelle et nous faisons l'hypothèse d'une faible épaisseur d'eau, ce qui est acceptable comparé aux dimensions du delta. Cette hypothèse nous permet de faire, en chaque point, une intégration selon la verticale pour obtenir une équation de Saint-Venant bidimensionnelle simplifiée dans un plan xoy sans les hypothèses approximatives (fond plat ou conditions aux limites trop généreuses dans l'un ou l'autre, qui ne reproduisent pas fidèlement le phénomène étudié). Cette équation ne nous permet d'obtenir les champs de vitesses et de pressions que dans un plan horizontal. Pour prendre en compte les apports extérieurs responsables d'une crue, nous introduisons une équation 1D de conservation de la masse d'eau. Le couplage entre l'équation de Saint-Venant 2D et l'équation de conservation 1D conduit \`a une modélisation (2D1/2 et non 3D) du phénomène étudié. D'autre part, la phase d'élargissement de la brèche résulte de la problématique fluide-structure, une intéraction entre un écoulement et une structure fortement déformable. Il s'agit d'un problème multi-physique reposant sur plusieurs équations d'état (Darcy, poroélastique. . . ) et impliquant divers couplages. Sous l'hypothèse que les déformations de la structure dues \`a l'hydrodynamique restent à l'échelle microscopique, nous obtenons des résultats analytiques et numériques de l'évolution de l'interface \`a long terme<br>This thesis is devoted to mathematical modeling and numerical simulation of floods in the delta of the Senegal river. For this purpose, we propose, to study on the one hand a coupling 2D1/2 and on the other hand a model of fluid structure interaction. Firstly we consider the tridimensional Navier-Stokes equation and we make the assymption a low thickness, which acceptable compared of the delta dimensional. This assymption enable us to obtain to make in each point an integration according to the vertical (the topologie of the bottom of the delta is know) to obtain an equation of Saint-Venant two-dimensional in a xoy plane. This equation allows us to obtain the velocity and pressure fields only in the horizontal plane. To take into account external inputs responsible for flooding, we introduce a 1D equation giving the mass conservation of water. The coupling between these two equations leads to a (2D1/2 and non a 3D) model of the studied phenomenon. . Secondly this phase of enlargement of the gap results from the problematic fluid-structure, in which water interacts with a strongly deformable structure. Under the assymption that the structural deformation due to the hydrodynamics remains on a microscopic scale, we propose a model at the local scale of this fluid-structure interaction by coupling several equations (Saint-Venant, Darcy, poroelastic). We present numerical results of the local evolution of the interface at a long time
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Bremond, Pauline. "Caractérisation et évaluation économique de la vulnérabilité des exploitations agricoles aux inondations." Phd thesis, Université Montpellier I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00656442.
Full textAbstract:
L'échec des politiques structurelles de gestion des inondations à réduire les dommages a orienté les décideurs publics vers la restauration de zones de rétention et la réduction de la vulnérabilité. L'évaluation économique de ces politiques requiert une évaluation fine des dommages agricoles car ils contribuent fortement à déterminer leur efficacité. Or, les méthodes existantes n'intègrent que les pertes de récolte. Considérant que la vulnérabilité des exploitations agricoles dépend de la sensibilité et de la capacité à se remettre en route, entraînant respectivement des dommages directs et induits sur l'activité, nous proposons un modèle conceptuel de vulnérabilité permettant l'évaluation de l'ensemble de ces dommages. Trois profils d'exploitants sont définis selon la possibilité de mobiliser des ressources externes (main d'œuvre et matériel) pour la remise en route. Le profil Interne ne dispose d'aucune ressource externe contrairement aux profils Prestation et Solidarité. Après implémentation, le modèle a permis d'évaluer les dommages de trois exploitations types sur le Rhône aval avec une valorisation financière puis économique. Les dommages supportés par les exploitants de profil Interne sont plus élevés que ceux des deux autres profils. Les dommages évités par la mise en place de mesures de réduction de la vulnérabilité sur ces trois exploitations sont ensuite évalués. Nous montrons que les mesures sont plus efficaces et peuvent être mises en œuvre avec un ratio bénéfice-coût supérieur à un, pour les exploitations fréquemment inondées. Elles sont également plus efficaces pour les profils Interne, la mise en œuvre de la solidarité se dégageant comme une mesure intéressante pour toutes les exploitations.
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Borrell, Valérie. "Vers une modélisation hydrologique adaptée à la prévision opérationnelle des crues éclair : application à de petits bassins versants du sud de la France." Toulouse, INPT, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000215/.
Full textAbstract:
Étude sur la prévision des crues dévastatrices engendrées par des aléas extrêmes et se situant principalement dans des régions méditerranéennes françaises, souvent qualifiées de crues "éclair". Une analyse des différents processus hydrologiques principalement responsables de la genèse et de la propagation de telles crues montre qu'une modélisation distribuée à base physique à l'échelle temporelle de la crue (moins de 2 jours) et à l'échelle spatiale de petits bassins versants méditerranéens (moins de 1000 km2) apparaît comme pertinente. Parmi les modèles déjà existants, TOPMODEL et HECHMS ont été mis en oeuvre. Les résultats obtenus ne sont pas pleinement satisfaisants, soit car ces modèles nécessitent des chroniques pluie, soit car la variabilité spatiale et les caractéristiques des processus physiques influents ne sont pas suffisamment prises en compte par ces modèles. Afin de pallier ces inconvénients, un modèle (MARINE pour Modélisation pour l'Anticipation du Ruissellement et des Inondations pour des évéNements Extrêmes) a été conçu dans le cadre de cette thèse. Il s'agit d'un modèle pluie-débit qui intègre l'imagerie satellitale et les pluies issues du RADAR météorologique et qui ne nécessite pas de longues chroniques pluie-débit pour son calage.
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Zin, Isabella. "Incertitudes et ambiguité dans la modélisation hydrologique : discussion, développements méthodologiques et application à l'hydrologie de crue en Ardèche." Grenoble INPG, 2002. http://www.theses.fr/2002INPG0046.
Full textAbstract:
Du fait de leur complexité et variabilité, les systèmes naturels ne peuvent être décrits et étudiés dans leur globalité ; on a alors recours à la modélisation pour analyser et prévoir leur dynamique. Dans le domaine des hydrosystèmes, les théories actuellement disponibles ne peuvent tenir compte de tous les processus en jeu et de leurs interactions, notamment à cause de la grande hétérogénéité spatio-temporelle qui existe et de la difficulté à instrumenter l'ensemble des échelles hydrologiques. Tout ceci se traduit par de nombreuses incertitudes : sur les données qui alimentent les modèles, d'abord, sur leur structure et les valeurs des paramètres, ensuite. Cela nous questionne sur la fiabilité et la crédibilité de nos simulations. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse était de comprendre si, et de quelle manière, nous pouvons quantifier globalement et rationnellement les différentes incertitudes qui affectent une modélisation, afin de les traduire en incertitudes sur les résultats attendus. Après un diagnostic des méthodes existantes pour la prise en compte des différentes sources d'incertitude (notamment, la méthode GLUE), nous avons proposé une démarche nous permettant (i) d'identifier toutes les combinaisons de paramètres ambigue͏̈s à une combinaison de référence (i. E. Ayant toutes une probabilité d'être représentatives du système réel en étude) ; (ii) de proposer des intervalles prédictifs sur les variables de sortie du modèle ; (iii) d'évaluer le gain informatif apporté par de données supplémentaires et/ou une modification de la structure du modèle utilisé. L'application a été menée sur le bassin versant de Vogüé (Ardèche), représenté grâce à une version simplifiée du modèle pluie-débit TOPMODEL. Une analyse de sensibilité des simulations aux différentes sources d'incertitude a été effectuée, puis une comparaison entre les intervalles prédictifs proposés par notre nouvelle méthodologie d'évaluation de l'ambigui͏̈té et la méthodologie GLUE a été proposée.
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Hostache, Renaud. "Analyse d’images satellitaires d’inondations pour la caractérisation tridimensionnelle de l’alea et l’aide à la modélisation hydraulique." Paris, ENGREF, 2006. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002016.
Full textAbstract:
Ce travail vise à étendre les méthodes d'analyse d'images satellitaires de crues au-delà de la détection des limites d'inondation afin d'estimer des niveaux d'eau distribués dans l'espace et d'aider la modélisation hydraulique. Inspirée des travaux de Raclot (2003) sur photographies aériennes qui fournissent des incertitudes moyennes de ±20cm, la méthode d'estimation des niveaux d'eau utilise des images satellitaires RADAR de crue et un MNT fin. Elle repose sur 1) une phase de télédétection pour cartographier l'inondation et analyser la pertinence de ses limites pour l'estimation des niveaux d'eau, 2) une phase d'analyse spatiale dans laquelle les niveaux d'eau sont estimés par croisement entre les limites pertinentes et un MNT fin, puis contraints par le schéma de circulation des eaux. Les estimations de niveaux d'eau obtenues ont une incertitude moyenne de ±38cm pour une image RADARSAT-1 d'une crue de la Moselle (France, 1997). Des travaux de validation ont permis de calculer une RMSE de l'ordre de 13cm pour une image ENVISAT de l'Alzette (Luxembourg, 2003). Pour aider la modélisation hydraulique, la démarche proposée vise à réduire le phénomène d'équifinalité grâce aux images satellitaires. Pour cela, un calage "traditionnel" à partir d'hydrogrammes observés est complété par la comparaison entre résultats du modèle et surfaces inondées ou niveaux d'eau extraits des images. Pour cerner les incertitudes du calage, des simulations Monte-Carlo ont été mises en place. En perspective, la prévision de l'évolution d'une crue après acquisition d'une image devrait bénéficier de modèles mieux contraints grâce à l'utilisation des images comme condition initiale ou donnée de calage<br>The Thesis aims at deploying methods of flood satellite image analysis beyond 2D flood area delineation in order to estimate water levels and to help hydraulic modelling. Based on Raclot (2003) works with aerial photographs, which provide ±20cm mean uncertainty, the water level estimation method uses satellite RADAR images of flood and a fine DEM. The method is composed of two steps : i) flood cartography and analysis of image hydraulic relevance for water level estimation, ii) fusion between relevant information resulting from the image with a fine Digital Elevation Model (DEM) and constraining the water levels extracted from image by concepts of coherence with respect to a hydraulic flow through a plain. It provides water level estimations with a ±38cm mean uncertainty for a RADARSAT-1 image of a Mosel Flood (1997, France). In addition, validation works with an ENVISAT image of an Alzette river flood (Luxembourg, 2003) allowed us to calculate a Root Mean Square Error of 13 cm on the estimates of water levels. To help hydraulic modelling, the PhD aims at reducing equifinality thanks to satellite images of flood. To meet this aim, a "traditional" step of calibration thanks to hydrographs is completed by comparison between simulation results and flood extends or water levels extracted from images. To deals with calibration uncertainties, Monte-Carlo simulations have been used. In perspective, the results of the thesis imply great benefits for flood evolution forecasting after acquisition of flood satellite images because the use of these images as initial conditions or calibration data provide better-constrained models
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Pages, Jean-Christophe. "Modélisation, analyse et régulation des aménagements du Rhône par commande prédictive : gestion locale et centralisée du passage des crues." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10057.
Full textAbstract:
Cette these est consacree a la mise en uvre d'une regulation par commande predictive d'amenagements fluviaux en periode de crue integrant un grand nombre de contraintes liees a l'exploitation des ouvrages. L'aboutissement de cette etude est une serie de logiciels industriels en cours de developpement et qui seront deployes sur le rhone en aval de lyon. Le premier objectif que nous nous sommes fixe est la capitalisation du savoir de la compagnie nationale du rhone, concessionnaire du fleuve, en integrant les modeles mathematiques de ses amenagements en tant que modeles embarques. Pour cela, deux voies ont ete explorees, la commande predictive par scenarios de commande et l'identification en ligne de modeles lineaires adaptatifs a partir des modeles mathematiques. Cette derniere solution a ete retenue car elle nous a permis d'implementer une commande predictive lineaire de type pfc (predictive functionnal control), d'en analyser la robustesse et d'en optimiser les reglages grace aux outils de l'automatique. Apres le developpement d'un premier logiciel de regulation locale, une conduite coordonnee de l'ensemble des amenagements du rhone en periode de crue, basee sur une pfc multivariables, a ete etudiee. Le but recherche (et atteint) etait la reduction des effets des crues en optimisant la gestion des volumes dans les retenues.
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Al, Mikdad Ouacim. "Modélisation des écoulements à surface libre en réseaux maillés et ramifiés." Compiègne, 2000. http://www.theses.fr/2000COMP1322.
Full textAbstract:
Depuis une vingtaine d'années se succèdent des inondations dans nos pays industrialisés causant de graves pertes humaines et des dégâts matériels consi¬dérables. Cependant le recours à des outils de simulation des écoulements à l'intérieur des rues, apporterait une meilleure connaissance des processus de submersion et de propagation des ondes de crues. C'est ainsi que des solutions d'aménagement pourront être et faire l'objet de comparaison. Ces variantes permettront de mettre en évidence les contraintes et de proposer des solutions visant à diminuer les risques. Pour cela nous avons conçu un modèle numérique 1D/2D pour les écoulements de crues dans les tissus urbains qui prend en considération les éléments suivants : le choix du schéma d'intégration numérique afin d'assurer la stabilité et la précision du modèle, la capacité de capturer les chocs notamment lors du passage d'un régime torrentiel à un régime fluvial avec apparition de ressauts hydrauliques, la capture du front raide des écoulements sur fond sec en présence ou non des précipitations avec conservation de débit et enfin la capacité de traiter les écoulements dans les réseaux à jonctions tout en assurant une distribution correcte du débit dans les branches associées.
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Mao, Gwladys. "Estimation des coûts économiques des inondations par des approches de type physique sur exposition." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1192/document.
Full textAbstract:
Les travaux de cette thèse se situent dans le cadre de l'élargissement du périmètre des impacts estimés par le modèle inondation de la Caisse Centrale de Réassurance (CCR). Le premier chapitre nous a permis de comprendre les différents impacts d'une inondation, leurs interdépendances et d'en conclure une classification des impacts. A partir de cela, nous proposons un modèle global construit par chaînage de modélisation des impacts où les outputs des différents modèles servent d'inputs pour les modèles suivants. Cette démarche permettra d'avoir une répartition des impacts par poste et une compréhension des effets en cascade des dommages directs vers les effets macro-économiques. Le chapitre 2 s'intéresse à la modélisation des dommages aux véhicules sous le cahier des charges de CCR. Les différentes conditions à respecter sont : la modélisation pour le péril inondation seul et du risque automobile seul, la modélisation pour un événement particulier et pour la charge totale annuelle. L'étude de ce risque, nous a permis de décrire, d'implémenter, d'identifier les problèmes et possibles améliorations de différentes approches de modélisation, à savoir : - une régression linéaire, la méthodologie aujourd'hui utilisée par CCR, - une modélisation fréquence x sévérité associée à la théorie des valeurs extrêmes, très utilisée dans le monde de l'assurance, - une modélisation physique sur exposition, démarche déjà adoptée à CCR pour les dommages au bâti. Nous nous sommes donc appuyés sur le modèle d'aléa inondation CCR et avons développé les modules de vulnérabilité et de dommages propres à ce risque. CCR étant chargée de la gestion comptable et financière du Fonds National de Gestion des Risques en Agriculture pour le compte de l'Etat, les travaux se sont poursuivi, dans le chapitre 3, par la modélisation du risque agricole. A partir d'un état de l'art sur la modélisation des conséquences agricoles des inondations, une modélisation de ce risque est proposée et implémentée. Le modèle s'intègre dans la démarche de modélisation physique sur exposition développée à CCR. Le travail a porté sur le développement des modules de vulnérabilité et de dommages spécifiques à l'agriculture. Le modèle de vulnérabilité a été développé à partir du registre parcellaire graphique et le module de dommages a été développé à partir des courbes de dommages à l'agriculture développées par le groupe de travail national Analyse Multi-Critères inondation à travers les travaux de l'IRSTEA. Le modèle d'aléa utilisé est le modèle développé par CCR depuis 2003. Le dernier chapitre est pensé comme une base technique pour CCR afin de pouvoir continuer les travaux d'élargissement du périmètre des impacts modélisés. Tout d'abord, un état des lieux des travaux réalisés (risques automobile et agricole) et en cours (pertes d'exploitations consécutives à un dommage direct) est réalisé et replacé dans le contexte de la modélisation globale des impacts proposée à CCR. Pour les impacts non traités, nous présenterons les problématiques de modélisation, un court état de l'art et les conclusions que nous en avons tirées en terme de modé<br>This research was conducted within the framework of the Caisse Centrale de Réassurance's (CCR) R&D objective - to widen the scope of impacts estimated by its flood impact model. In chapter one, we study the various impacts of a flood and their interdependencies in order to create a classification of impacts. This classification allows us to design the architecture of a global impact model built from linking specific impacts models where the outputs of one model are the inputs of the following one. This approach generates an estimation with a breakdown by type of impact. It also allows us to understand the domino effects from the direct damage to the macroeconomic impacts. In chapter two, we study models for car damages according to CCR's specifications. The requirements are: the model should be independent from other natural catastrophes and impacts estimations and it should be able to model both a specific event and the total annual load. Through this work we describe, implement, and identify issues with possible improvements of three modelling approaches: - a simple linear regression, CCR's presently used method, - a frequency x severity model associated to the extreme value theory, widely used in the insurance business sector, - a model that pairs a physical model with exposure through damage curves. CCR already uses this approach to estimate damage to buildings. Hence, we are using CCR's flood hazard model and develop an exposure model and a damage model specific to cars. CCR is in charge of the accounting management of the Agricultural National Risk Management Fund on behalf of the State. Hence, chapter three contains state of the art modeling solutions for this risk and description of the designed model and its implementation. A vulnerability model and a damage model specific to the agricultural risk are developed and paired with CCR's flood hazard model. The vulnerability model uses the Graphic Parcel Register database. The damage model is based on the damage curves developed by IRSTEA for the national think tank on flood cost-benefit analysis. Chapter four is a technical document that will allow CCR to continue the development of the global model. It presents a situational analysis of what has been done (cars and agricultural risks) and of ongoing works (business interruption due to direct damage). For the remaining impacts, it presents the modeling issues, a short research review and the conclusions reached in terms of modeling
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Finaud-Guyot, Pascal. "Modélisation macroscopique des inondations fluviales et urbaines - Prise en compte des écoulements directionnels et des échanges lit majeur - lit mineur." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00490694.
Full textAbstract:
Les approches 1D sont valides pour la modélisation des écoulements en rivière tant qu'ils peuvent être négligés dans la plaine d'inondation. Quand ces approximations sont invalides, il est fait appel aux modèles 1D à casiers ou aux modèles 2D. Dans le premier cas, les transferts de quantité de mouvement sont toutefois négligés. Pour la modélisation 2D des écoulements en rivière, un maillage précis du lit mineur doit être réalisé pour une prise en compte correcte de sa topographie. Le maillage est donc composé de mailles de petite taille et le pas de temps de calcul doit donc être réduit pour garantir la stabilité du schéma numérique. Une méthode alternative consiste à coupler les modèles 1D et 2D. Ces modèles 1D-2D ne sont généralement pas complètement satisfaisant dans la mesure où seuls les transferts de masse entre les modèles sont pris en compte. Dans le logiciel proposé SW12D, le couplage est réalisé en incluant le modèle 1D dans le 2D et en prenant en compte les transferts de masse et de quantité de mouvement. Ce formalisme permet une réduction considérable du nombre de mailles, en comparaison à un maillage 2D classique, et par conséquent de la durée de simulation. Des tests numériques ainsi que des exemples sur topographie réelle ont été réalisés avec un modèle 2D classique et SW12D. L'approche proposée représente correctement les pertes de charge dues à la sinuosité de l'écoulement ainsi que les court-circuits de méandre. Par ailleurs, les résultats sont suffisamment précis pour des applications d'ingénierie courante et obtenus avec un temps de calcul réduit. Cela constitue une amélioration significative par rapport aux modèles 1D et 2D.
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Korkmaz, Serdar. "Modélisation des régimes de crue des systèmes couplés aquifères-rivières." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003360.
Full textAbstract:
Dans ce travail, une modélisation hydrogéologique du bassin-versant de la Somme dans le nord de la France a été menée avec une attention particulière sur l'interaction rivière-aquifère. Le modèle couplé a été utilisé. Un Système d'Information Géographique a été incorporé à toutes les étapes du processus de modélisation pour la préparation des données d'entrée et la visualisation des résultats des simulations. Le processus commence par l'analyse du Modèle Numérique de Terrain (MNT). Ensuite, les maillages de surface et de l'aquifère ont été crées. Une discrétisation plus fine a été effectuée sur le réseau des rivières et les limites des sous-bassins. Pour le modèle de surface, des données météorologiques, d'occupation du sol et de type de sol ont été acquises. Le modèle de surface permet de répartir les precipitations en évapotranspiration, infiltration et ruissellement de surface. Des niveaux piézométriques en régime permanents sont calculés par le modèle de nappe. L'écoulement dans la zone non saturée a été simulé par un modèle utilisant la cascade de Nash. Les simulations d'écoulement transitoire souterrain et de surface ont été réalisées en prenant en compte les interactions nappe-rivière sur un pas de temps journalier. La calibration et la validation des résultats ont été faites en utilisant les mesures des débits et des niveaux piézométriques dans le bassin. La forte influence de la nappe sur le regime hydrologique du bassin est bien représentée par le modèle. Des comparaisons de prédiction des zones inondées en 2001 ont été effectuées avec d'autres modèles. Enfin, des analyses de sensibilité ont été réalisées afin d'orienter de futures collectes de données terrain.
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Serre, Damien. "Evaluation de la performance des digues de protection contre les inondations Modélisation de critères de décision dans un Système d'Information Géographique." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00777220.
Full textAbstract:
La France et plus généralement le monde subissent de fréquents épisodes de crues dévastatrices. Les inondations provoquent d'importants dégâts et les coûts induits sont considérables. Les digues de protection contre les inondations, souvent sousdimensionnées et mal entretenues, ont montré leurs faiblesses à plusieurs reprises et leurs uptures augmentent la violence des inondations. A l'échelle nationale, le linéaire conséquent de digues (environ 7 500 km) et le manque de données sur l'ensemble de ce parc d'ouvrages compliquent leur gestion. A l'échelle du gestionnaire local se pose la question de l'optimisation des opérations de maintenance. En effet, un gestionnaire de digues ne dispose généralement pas d'un budget suffisant pour réaliser l'ensemble des opérations de maintenance sur la totalité du parc d'ouvrages. Ce long linéaire pose donc une question majeure : par où commencer les actions de maintenance pour à la fois assurer le bon fonctionnement des digues et optimiser les choix budgétaires ? Dans ce contexte, les gestionnaires de digues ont besoin de méthodes et d'outils d'aide à la décision. Un premier Système d'Information Géographique (SIG), le SIRS Digues, est opérationnel. Il contient les informations détaillées sur les ouvrages : géoréférencement des digues à l'échelle 1/10 000ème et informations relatives aux digues (constitution, désordres, réseaux, voiries...). Toutefois en l'état, cet outil ne permet pas d'évaluer l'état des digues. Notre recherche vise à développer des méthodes d'évaluation de la performance des digues. A partir des informations disponibles (inspections visuelles détaillées, essais réalisés, données historiques, etc.), nous proposons des indicateurs capables d'évaluer leur état et leur performance. Notre démarche comporte trois étapes : * l'élaboration d'un modèle fonctionnel des mécanismes de rupture, bâti à partir de l'Analyse Fonctionnelle (AF) et l'Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets (AMDE), et utilisant une représentation sous forme de graphes causaux et d'arbres de défaillances ; * la construction d'indicateurs de performance pour chaque mécanisme de rupture, sur la base de critères et d'une méthode d'aide à la décision multicritère : l'agrégation à base de règles ; * l'intégration du modèle multicritère d'évaluation de la performance des digues dans le SIRS Digues. Cette opération permet de cartographier et de visualiser la performance d'un parc d'ouvrages. Après une application sur une digue existante de ces méthodes, nous proposons divers développements et perspectives à cette recherche, dont la principale est, à moyen terme, le développement d'un outil opérationnel pour l'aide à la décision dans les actions de maintenance des digues de protection contre les inondations.
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Serre, Damien. "Évaluation de la performance des digues de protection contre les inondations : modélisation de critères de décision dans un système d'information géographique." Marne-la-Vallée, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00777220.
Full textAbstract:
La France et plus généralement le monde subissent de fréquents épisodes de crues dévastatrices. Les inondations provoquent d’importants dégâts et les coûts induits sont considérables. Les digues de protection contre les inondations, souvent sous-dimensionnées et mal entretenues, ont montré leurs faiblesses à plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la violence des inondations. A l’échelle nationale, le linéaire conséquent de digues (environ 7 500 km) et le manque de données sur l’ensemble de ce parc d’ouvrages compliquent leur gestion. A l’échelle du gestionnaire local se pose la question de l’optimisation des opérations de maintenance. En effet, un gestionnaire de digues ne dispose généralement pas d’un budget suffisant pour réaliser l’ensemble des opérations de maintenance sur la totalité du parc d’ouvrages. Ce long linéaire pose donc une question majeure : par où commencer les actions de maintenance pour à la fois assurer le bon fonctionnement des digues et optimiser les choix budgétaires ? Dans ce contexte, les gestionnaires de digues ont besoin de méthodes et d’outils d’aide à la décision. Un premier Système d’Information Géographique (SIG), le SIRS Digues, est opérationnel. Il contient les informations détaillées sur les ouvrages : géoréférencement des digues à l’échelle 1/10 000ème et informations relatives aux digues (constitution, désordres, réseaux, voiries. . . ). Toutefois en l’état, cet outil ne permet pas d’évaluer l’état des digues. Notre recherche vise à développer des méthodes d’évaluation de la performance des digues. A partir des informations disponibles (inspections visuelles détaillées, essais réalisés, données historiques, etc. ), nous proposons des indicateurs capables d’évaluer leur état et leur performance. Notre démarche comporte trois étapes : • l’élaboration d’un modèle fonctionnel des mécanismes de rupture, bâti à partir de l’Analyse Fonctionnelle (AF) et l’Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets (AMDE), et utilisant une représentation sous forme de graphes causaux et d’arbres de défaillances ; • la construction d’indicateurs de performance pour chaque mécanisme de rupture, sur la base de critères et d’une méthode d’aide à la décision multicritère : l’agrégation à base de règles ; • l’intégration du modèle multicritère d’évaluation de la performance des digues dans le SIRS Digues. Cette opération permet de cartographier et de visualiser la performance d’un parc d’ouvrages. Après une application de ces méthodes sur une digue existante, nous proposons divers développements et perspectives à cette recherche, dont la principale est, à moyen terme, le développement d’un outil opérationnel pour l’aide à la décision dans les actions de maintenance des digues de protection contre les inondations<br>More and more floods occurred over the last decade in France and in the world, causing important damages and significant costs. Moreover, levees are often not well maintained, so they hardly resist to major floods and can break easily. These failures increase flood consequences. At french national scale, the length of levees, estimated to 7500 kilometers, and the lack of data all along these infrastructures complicates their management. At a local manager scale, the aim is to optimise maintenance operations. In fact, a levee manager has generally not a sufficient budget to lead all needed maintenance operations. The huge length of these linear infrastructures brings up the following issue: which section of the levee, on one hand has to be inspected, improved and maintained and, on the other hand, to optimise budget distribution? In this frame, levee managers need approaches and tools in order to be helped in their maintenance decision. A first Geographic Information System (GIS) called « SIRS Digues », is developed. It contains detailed data about infrastructures: levee localisation at a scale of 1/10. 000ème and data about levees (constitution, degradations, pipe and street networks. . . ). However, in the current version of this software, levee performance can not be assessed. The goal of our research is to develop methods allowing the assessment of levees performance. From data collected (detailed visual inspections, laboratory tests, historical data, etc. ), we establish indicators able to assess levee condition and performance. Our approach contains three main steps : • analysing and modeling levees failure mechanisms with a functional model build up from Functionnal Analysis (FA) and Failure Modes and Effetcs Analysis (FMEA), represented with causal graphs and fault trees representation ; • establishing of performance indicators according to each failure mechanisms, with the use of criteria and a multicriteria decision method: the affectation based on aggregation rules ; • integrating the levee performance assessment multicriteria model into the SIRS Digues in order to vizualise levee performance on charts. After showing an application of all these methods on a real levee, we suggest some future developments according to this research. The principal one is the development of an operational tool allowing to assist levee managers in their maintenance operations
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Forest, Théotime, and Théotime Forest. "Réduction du risque lié aux inondations du ruisseau Pratt, Coaticook, par modélisation hydrologique et mise en place d'un système d'alerte précoce." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/37853.
Full textAbstract:
La ville de Coaticook, située au sud de l’Estrie, est régulièrement soumise à des inondationsde son centre-ville, que ce soit en période estivale suite à des événements de pluie majeurs, ou en période hivernale suite à des embâcles ou à des épisodes de pluie et fonte de neige cumulés. Sur le territoire de Coaticook se trouve le ruisseau Pratt, cours d’eau principal de l’étude, qui est contenu dans un chenal traversant le centre-ville et cause des dégâts, principalement matériels, en cas de sortie de son lit. L’objectif principal de cette étude porte ainsi sur la réduction du risque relié aux inondations du ruisseau Pratt dans la ville de Coaticook. Pour ce faire, une modélisation hydrologique du bassin versant du ruisseau Pratt a été réalisée, pour comprendre et quantifier l’aléa hydrologique auquel est soumis la municipalité. Diverses méthodes d’atténuation du débit au centre-ville ont été étudiées et comparées afin d’émettre une recommandation finale à la ville, qui se révèle être la construction d’un bassin de rétention à l’amont du centre-ville. Enfin, un système d’alerte précoce préliminaire a été développé sur le ruisseau Pratt afin d’émettre des prévisions de débit basées sur les prévisions météorologiques de divers modèles climatiques pour permettre à la ville d’être prévenue lorsque les simulations prédisent une inondation du centre-ville, aidant de fait à la prise de décision adaptée de la part des autorités et augmentant également le temps alloué pour la préparation d’un tel événement.<br>La ville de Coaticook, située au sud de l’Estrie, est régulièrement soumise à des inondationsde son centre-ville, que ce soit en période estivale suite à des événements de pluie majeurs, ou en période hivernale suite à des embâcles ou à des épisodes de pluie et fonte de neige cumulés. Sur le territoire de Coaticook se trouve le ruisseau Pratt, cours d’eau principal de l’étude, qui est contenu dans un chenal traversant le centre-ville et cause des dégâts, principalement matériels, en cas de sortie de son lit. L’objectif principal de cette étude porte ainsi sur la réduction du risque relié aux inondations du ruisseau Pratt dans la ville de Coaticook. Pour ce faire, une modélisation hydrologique du bassin versant du ruisseau Pratt a été réalisée, pour comprendre et quantifier l’aléa hydrologique auquel est soumis la municipalité. Diverses méthodes d’atténuation du débit au centre-ville ont été étudiées et comparées afin d’émettre une recommandation finale à la ville, qui se révèle être la construction d’un bassin de rétention à l’amont du centre-ville. Enfin, un système d’alerte précoce préliminaire a été développé sur le ruisseau Pratt afin d’émettre des prévisions de débit basées sur les prévisions météorologiques de divers modèles climatiques pour permettre à la ville d’être prévenue lorsque les simulations prédisent une inondation du centre-ville, aidant de fait à la prise de décision adaptée de la part des autorités et augmentant également le temps alloué pour la préparation d’un tel événement.<br>The city of Coaticook, located to the south of the Estrie, is regularly subject to floods in its downtown area, whether in the summer due to major rainfalls, or in the winter due to icejams or combined rainfall-snow melt events. The Pratt River, main waterway of the study, is part of Coaticook’s territory. It is contained in a channel going through the city centre and is causing mainly material damages in case of overflow.Thus, the reduction of Pratt river’s flood-relied risk in the city of Coaticook represents the main goal of this study. To achieve so, a hydrologic model of Pratt river’s watershed was made, making it possible in a second step to understand and quantify the hydrologic hazard to which the town is subject. Multiple mitigation measures were studied and compared in order to be able to issue a final recommandation to the Town on which proposition to prioritize, which will finally be the construction of a retention pond upstream of the city centre. Lastly, a preliminary Early Warning System was developed on the Pratt River so as to be able to issue flow forecasts based on meteorological forecasts from a couple of climatic models, allowing the city to be warned when simulations indicate a flood downtown, helping to make appropriate decisions for the town authorities and to allocate more time for the preparation of such an event.<br>The city of Coaticook, located to the south of the Estrie, is regularly subject to floods in its downtown area, whether in the summer due to major rainfalls, or in the winter due to icejams or combined rainfall-snow melt events. The Pratt River, main waterway of the study, is part of Coaticook’s territory. It is contained in a channel going through the city centre and is causing mainly material damages in case of overflow.Thus, the reduction of Pratt river’s flood-relied risk in the city of Coaticook represents the main goal of this study. To achieve so, a hydrologic model of Pratt river’s watershed was made, making it possible in a second step to understand and quantify the hydrologic hazard to which the town is subject. Multiple mitigation measures were studied and compared in order to be able to issue a final recommandation to the Town on which proposition to prioritize, which will finally be the construction of a retention pond upstream of the city centre. Lastly, a preliminary Early Warning System was developed on the Pratt River so as to be able to issue flow forecasts based on meteorological forecasts from a couple of climatic models, allowing the city to be warned when simulations indicate a flood downtown, helping to make appropriate decisions for the town authorities and to allocate more time for the preparation of such an event.
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Moncoulon, David. "Proposition d’une méthode d’estimation de l’exposition financière aux inondations pour le marché de l’assurance en France : modélisation hydrologique et économique probabiliste spatialisée." Toulouse 3, 2014. http://www.theses.fr/2014TOU30251.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été réalisé au sein du Département d’Etudes Techniques de la Caisse Centrale de Réassurance (CCR) et s’inscrit dans un programme de recherche et développement de modèles opérationnels d’estimation des dommages causés par les catastrophes naturelles. Ce mémoire est organisé en deux parties. La première partie est dédiée au développement et à la mise au point d'un modèle de simulation de l'aléa et des dommages consécutifs à un événement inondation, le modèle ARTEMIS. Le calibrage de ce modèle et sa validation à partir d'un catalogue d'événements historiques sont alors décrits. Dans la seconde partie, le couplage du modèle ARTEMIS avec deux générateurs d'événements probabilistes est exposé. Il s'agit ainsi d'obtenir un générateur de débits fictifs et un générateur de précipitations fictives spatialisées, ce dernier étant dérivé du modèle SAMPO (IRSTEA). L’analyse de la complémentarité de ces deux générateurs est proposée : le premier simulant les rues de cours d’eau jaugés, le second permettant de simuler le ruissellement et le débordement de petits cours d’eau, y compris ceux non jaugés. Ainsi, la simulation de plusieurs milliers d'événements fictifs permet, après une analyse des incertitudes, de proposer une estimation de l'exposition financière du marché de l'assurance aux inondations en France métropolitaine<br>This Thesis was conducted in the Department of technical studies of CCR within the framework of a research / development program which aims at developing models for the estimation of insurance losses due to natural catastrophes. This document is organized in two parts. The first part is dedicated to the development of a simulation model (ARTEMIS) of the hazard and damage resulting from a flood event. The calibration of this model and its validation based on a catalog of historical events are then described in the second part, the coupling of ARTEMIS with two generators of probabilistic events is achieved: a stochastic flow generator and a stochastic spacialized precipitation generator, adapted from the SAMPO model developed by IRSTEA. The analysis of the complementary nature of these two generators is proposed: the first one allows to generate floods on the French hydrological station network; the second allows to simulate surface water runoff and small river floods, even on ungauged rivers. Thus, the simulation of thousands of fictitious events allows us, after an analysis of uncertainties, to provide for the first time an estimate of the financial exposure of the insurance market to flooding in France
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Bennani, Oumaima. "Modélisation hydraulique et vulnérabilité territoriale aux inondations en milieu montagneux semi-aride : cas des bassins versants de l’Ourika et la Rheraya (Maroc)." Thesis, Montpellier 3, 2020. http://www.theses.fr/2020MON30017.
Full textAbstract:
Comme pour diverses régions du Maroc, les bassins versants du Sud-Ouest du pays sont sensibles aux évènements hydro-climatiques extrêmes, notamment les crues liées à des épisodes de précipitations intenses. De tels épisodes sont fréquents et peuvent être dévastateurs, comme les cas des crues de l’Ourika en aout 1995 et du bassin de Tensift en novembre 2014. La modélisation de ces événements extrêmes est ainsi un enjeu scientifique essentiel pour améliorer les systèmes de prévision et protéger les populations et les infrastructures. A cet effet, ce travail vise à coupler une modélisation physique de l’aléa inondation pour certains sites à forts enjeux des bassins versants de l’Ourika et de la Rheraya avec une approche paramétrique de cartographie des zones inondables ainsi qu’un diagnostic territorial de vulnérabilité humaine et des infrastructures exposées. Ceci afin de cerner les degrés du risque et assurer une bonne gestion des inondations. L’étude physiographique et hydro-pluviométrique a permis de comprendre la dynamique des crues et le rôle du milieu physique et du climat dans leur déclenchement. Par ailleurs, une analyse fréquentielle de ces crues a permis d’estimer leurs probabilités d’occurrence et leurs périodes de retours. Les résultats sont ensuite utilisés dans un modèle de simulation hydraulique afin de déduire les hauteurs d’eau correspondantes à différentes pointes de débits. Ceci a permis de déterminer les zones inondables et l’étendue des crues de différentes périodes de retour sur certains tronçons présentant une forte vulnérabilité. Cette modélisation hydraulique est effectuée en comparant deux Modèles Numériques de Terrain, un MNT Aster avec une résolution spatiale de 30m et un MNT dérivé de l’imagerie stéréoscopique de Pléiades avec une résolution de 4m. Une seconde approche, inédite au Maroc, a été utilisée pour spatialiser le risque d’inondation à l’échelle du bassin versant de la Rheraya. Il s’agit d’une approche géo-morpho-climatique qui nous a permis d’avoir une cartographie des zones inondables sur l’ensemble du bassin. Ce résultat valide en partie celui de la modélisation hydraulique précédemment effectué. Finalement un diagnostic territorial a permis d’analyser les enjeux exposés au niveau de la vallée de l’Ourika et d’identifier les zones vulnérables aux risques d’inondation. Ce diagnostic a abouti à la proposition de plans d’évacuations, permettant un accès facile aux zones de refuges potentiels en cas d’inondation. Le caractère reproductible, peu coûteux et pertinent de cette approche faciliterait sa transposition sur d’autres bassins et la prise des meilleures décisions de prévention<br>As for various regions of Morocco, watersheds in the south-western of the country are sensitive to extreme hydro-climatic events, including floods linked to intense rainfall events. Such episodes are frequent and can be devastating, such as the cases of the Ourika flood in August 1995 and in the Tensift watershed in November 2014 and more recently on the High and the Anti-Atlas during the summer of 2019. Thus, modeling these extreme events is a scientific issue to improve flood forecasting systems and to protect people and infrastructure. To this end, this work aims to couple a physical modeling of flood hazard for some sites with high stakes, such as the Ourika and Rheraya watersheds, with a parametric approach to mapping flood zones. It aims also to a territorial diagnosis of human vulnerability and exposed infrastructures, in order to ensure a good flood risk management. Physiographic and hydro-pluviometric study of the watersheds made it possible to understand their flood dynamics. A frequency analysis of these floods was conducted in order to estimate their probabilities and return periods. In addition, on certain sections presenting a high vulnerability; and using a hydraulic simulation model, a modeling was carried out to analyze the relationship between water level and riverbed flows and to determine the flood zones and the corresponding flood extent at different return periods. This is done by comparing two Digital Elevation Models; an Aster DEM with a spatial resolution of 30 m and a DEM derived from Pleiades stereoscopic imagery with a resolution of 4 m. A second approach, unprecedented in Morocco, has been used to spatialize the risk of flooding at the scale of the watershed. It is a geo-morpho-climatic approach low cost and adapted to the specificities of the watershed studied. This approach allowed us to have a mapping of the flood zones over the whole of the Rheraya watershed. This result validates, in part, that of the hydraulic modeling previously carried out. Finally, a territorial diagnosis made it possible to analyze the issues exposed at the level of the Ourika valley and to identify the areas vulnerable to flood hazards. This diagnosis led to propose evacuation plans, allowing easy access to potential refuge areas in the flood event. The reproducible, inexpensive and relevant nature of this approach would facilitate decision-making and preventative measures
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Boudet, Laurie. "Modélisation du transport sédimentaire lié aux crues et aux tempêtes à l'embouchure du Rhône." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0058.
Full textAbstract:
Le delta du Rhône (Méditerranée) connaît une dégradation de son littoral depuis plusieurs décennies. Un modèle numérique de de transport hydro-sédimentaire à haute résolution () a été appliqué à cette zone pour la première fois, afin de comprendre les processus à l'origine de la mauvaise redistribution des sédiments. Une attention particulière a été accordée aux événements de tempête et de crue, principaux moteurs morphologiques. Différents scénarios de houle et de débit ont été testés permettant de faire ressortir le rôle de l'aléa couplé sur l'équilibre morpho-sédimentaire qui contrôle la dynamique de la barre d’embouchure, les apports sédimentaires du fleuve vers les plages et le large et les processus de wave blocking et d’hydraulic groyne effect. Le transfert entre le lobe et les plages se fait par l’intermédiaire de zones de relais situées sur les flancs des levées subaquatiques. Enfin, le rôle de la morphologie sur les courants a été abordé en simulant des événements réellement observés sur une morphologie de 1955. Ces sorties montrent que la proximité de la barre d’embouchure à la côte, sa profondeur et l’absence de flèche sableuse à l’exutoire du fleuve favorisaient la libération de sédiments en mer. En même temps, les courants plus importants dans le chenal permettaient des apports sédimentaires plus importants et une meilleure alimentation des plages qu’aujourd’hui.Ce travail de thèse fait ressortir l’importance de l’organisation de l’aléa couplé (tempête et crue) sur le transport sédimentaire et potentiellement la morphologie de l’embouchure en jouant sur le rapport de force entre les dynamiques fluviales et marines<br>The coastline of the Rhône delta (Mediterranean Sea, south of France) is in degradation since several decades. A numerical high-resolution hydrosedimentary modelling (Delft3D) was applied for the first time to this area, in order to understand the processes that control the poor redistribution of sediments. A particular attention was paid to storm and flood events that are the main morphological forcings. Different wave and river flow conditions have been tested, showing the coupled hazard induces a morphosedimentary equilibrium which controls the dynamic of the mouth-bar, sediment inputs from a flood to the sea and the processes of wave blocking and hydraulic groyne effect. Sediment transfer to the beaches is controlled by waves but fed by the riverine sediment. The transfer between the lobe and the adjacent coastlines is discontinuous in time, with zone of temporary deposition (zone relais) located on the flanks of the underwater levees. Finally, the role of the morphology on currents was studied by simulating events effectively observed on a reconstructed bathymetric grid of 1955. These scenarios highlight that the shorter distance from mouth-bar to the coast, its depth and the absence of sandy mouth spit at the outlet favoured the transfer of riverine sediments to the open sea. At the same time, stronger currents in the channel permitted higher sedimentary inputs and improved the feeding of the beaches compared to nowadays.This work demonstrates the importance of the organization of coupled hazard (storm and flood) on sediment transport on a deltaic area and potentially the morphology of the mouth based on the equilibrium between river and marine dynamics
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Braneyre, Martine. "Modélisation des échanges nappe-rivières : application à la détermination des zones sensibles aux remontées de nappe sur la communauté urbaine de Strasbourg." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20182.
Full textAbstract:
Des modeles deterministes sont developpes pour resoudre les ecoulements en nappe et en riviere associes respectivement a l'equation de laplace et de st venant. Ces modeles different suivant la methode de calcul et de discretisation choisie. La modelisation des echanges nappe-rivieres s'effectue suivant deux approches: methode integree et methode unilaterale. Dans les modeles couples les cotes de la nappe et de la riviere sont calculees simultanement. Les echanges sont pris en compte par la loi de darcy. Un modele integre (modele hydraulique couple a un modele hydrodynamique) a ete developpe a partir de la methode implicite des differences finies. Des tests realises sur les modeles hydrauliques et le modele integre ont mis en evidence l'importance du pas de temps sur la validite des resultats. D'autre part, un modele unilateral d'emploi plus simple a ete mis au point pour resoudre des problemes regionaux. La riviere est simulee alors soit comme un potentiel impose, ou comme un flux fonction de la difference de charge entre la nappe et la riviere. Cette derniere est connue et n'est pas modifiee par les apports en provenance de la nappe. Ce modele a permis de traiter un probleme pratique relatif a la determination des zones sensibles aux remontees de nappe pour des crues decennales et centennales sur la communaute urbaine de strasbourg
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Balayn, Pierre. "Contribution à la modélisation numérique de l'évolution morphologique des cours d'eau aménagés lors de crues." Lyon 1, 2001. http://www.theses.fr/2001LYO10111.
Full textAbstract:
La modification du lit des cours d'eau lors des crues perturbe les activités humaines. Elle peut favoriser les inondations, menacer la ressource en eau (drainage de la nappe phrééatique, comblement des retenues),déstabiliser les ouvrages (ponts, digues, seuils) et de manière plus large perturber leur exploitation (sédimentation dans les canaux d'irrigation ou les collecteurs d'assainissement). Pour mieux comprendre les mécanismes et prévoir leurs effets, un modèle conceptuel d'évolution de la forme et de la composition du lit est proposé. Son originalité réside dans la représentation synthétique des caractéristiques sédimentaires par deux descripteurs : un diamètre et un paramètre d'étendue granulométrique. Sur ce principe, la notion de compartiment sédimentaire est définie et utilisée dans le modèle de bilan solide. Cette modélisation a l'avantage d'éviter un découpage arbitraire de l'étendue granulométrique en fractions et permet en outre un calcul intrinsèque de l'épaisseur de la couche de mélange. Le modèle est mis en oeuvre dans un code monodimensionnel. Il est testé à la fois sur des cas théoriques et sur des mesures de laboratoire. Dans l'ensemble des situations modélisées, son comportement géomorphologique est satisfaisant. Trois applications à des cas réels sont considérées. Elles illustrent des situations extrêmement variées : chasses hydrauliques en collecteur d'assainissement, sédimentation de particules fines en canal d'rrigation et passage de crues dans un bief de rivière. Les résultats du calcul montrent la pertinence du modèle d'évolution de la forme du lit et de sa composition. Les prédictions qualitatives sont conformes aux attentes et les prévisions quantitatives largement acceptables. Le recours à une méthode de lissage des paramètres géométriques pourrait encore améliorer les résultats.
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Peltier, Yann. "Modélisation physique des écoulements débordants en présence d’un épi placé dans la plaine d’inondation." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10150/document.
Full textAbstract:
Si généralement, les variations de sections en travers des rivières naturelles ou anthropisées sont progressives et continues, au droit de certains biefs, des obstacles transversaux et discontinus (naturels ou artificiels) peuvent partiellement ou totalement bloquer les plaines d’inondation. L’écoulement dans la plaine d’inondation est dès lors contracté par l’obstacle, qui promeut le développement de zones de recirculation de part et d’autre de l’obstacle, entraînant une réduction de la section d’écoulement et la génération d’échanges de masse entre lits qui viennent se superposer aux interactions turbulentes. Nous nous sommes intéressés à la modélisation physique de ces écoulements et nous avons particulièrement étudié les distorsions introduites par l’obstacle sur la turbulence dans l’écoulement. Ce travail est basé sur de nouvelles expériences menées dans deux canaux à lit composé. Un jeu complet de données d’écoulements rapidement variés en présence d’un épi dans la plaine d’inondation. Les effets sur les paramètres hydrauliques de la superposition des deux problématiques que sont (i) les écoulements en géométries composées et (ii) les écoulements rapidement variés au voisinage d’un obstacle ont ensuite été analysés. Finalement, les processus physiques dominant dans ces écoulements ont été identifiés<br>If in natural or anthropized rivers, the river cross-section generally gradually and continuously varies, transversal and discontinuous obstacles either natural or artificial may partially or totally block off floodplains. The flow overbanking in the floodplain is therefore contracted by this obstacle which then promotes two recirculation zones of both sides of the obstacle, resulting in a reduction of the flow section and in the generation of strong mass exchange between channels that superimposes to the classical turbulent interactions. New experiments are conducted in two different compound channels: rapidly varied flows in compound channel with a groyne set on the floodplain. Flows with various groyne lengths and total discharges were investigated. Effects on the hydraulic parameters of the superimposition of the two problems that are (i) flow in compound geometry and (ii) rapidly varied flow in the vicinity of a thin obstacle were analysed. Finally, dominance of physical processes in such flow configuration is discussed
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Nortes-Martinez, David. "Prise en compte de la multiscalarité dans la modélisation économique de la vulnérabilité aux inondations : apport d'un modèle multi-agent appliqué aux systèmes coopératifs viticoles." Thesis, Montpellier, SupAgro, 2019. http://www.theses.fr/2019NSAM0003.
Full textAbstract:
Les conséquences néfastes des inondations sur la société sont le résultat probable de facteurs socio-économiques. Les nouvelles pratiques en matière de prévention des dommages causés par les inondations se sont éloignées de la mise en œuvre de mesures structurelles pour inclure également des mesures non structurelles intégrant les services des écosystèmes, exploitant ainsi le potentiel des écosystèmes pour prévenir, réguler et réduire les risques liés à l'eau.Ce changement, même s'il poursuit des niveaux plus élevés de prévention des risque et des dommages, ainsi qu'une volonté de durabilité économique, renforce la protection des zones urbaines et industrielles au détriment des zones rurales et agricoles (plus exposées)Mais les secteurs agricoles ont en réalité des structures singulières qui les rendent particulièrement vulnérables aux fluctuations des revenus et des cash flows.L'agriculture est aussi de plus en plus considérée comme un système socio-écologique complexe (SES), constitué de l'ensemble des activités agricoles, du territoire, de l'environnement et des relations établies entre ces trois éléments.En tant que tels, il existe des facteurs qui, à plusieurs niveaux, jouent un rôle fondamental dans la détermination de la vulnérabilité du système agricole.Dans la mesure où la discrimination entre les types d'exploitations est essentielle pour fournir des évaluations des impacts et des vulnérabilités fiables, cette thèse se concentre sur la production de vin et propose une étude micro-économique du Système Coopératif de Vinification (SCV).Ce système présente des caractéristiques qui le caractérisent comme une SES.Nous cherchons donc à étudier dans quelle mesure l'intégration de plusieurs échelles d'analyse contribuent à la détection, à la compréhension et à la caractérisation des facteurs de vulnérabilité d'un SCV aux risques d’inondation.Nous considérons la vulnérabilité comme une propriété intrinsèque de tout élément/système qui dépend de la sensibilité à subir des dommages et de la capacité à faire face aux conséquences de l’aléa.Ce en quoi nous pouvons évaluer la vulnérabilité d'un système et ses facteurs via l'estimation des dommages causés par les inondations.Nous proposons et construisons un nouveau modèle d'évaluation des dommages aux inondations pour le SCV (modèle COOPER), basé sur des données obtenues de deux cas d'étude dans le Sud de la France: les départements de l'Aude et du Var.Pour développer le modèle COOPER, nous utilisons une approche multiagent qui nous permet de faire une description du système "bottom-up", en identifiant les entités selon leurs intérêts, leurs interactions et l'environnement dans lequel elles se déroulent.L’utilisation du modèle COOPER comme laboratoire d’évaluation ex-ante des dommages causés par de multiples inondations met en évidence l’importance d’une identification correcte des interactions entre les éléments du système.Si les interactions ne sont pas bien identifiées, les dommages sur le système (et par autant la vulnérabilité) peuvent soit être surestimés, soit sous-estimés.Aussi, la possibilité de décrire en détail les agents et les règles du système productif, ainsi que la présence d'interactions explicites, nous permettent d'identifier et d'estimer le poids que différents facteurs significatifs ont dans la susceptibilité du système à subir un préjudice ou la capacité à faire face aux conséquences d'un risque d'inondation<br>New practices in flood damage prevention have moved away from the implementation of structural measures, embracing as well non-structural measures that integrate ecosystem services, taking advantage of the ecosystems’ potential to prevent, regulate and scale down water-related hazards.This shift, even though it pursues higher levels of risk prevention, damage reduction and economic sustainability, is incrementing the exposure of rural and farming areas for greater protection of urban and industrial ones.But agricultural sectors have in fact singular structural patterns that make them particularly vulnerable to income and cash flow shifts. Moreover, agriculture is increasingly considered as a complex Socio-ecological system (SES), formed by the ensemble of farming activities, territory, environment, and the relations established among these three elements.As such, there might exist factors that, acting along several scales, play a fundamental role in the determination of the vulnerability of the agricultural system.Insofar farm-type discrimination is essential to provide reliable assessments of impacts and vulnerabilities, this dissertation focuses on wine production and proposes a microeconomic study of the cooperative winemaking system (CWS). This system exhibits features that characterize it as a SES. Thus, we seek to study to what extent the integration of several scales of analysis contributes to the detection, understanding and characterization of the drivers of vulnerability of a CWS to flood hazards.We consider vulnerability as an intrinsic property of any element/system that depends on the sensitivity to suffer harm and the capacity to cope in the aftermath of the hazard. Accordingly we can evaluate and asses the vulnerability of a system and its drivers through the estimation of flood damages.We propose and build a novel model for the assessment of flood damages of a CWS (the COOPER model), based on data elicited from two study cases in southern France: Aude and Var counties. To develop the COOPER model we use an agent-based model approach, which enables us to describe the system from the bottom-up identifying the entities of interest, their interactions and the environment in which they take place.The use of the COOPER model as laboratory for the ex-ante assessment of damages of multiple flood events highlights, despite scales the importance of the correct identification of interactions between elements in the system. Their misidentification may lead to either the overestimation or the underestimation of damages, thus vulnerability of the system. Furthermore, the possibility to describe in detail both agents and rules within the productive system, together with the presence of explicit interactions, enable us to identify and estimate the weight that different significant factors have in the susceptibility of the system to suffer harm or the capacity to cope with the consequences of the a flood hazard
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Vargas, Bringas Rafael. "Modélisation hydrologique déterministe pour l'évaluation des risques d'inondation dans les grands environnements urbains : application à Mexico." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR4115/document.
Full textAbstract:
Selon le Rapport mondial des risques publié par l'Institut universitaire des Nations Unies pour l'environnement et la sécurité humaine, le Mexique a une vulnérabilité de 46% et un manque de capacité d'adaptation de 76% en termes de risques de catastrophe. Un de ceux est les risques d'inondation en cas de catastrophe qui pose un sérieux défi pour le développement et la vie des habitants du Mexique. Mexico est confronté à des problèmes d'inondation dans certaines zones à l'ONU certaines périodes de l'année, causant des pertes et des dommages importants sur les propriétés et les résidents dont certains blessés. En conséquence, il est important de procéder à une évaluation des risques d'inondation dans le bassin de Mexico et d'estimer les dommages des inondations probables. Cependant, les données limitées de débits observés et des profondeurs d'eau dans les principaux cours d'eau de la ville sont disponibles, et esta distributeur d'un obstacle à la compréhension des inondations dans la ville de Mexico. Pour la raison d'origine, plusieurs études doivent être effectuées intérêt dans le but d'avoir une compréhension claire disponibles du bassin versant, qui impliquent, études hydrauliques, météorologiques et hydrologiques, la répartition des précipitations, l'analyse des eaux de ruissellement, les risques d'inondation et de la vulnérabilité, et des études de esta permettent l'estimation de dommages directs et indirects à l'économie, aux actifs et à la vie humaine<br>According to the World Risk Report released by the United Nations University Institute for Environment and Human Security, Mexico has a vulnerability of 46% and a lack of coping capacity of 76% in terms of disaster risk. One of those disaster risks is flooding which poses a serious challenge to the development and the lives of the inhabitants of Mexico. Mexico City is facing problems of flooding in some areas at certain times of the year, causing important losses and damages on properties and residents including some casualties. Therefore, it is important to carry out a flood risk assessment in the catchment of Mexico City and estimate damages of probable flood events. However, limited data of observed discharges and water depths in the main rivers of the city are available, and this represents an obstacle for the understanding of flooding in Mexico City. For these reason, several studies have to be carried out in order to have a clear understanding of the catchment, which involve, meteorological and hydrological/hidraulic studies, rainfall distribution, runoff analysis, flood risk and vulnerability, and this studies allow the estimation of direct and indirect damages to the economy, to assets and to human life. The premise of this study is that with the limited data and resources available, the catchment can be represented to an acceptable degree by the construction of a deterministic hydrological model of the Mexico City basin. The objective of the developed tool is to provide an efficient support to management of the flood processes by predicting the behavior of the catchment for different rainfall events and flood scenarios
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Argence, Sébastien. "Prévisibilité de précipitations intenses en Méditerranée : impact des conditions initiales et application aux inondations d'Alger de novembre 2001." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00451051.
Full textAbstract:
Malgré l'amélioration constante des modèles de prévision opérationnelle, certains événements demeurent difficilement prévisibles, même à courte échéance. Dans ces cas, la qualité de la prévision dépend fortement de celle des conditions initiales qui lui sont fournies. Dans ce contexte, il apparaît essentiel d'améliorer des méthodes existantes et d'en développer de nouvelles afin de prendre au mieux en compte les incertitudes liées aux conditions initiales, en particulier pour la prévision d'événements intenses tels que les fortes pluies qui touchent régulièrement le bassin Méditerranéen. L'impact d'incertitudes aux conditions initiales sur la prévision de la dite “supertempête” d'Alger (novembre 2001) a été examiné au travers de simulations haute résolution réalisées avec le modèle Méso-NH. Ce cas était caractérisé par la présence d'un profond thalweg d'altitude associé à une cyclogenèse intense. Il a été montré qu'une faible perturbation initiale de la profondeur du thalweg d'altitude (et de l'intensité de l'anomalie positive de tourbillon potentiel associée) pouvait se propager et s'intensifier durant la simulation, impactant alors la prévision du cyclone de surface. Une étude détaillée des conditions de développement de la convection profonde dans chaque expérience a montré que les perturbations de petites échelles observées sur les champs de précipitations étaient directement liées à la prévision du cyclone et donc aux perturbations initiales. Dans une seconde partie, l'influence de corrections de tourbillon potentiel sur la prévision du même cas d'étude a été examinée. A l'aide du modèle opérationnel Français ARPEGE, nous avons montré que la prévision démarrant de l'analyse opérationnelle du 9 novembre 2001 à 1200 UTC n'était pas capable de reproduire le cycle de vie et le creusement de la dépression de surface. Des corrections locales de tourbillon potentiel guidées par des observations satellites issues du canal vapeur d'eau de Meteosat 7 ont conduit à une amélioration significative de la prévision du minimum dépressionnaire et des précipitations associées. A l'aide de simulations très haute résolution (2 km) Méso-NH et de l'utilisation de l'approche dite modèle-vers-satellite, nous avons montré que l'impact des modifications initiales était particulièrement positif lors des périodes de forte activité convective précédent celles de précipitations intenses.
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Riboust, Philippe. "Modélisation et analyse de l'impact du changement climatique sur les inondations de la rivière du Richelieu mises en contexte avec la crue extrême du printemps 2011." Mémoire, École de technologie supérieure, 2014. http://espace.etsmtl.ca/1325/1/RIBOUST_Philippe.pdf.
Full textAbstract:
La rivière du Richelieu prend source au lac de Champlain et s’écoule vers le nord jusqu’au Saint-Laurent. Le bassin versant de la rivière du Richelieu se situe entre les États de New York et du Vermont pour sa portion aux États-Unis et la province de Québec au Canada. Le lac de Champlain est un réservoir naturel situé au centre du bassin versant. Du fait de son grand volume il amortit les ondes de crues, protégeant ainsi la vallée du Richelieu des inondations. Cependant, le niveau du lac de Champlain a atteint un niveau record en 2011, engendrant des débits importants de la rivière du Richelieu.
Il s’en est suivi de lourdes inondations et des centaines de maisons ont dues être évacuées pour une durée allant jusqu’à deux mois. Les pertes économiques sont estimées à 70 M$. L’évènement de 2011 a relancé le débat sur la mise en place de mesures d’atténuation des crues du Richelieu et a mis en avant la nécessité d’évaluer les effets du changement climatique sur les tendances de crues afin de créer une politique d’adaptation efficace.
L’objectif de cette étude est ainsi d’évaluer les tendances futures des inondations sur la rivière du Richelieu et le lac de Champlain, afin de mieux comprendre la nature de la crue de 2011. Les tendances futures ont été déterminées grâce à la modélisation hydrologique du bassin versant du Richelieu et à l’utilisation des simulations de modèles climatiques couplés à deux méthodes de descente d’échelle différentes. Les résultats montrent une tendance à la baisse des crues extrêmes pour les crues de printemps pour toutes les périodes de retour. Cette tendance est inversée pour les événements de crue d’automne-hiver, où une tendance à la hausse des débits est prévue.
Suite à ces études de tendances, une analyse de la crue de printemps de 2011 a été réalisée basée sur une comparaison avec d’autres crues historiques qui sont survenues en 1993, 1998 et 2008. La crue de 2011 a été causée par les précipitations intenses au cours des mois d’avril et mai (période de retour de 500 ans), et par un couvert de neige de période de retour de 15 ans. Ces éléments combinés ont provoqué des débits et des niveaux de lacs maximums d’une période de retour de 700 ans et plus. En utilisant le couvert de neige record de 2008, ainsi que les précipitations du printemps 2011, un scénario de débit extrême hypothétique supérieur à celui de 2011 a simulé. Cet événement hypothétique montre une augmentation du débit de la rivière du Richelieu de 11% au-dessus du débit maximal de 2011.
En conclusion, cette étude montre que les impacts des changements climatiques devraient résulter à une diminution des tendances de crues printanières extrêmes. Cependant, la variabilité naturelle reste et le risque d’apparition d’inondations majeures persiste, malgré la tendance à la diminution. Des mesures d’adaptations telles que la meilleure gestion des plaines inondables devraient être envisagées pour ce bassin versant.
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Peltier, Yann. "Modélisation physique des écoulements débordants en présence d'un épi placé dans la plaine d'inondation." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845646.
Full textAbstract:
Si généralement, les variations de sections en travers des rivières naturelles ou anthropisées sont progressives et continues, au droit de certains biefs, des obstacles transversaux et discontinus (naturels ou artificiels) peuvent partiellement ou totalement bloquer les plaines d'inondation. L'écoulement dans la plaine d'inondation est dès lors contracté par l'obstacle, qui promeut le développement de zones de recirculation de part et d'autre de l'obstacle, entraînant une réduction de la section d'écoulement et la génération d'échanges de masse entre lits qui viennent se superposer aux interactions turbulentes. Nous nous sommes intéressés à la modélisation physique de ces écoulements et nous avons particulièrement étudié les distorsions introduites par l'obstacle sur la turbulence dans l'écoulement. Ce travail est basé sur de nouvelles expériences menées dans deux canaux à lit composé. Un jeu complet de données d'écoulements rapidement variés en présence d'un épi dans la plaine d'inondation. Les effets sur les paramètres hydrauliques de la superposition des deux problématiques que sont (i) les écoulements en géométries composées et (ii) les écoulements rapidement variés au voisinage d'un obstacle ont ensuite été analysés. Finalement, les processus physiques dominant dans ces écoulements ont été identifiés
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Versini, Pierre-Antoine. "Surveillance du risque hydrologique diffus le long des itinéraires routiers : éléments pour la construction d'un outil d'annonce de coupure." Marne-la-vallée, ENPC, 2007. http://www.theses.fr/2007ENPC0736.
Full text
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Cassé, Claire. "Impact du forçage pluviométrique sur les inondations du fleuve Niger à Niamey : Etude à partir de données satellitaires et in-situ." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30236/document.
Full textAbstract:
Depuis le développement des mesures satellites de nombreuses missions spatiales sont dédiées au suivi de l'atmosphère et de la surface terrestre. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre de la mission Megha-Tropiques dédiée au cycle de l'eau et de l'énergie en zone tropicale. L'objectif est d'évaluer le potentiel des estimations de précipitation par satellite pour des applications hydrologiques en zone tropicale. Les Tropiques réunissent les plus grands fleuves du globe, mais ne bénéficient pas de réseaux d'observation in-situ denses et continus permettant une gestion intégrée efficace de la ressource et des systèmes d'alertes. Les estimations des précipitations issues des systèmes d'observation satellite offrent une alternative pour ces bassins peu ou pas instrumentés et souvent exposés aux extrêmes climatiques. C'est le cas du fleuve Niger, qui a subi une grande variabilité climatique depuis les années 1950, mais aussi d'importants changements environnementaux et hydrologiques. Depuis les années 2000, le Niger moyen connaît une recrudescence des inondations pendant la période de crue Rouge (engendrée par ses affluents sahéliens pendant la mousson). A Niamey, des niveaux record de hauteur d'eau et de période d'inondation ont été enregistrés en 2003, 2010, 2012 et 2013, engendrant de nombreuses pertes humaines et matérielles. Ces travaux analysent l'influence du forçage pluviométrique sur les inondations liées à la crue Rouge à Niamey. Une gamme de produits pluviométriques (in situ et satellite) et la modélisation hydrologique (ISBA-TRIP) sont combinés pour étudier : (i) l'apport des produits satellite pour diagnostiquer la crue Rouge récente, (ii) l'impact des caractéristiques des produits et de leurs incertitudes sur les simulations et enfin (iii) l'évaluation du rôle des précipitations, face aux changements de conditions de surface, dans l'évolution de la crue Rouge à Niamey depuis les années 1950. L'étude a mis en évidence l'impact des caractéristiques des estimations des précipitations (cumul, intensité et distribution spatio-temporelle) sur la modélisation hydrologique et le potentiel des produits satellites pour le suivi des inondations. Les caractéristiques des précipitations se propageant dans la modélisation, la détection des inondations est plus efficace avec une approche relative à chaque produit plutôt qu'avec un seuil absolu. Ainsi des produits présentant des biais peuvent être envisagés pour la simulation hydrologique et la détection des inondations. Le nouveau produit TAPEER de la mission MT présente un fort potentiel hydrologique, en 2012 et pour la zone d'étude. D'autre part, l'étude de la propagation de l'erreur associée à ces précipitations a mis en évidence, la nécessité de déterminer la structure du champ d'erreur pour l'utilisation d'une telle information en hydrologie. Enfin la modélisation a été utilisée comme levier pour décomposer les sensibilités de la crue Rouge aux variations des précipitations et des conditions de surface. Pour simuler les changements hydrologiques entre les périodes 1953-1982 et 1983-2012, les changements d'occupation du sol et d'aire de drainage doivent être pris en compte. Puis les variations des précipitations peuvent expliquer les changements majeurs décennaux et annuels entre les années 1983 et 2012<br>Since the development of satellite based remote sensing in the 1970s, many missions have been dedicated to monitoring the terrestrial atmosphere and surfaces. Some of these satellites are dedicated to the Tropics with specific orbits. Megha-Tropiques (MT) is devoted to the water and energy cycle in the tropical atmosphere and provides an enhanced sampling for rainfall estimation in the tropical region. This PhD work was initiated within MT hydro-meteorological activities, with the objective of assessing the hydrological potential of satellite rainfall products in the Tropics. The world most important rivers lay in tropical areas where the in situ observation networks are deficient. Alternative information is therefore needed for water resource management and alert systems. The present work focuses on the Niger River a basin which has undergone drastic climatic variations leading to disasters such as droughts and floods. Since 1950, the Niger has been through 3 main climatic periods: a wet period (1950-1960), a long and intense drought period (1970-1980) and since 1990 a partial recovery of the rainfall. These climatic variations and the anthropic pressure, have modified the hydrological behaviour of the basin. Since 2000, the middle Niger River has been hit by an increase of floods hazards during the so-called Red flood period. In Niamey city, the highest river levels and the longest flooded period were recorded in 2003, 2010, 2012 and 2013, leading to heavy casualties and property damage. This study combines hydrological modelling and a variety of rainfall estimation products (satellite and in-situ) to meet several objectives: (i) the simulation of the Niamey Red flood and the detection of floods (during the recent period 2000-2013) (ii) the study of the propagation of satellite rainfall errors in hydrological modelling (iii) the evaluation of the role of rainfall variability, and surface conditions, in the changes of the Red flood in Niamey since the 50s. The global model ISBA-TRIP, is run with a resolution of 0.5° and 3h, and several rainfall products were used as forcing. Products derived from gauges (KRIG, CPC), pure satellite products (TAPEER, 3B42RT, CMORPH, PERSIANN) and mixed satellite products adjusted by rain gauges (3B42v7, RFE2, PERSIANN-CDR). This work confirms the hydrological potential of satellite rainfall products and proposes an original approach to overcome their biases. It highlights the need for documenting the errors associated with the rainfall products and the error structure. Finally, the hydrological modelling results since the 1950s have given a new understanding of the relative role of rainfall and surface conditions in the drastic increase of flood risk in Niamey
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Amamba, Itoumba Frédéric Elie. "Modélisation d’un réseau de réservoirs en vue d’optimiser la gestion des eaux pluviales." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10180/document.
Full textAbstract:
En milieux urbains imperméabilisés, ou dans les régions où les pluies d’orage sont fréquentes et violentes, il convient de stocker temporairement les volumes des précipitations dans des ouvrages de rétention avant de les relâcher à débit contrôlé dans les réseaux d’assainissement ou le milieu naturel, ce qui limite les risques d’inondation et les impacts environnementaux. La dimension de ces ouvrages de rétention peut vite être importante et leur implantation sur un site encombré devenir compliquée et onéreuse. La solution proposée dans ce travail de thèse est de répartir la rétention sur plusieurs ouvrages de rétention reliés entre eux par des canalisations et contrôlés par des ajutages, et de jouer sur leur capacité respective et les conditions de transfert pour optimiser le rejet dans le réseau ou le milieu naturel. Un outil de modélisation de type réservoir a été développé, qui représente avec un bon niveau de précision les hauteurs dans les ouvrages de rétention et les débits transférés en fonction du temps ainsi que de l’intensité et la durée de la pluie. Ce modèle simplifié incrémenté en fonction d’un pas de temps cohérent avec l’intensité de la pluie travaille en volumes et débit sans s’attarder sur les conditions hydrauliques d’écoulement. Il a été validé par plusieurs études de sensibilité sur des séries de 2 ou 3 réservoirs et ouvre la voie à un outil de pré dimensionnement rapide, robuste et fiable<br>In urban environments, or in the areas where the stormy showers are frequent and violent, it is advisable to temporarily store volumes of precipitations in retaining tanks before slackening them with flow controlled in the sewage networks or the natural environment, which limits the risks of flood and the environmental impacts. The dimension of these basins can quickly be important and their establishment on an encumbered site to become complicated and expensive. The solution suggested in this study is to distribute the retention on several basins connected to each other by pipes and controlled by nozzles, and to exploit their respective capacity and the conditions of transfer to optimize the rejection in the network or the natural environment. A numerical model named tank type was developed, which represents with a good level of precision the heights in the basins and the flows transferred according to time as well as intensity and the duration of the rain. This simplified model incremented according to a step of coherent time with the intensity of the rain works in volumes and flow without being delayed on the hydraulic conditions of flow. It was validated by several studies of sensitivity on meshes of 2 or 3 tanks and opens up the way for a tool for pre simple and reliable dimensioning
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Marchandise, Arthur. "Modélisation hydrologique distribuée sur le Gardon d'Anduze : étude comparative de différents modèles pluie-débit, extrapolation de la normale à l'extrême et tests d'hypothèses sur les processus hydrologiques." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20254.
Full textAbstract:
Les bassins cévenols (Sud de la France) sont soumis en automne à des événements pluviométriques intenses à l’origine de crues « éclair » dévastatrices, comme le montre l'exemple de la crue de septembre 2002. En termes de protection des populations, la prévision à court terme de ces épisodes est un enjeu majeur. Les modèles pluie-débit constituent un des outils pour la prévision, et restent encore largement perfectibles en extrapolation temporelle (vers les extrêmes) et spatiale (transposition à des bassins non jaugés). Ces deux aspects sont étudiés dans ce travail, à travers une analyse des performances des modèles de la normale à l'extrême, et une interprétation de ces performances. Le site d'étude est le bassin du Gardon d'Anduze (545 km2). Dans un premier temps, 3 modèles spatialisés ont été calés et validés sur un échantillon d'une trentaine de crues observées entre 1972 et 2003. Ces modèles s'appuient sur des processus de nature différente : ruissellement hortonien par dépassement de la capacité d’infiltration des sols pour ALTHAIR, ruissellement sur sols saturés pour TopModel, relation empirique entre cumul de pluie et coefficient de ruissellement pour SCS. Les performances de ces modèles sont globalement équivalentes, et montrent que des modèles a priori différents peuvent être contraints numériquement afin de reproduire les crues de façon satisfaisante. Néanmoins, les valeurs des paramètres des modèles susceptibles de recevoir une interprétation physique diffèrent sensiblement des valeurs mesurables sur le terrain. Dans un second temps, on s'intéresse à l'origine de ces différences, et on teste des hypothèses liées à la variabilité spatiale des épaisseurs de sol et des déficits en eau. Ces hypothèses sont étudiées à l'aide d'un modèle bi-couches à base mécaniste : TOPKAPI. Différentes distributions spatiales d’épaisseurs de sol sont générées; elles montrent la sensibilité du modèle à la nature (distribution aléatoire ou distribution corrélée) et aux propriétés (variance en particulier) de la distribution. Les valeurs des paramètres ajustés sur le sous-bassin de Saumane (101 km2), en particulier la conductivité hydraulique Ks, sont modifiées lorsqu’on introduit une variabilité des épaisseurs de sol. Elles se rapprochent de leur estimation sur le terrain. La connaissance de la variabilité temporelle et spatiale des épaisseurs de sols revêt donc une grande importance, et doit motiver par la suite une exploration plus systématique. Ce travail permet de préciser les apports et les conditions d'applications des modèles pluie-débit spatialisés dans un contexte de prévision : apport de la mesure radar de la pluie, protocoles de calage des modèles, importance de l'initialisation des stocks hydriques et des déficits en eau, prise en compte des organisations spatiales de ces stocks ou déficits dans les formations superficielles. Cette analyse demande à être étendue à d'autres types de bassins méditerranéens : bassins sédimentaires de la plaine littorale, bassins karstiques.
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Audard-Vincendon, Béatrice. "Apport des modèles météorologiques de résolution kilométrique pour la prévision des crues rapides méditerranéennes : vers une prévision d'ensemble des débits en région Cévennes-Vivarais." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1093/.
Full textAbstract:
Les régions méditerranéennes sont soumises au risque de crue-éclair à l'automne. Le premier volet de cette thèse a permis d'évaluer l'apport du système couplé ISBA-TOPMODEL pour la simulation de ce type de crues sur trois bassins versants cévenols. Le potentiel des prévisions déterministes à fine échelle (telles que celles fournies par le modèle AROME) pour la prévision des débits est examiné dans le deuxième volet de la thèse. On montre que les erreurs de localisation de la prévision de pluie se propagent dans le modèle hydrologique en s'amplifiant. Finalement, pour quantifier ces incertitudes, une méthode de perturbation des pluies prévues par AROME est développée et utilisée pour générer des ensembles de débits prévus. La prévision d'ensemble des débits s'est montrée meilleure qu'une prévision de débits partant de la prévision déterministe de pluie<br>The northwestern Mediterranean is prone to heavy rainfall events that lead to flash-floods over the small to medium basins of the region. The first part of the thesis is to assess the benefit of using the ISBA-TOPMODEL coupled system to simulate this type of flooding on three watersheds of the Cévennes-Vivarais region. Mediterranean flash-floods. The potential of convective-scale deterministic forecasts (such as those provided by the French AROME model) for flow forecasting is discussed in the second part of the Ph. D work. It is shown that location errors in the rainfall forecast propagate into the hydrologic model to grow. In the last part, to quantify these uncertainties, a perturbation method of the AROME precipitation forecast is is developed. The rainfall scenarios are then igested into ISBA-TOPMODEL to generate an ensemble of dicharge forecasts. The resulting discharge ensembles are found better than the discharge simulation driven by the single deterministic operational AROME forecast
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Nicolle, Amandine. "Modélisation des marées et des surcotes dans les Pertuis Charentais." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00113552.
Full textAbstract:
Les variations du niveau marin lors des grandes tempêtes affectent le littoral en provoquant de sévères inondations. L'objectif de cette thèse est d'apporter, grâce à la modélisation numérique (chaîne TELEMAC), une meilleure compréhension des phénomènes d'interaction entre surcote / marée / houle / vent dans la génération et la propagation des surcotes et des raz de marée dans les Pertuis Charentais, qui, grâce à une ligne de côte complexe et des faibles profondeurs, représentent un grand intérêt pour ce type d'étude. Dans cette thèse, nous avons démontré que la prise en compte de ces interactions est indispensable pour un modèle qui prétend à une prédiction précise des surcotes dans les Pertuis Charentais.
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Lecourt, Grégoire. "Modélisation à bases physiques de l'hydrologie de l'Arve à Chamonix et application à la prévision des crues." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30134/document.
Full textAbstract:
Les risques naturels en montagne font l'objet de mesures de prévention, souvent liées à des démarches de prévision. Dans certaines situations, la prévision de la survenue d'évènements liés à ces risques, voire la simple connaissance des processus physiques qui leur est associé, constitue un enjeu scientifique important compte-tenu de la grande complexité et de la forte hétérogénéité de ce milieu. La connaissance des mécanismes de formation des crues rapides sur les petits bassins versants englacés, ainsi que la perspective de leur prévision, est un exemple de ces risques difficilement maitrisables. La diversité des facteurs influençant les débits des rivières, leur complexité individuelle ainsi que celle de la manière dont ils interagissent, la forte variabilité spatio-temporelle des conditions météorologiques de la montagne ainsi que les modifications ayant lieu sur le long terme en raison du changement climatique font que ce phénomène nécessite une étude approfondie mobilisant des compétences pluri-disciplinaires, allant de la mesure de terrain au développement de modèles numériques prenant en compte les divers phénomènes liés à ce risque. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet mis en oeuvre en partenariat avec les collectivités locales oevrant dans la vallée de Chamonix, voué à apporter un appui scientifique à la maitrise de ce risque. Au sein de ce projet, cette thèse porte sur le développement et le déploiement d'un modèle hydrologique prenant en compte la neige et les glaciers. Ce modèle se veut avoir deux objectifs : 1) servir d'outil de recherche permettant par exemple d'exploiter les mesures de terrain réalisées, en les confrontant aux résultats produits par ce modèle, et plus généralement de servir d'outil d'étude et de compréhension du fonctionnement de ce bassin, et 2) servir d'outil d'aide à la prévision des crues, en étant en mesure de fournir une prévision des débits de l'Arve à Chamonix à partir des données de prévision météorologique. L'exploitation des possibilités toujours grandissantes de la modélisation à bases physiques fait également partie des objectifs de cette thèse. En particulier, l'utilisation d'un modèle de neige à bilan d'énergie permettant notamment une représentation détaillée de l'interaction neige-glace a été mise en oeuvre, associée à l'exploitation des nombreuses mesures de terrain pour une évaluation en profondeur des résultats du modèle. Enfin, un déploiement expérimental de ce modèle en prévision a eu lieu à la fin de cette thèse<br>Natural hazards in mountain are subject to prevention measures, which often partly rely on a forecasting component. In some situations, forecasting these hazards and understanding their underlying physical processes is a major scientifical issue, considering the great complexity and the strong heterogeneity of these backgrounds. Knowing underlying mechanisms of flash-floods on little catchments with glacier cover, and the perspective to forecast be able to forecast it, is an example of these risks difficult to master. The diversity of contributions to river discharge, their individual complexity and the one of the way they interact, the strong spatio-temporal variability of meteorological conditions of mountain and long-terms modifications occuring due to climate change make that this phenomenon needs to be deeply studied within a plury- disciplinary work, going from terrain measurement to development of computationnal models taking into account the diversity of physical phenomenons relating to this risk. This thesis belongs to a research project conducted in collaboration with local authorities operating in the Chamonix Valley. The goal is to provide a scientific support to help managing this hazard. The role of this thesis in this research project is to develop, test and deploy an hydrologic model taking snow and ice into account. This model is intended to be used as a research tool among other research tools of this projects (terrain measurements for example) and also to be able to help forecasting floods, when being driven by forecast meteorological data. This thesis benefitted from the continuous development of new possibilities from physically-based simulation. We have used an energy-balance multi layer snowpack model that permits a detailled representation of glacier accumulation and melt, and snow-ice interaction. It was possible to perform a multi-criteria evaluation of the model, thanks to the numerous in-situ field measurements in the Arve valley, especially glaciers mass balance measurements. Finally, this model has been deployed and tested as a pre-operationnal forecast tool
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Poligot, Stéphanie. "Modélisation des échanges entre nappe et rivière : application au Val d'Avaray : influence sur la stabilité et l'érosion des berges." Compiègne, 2002. http://www.theses.fr/2002COMP1389.
Full textAbstract:
La prévision des crues et des risques y afférent demeure aujourd'hui un souci majeur. La modélisation de la propagation d'une crue est aujourd'hui connue, et on cherche à présent à intégrer des phénomènes qui modifient la propagation et les dégäts associés. L'infiltration dans les berges est un de ces phénomènes. Le principal objectif de ce travail est la modélisation des intéractions entre la rivière et la nappe alluviale en temps de crue. Pour cela, on couple un modèle numérique d'hydraulique souterraine et un modèle d'hydraulique de surface. Un modèle souterrain industriel est utilisé (CESAR-LCPC), et un code d'écoulements de surface adapté aux fines lames d'eau est développé. Après validation des codes et de leur couplage, un site où le phénomène d'inondation par remontée de nappes est observé, et où des données existent est choisi : le val d'Avaray sur la Loire, entre Orléans et Blois. L'infiltration à travers la levée conduit parfois à l'inondation du val, non par surverse, mais par remontée de la nappe alluviale. Sur ce site, deux principales hypothèses sont testées. D'une part, les écoulements soutérrains sont-ils parallèles ou perpendiculaires à une rivière méandrée? d'autre part, l'écoulement d'eau en surface du val modifie-t-il l'inondation de celui-ci lors des remontées de nappe? Le couplage des deux modèles a été appliqué à une coupe verticale parallèle à la Loire puis à un modèle tridimensionnel d'écoulement souterrain et bidimensionnel d'écoulement de surface. En comparant avec des études précédentes, les deux hypothèses sont vérifiées. Les écoulements de surface dans le val accélèrent son inondation, l'eau exfiltrée au pied de la levée se réinfiltrant plus loin, modifiant ainsi l'écoulement souterrain. Enfin, l'influence des écoulements souterrains sur la stabilité et sur les érosions externe et interne des berges est examinée. Celle-ci existe, et dépend des caractéristiques géotechniques du sol considéré.
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Fouchier, Catherine. "Développement d'une méthodologie pour la connaissance régionale des crues." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20226/document.
Full textAbstract:
Deux volets distincts de l'hydrologie sont abordés, prévision et prédétermination, au travers d'une problématique commune : le transfert à l'exutoire des bassins versants d' une information hydrologique distribuée. Dans le domaine de la prévision des crues, la technologie radar procure une information pluviométrique spatialement continue. Les hydrologues disposent ainsi en temps réel de la connaissance des champs de pluie, atout indéniable pour l'anticipation des crues notamment sur des petits bassins versants par le biais de la modélisation de la pluie en débit. Dans le cadre de la méthode AIGA d'alerte crues, développée au Cemagref, une modélisation mise en oeuvre à l'échelle du pixel de pluie fournit une cartographie des contributions de débit des pixels. Dans le domaine de la prédétermination, le Cemagref a développé la méthode SHYREG qui associe un modèle régionalisé de simulation de pluies horaires à une modélisation de la pluie en débit. Une estimation statistique régionale des pluies et des débits spécifiques de différentes durées, dans une large plage de fréquence (du courant à l'exceptionnel) peut ainsi être proposée et cartographiée. L'objectif du travail présenté est d'étudier et d'élaborer des méthodologies simples de transfert de ces deux informations débitmétriques discrétisées information temps réel pour le volet prévision et information statistique pour le volet prédétermination - à l'information débit à l'exutoire du bassin versant. La méthodologie met en oeuvre des informations spatiales et une modélisation de la pluie en débit. Pour répondre à l'objectif fixé, trois axes de travail sont développés. Le premier est l'étude du comportement d'un modèle pluie-débit simple développé pour être mis en oeuvre à la maille du km². On examine en particulier s'il satisfait les caractéristiques d'invariance et de parcimonie souhaitée pour une utilisation à la fois en reconstitution de crues et en simulation. Le second axe de travail concerne l'agglomération, en prédétermination, de l'information débit statistique connue au km² pour l'estimation des quantiles de débit à l' exutoire de bassins versants de superficie plus importante dans le cadre de la méthode SHYREG. Il s'agit de tenir compte de deux phénomènes hydrologiques distincts : l'abattement spatial de la pluie et le transfert dans le réseau hydraulique. Le troisième axe de travail concerne l'agglomération de l'information hydrologique distribuée pour la reconstitution des crues dans le cadre de l'outil AIGA d'alerte crues. Différentes modélisations sont proposées pour transférer à l'exutoire les contributions des débits modélisées aux pixels<br>We address the routing of distributed hydrological information to the outlet of watersheds, in the fields of flood forecasting and flood prediction on ungauged watersheds in the French Mediterranean area.Flood forecasting can benefit of areal rainfall data provided in real-time by radar networks. This data used as an input to rainfall runoff models gives access to flood anticipation on small ungauged watersheds. Within the framework of the AIGA method, developed by CEMAGREF to provide floods alert, a rainfall-runoff model is implemented at the spatial resolution of the radar data, thus providing a map of the 1 km² pixel contributions to the runoff at the catchment outlet.Flood prediction consists of assessing the frequency of occurrence of floods of different given magnitude without reference to the times at which they would occur. The SHYREG flood prediction method, developed by Cemagref associates a regionalized rainfall model with a rainfall-runoff model. It provides grids of statistical estimates of rain and runoff for various duration and return periods. Our purpose is to study and work out simple methodologies to aggregate these two gridded hydrological data - real time information for the AIGA forecasting method and statistical data for the SHYREG prediction method to the catchments outlets. Our methodology implements distributed information and a rainfall-runoff model. We have first studied the behaviour of a simple rainfall-runoff model developed to be implemented in a gridded resolution (1 km² cells) for prediction as well as for forecasting purposes. We have checked that the model parameters show no redundancy and no link with the characteristics of the rainfall events. We have then addressed the question of the aggregation of gridded hydrological data. Within the SHYREG method, it consists of assessing statistical flow estimates at catchments outlets, knowing simulated flow distributions in each cell of the catchments. This aggregation would combine two distinct hydrological phenomena: areal reduction of rainfall and discharge attenuation in the channel network. Within the AIGA method, we have focused on the routing function of the rainfall-runoff model at the 1 km² cell scale, this scale being the first step of the runoff routing from the production area to the outlet of the catchment. We have then produced streamflow hindcasts for selected observed events using different routing function, within our rainfall-runoff model
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Laganier, Olivier. "Un couplage de modèles hydrologique et hydraulique adapté à la modélisation et à la prévision des crues à cinétique rapide – Application au cas du bassin versant du Gardon (France)." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2014. http://www.theses.fr/2014EMSE0749/document.
Full textAbstract:
Les bassins versants du pourtour méditerranéen français sont touchés par des pluies parfois intenses et à fort cumuls, qui peuvent engendrer des crues à cinétique rapide. Les derniers exemples majeurs en date sont ceux de l’Aude en 1999, du Gard en 2002 et du Var en 2010, dont les conséquences furent dramatiques. Ces travaux de thèse visent à évaluer une approche de modélisation complémentaire aux outils dont disposent déjà les Services de Prévision des Crues pour la prévision des crues à cinétique rapide : le couplage de modèles hydrologique et hydraulique, qui est a priori adapté pour la modélisation à l’échelle des grands bassins méditerranéens, de superficies supérieures à 1 000 km² (Ardèche, Cèze, Gardon, Vidourle…). Des éléments de réponses aux 4 questions suivantes sont recherchés : 1) le couplage est-il adapté pour la modélisation des débits atteints lors d’évènements passés, d’importance intermédiaire ? 2) le couplage est-il performant pour la modélisation des débits, cotes atteintes, et extension d’inondation, observés lors d’un épisode majeur? 3) comment envisager d’améliorer la modélisation des apports latéraux non-jaugés au modèle hydraulique, tout en adoptant une démarche adaptée à la prévision ? 4) le couplage est-il performant en prévision ? Le couplage employé combine le modèle hydrologique SCS-LR de la plateforme ATHYS (Bouvier et al., 2004), et le code de modélisation hydraulique 1D MASCARET (EDF-CETMEF, 2011). Il est appliqué au bassin versant du Gardon (2 040 km²), dans le sud de la France<br>The French catchments around the Mediterranean Sea are affected by intense rains, which can cause fast and flash floods. The last major events are the one of the Aude river in 1999, of the Gard area in 2002, and of the Var area in 2010, whose consequences were tragic. This PhD intends to assess a modeling strategy complementary to the tools that are already used by the regional flood warning services: the coupling of hydrologic and hydraulic models, which is a priori well-adapted for the modelling of catchments of large-scale areas (larger than 1 000 km²) around the Mediterranean Sea (such as the ones of the Ardèche river, the Cèze river, the Vidourle river, the Gardon river…). The works aim at bringing elements of responses to the following questions: 1) is the coupling adapted to the modelling of floods hydrographs of past events of moderate importance? 2) in case of an extreme event (like in September 2002), is the coupling effective for the modelling of discharges, of water levels, and of flood extension? 3) how can we improve the modelling of ungauged lateral inflows to the hydraulic model, while applying a method adapted to forecasting? 4) Is the coupling efficient at forecasting? The coupling used combines the SCS-LR hydrologic model of the ATHYS platform (Bouvier et al., 2004), and the MASCARET 1D hydraulic model (EDF-CETMEF, 2011). It is applied to the Gardon river basin (2 040 km²), in the South of France
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Abily, Morgan. "Modélisation hydraulique à surface libre haute-résolution : utilisation de données topographiques haute-résolution pour la caractérisation du risque inondation en milieux urbains et industriels." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4121/document.
Full textAbstract:
Pour l'évaluation du risque inondation, l’emploi de modèles numériques 2D d’hydraulique à surface libre reposant sur la résolution des équations de Saint-Venant est courant. Ces modèles nécessitent entre autre la description de la topographie de la zone d’étude. Sur des secteurs urbains denses ou des sites industriels, cette topographie complexe peut être appréhendée de plus en plus finement via des technologies dédiées telles que le LiDAR et la photogrammétrie. Les Modèles Numériques d'Elévation Haute Résolution (HR MNE) générés à partir de ces technologies, deviennent employés dans les études d’évaluation du risque inondation. Cette thèse étudie les possibilités, les avantages et les limites, liées à l'intégration des données topographiques HR en modélisation 2D du risque inondation en milieux urbains et industriels. Des modélisations HR de scénarios d'inondation d'origines pluviale ou fluviale sont testés en utilisant des HR MNE crées à partir de données LiDAR et photo-interprétées. Des codes de calculs (Mike 21, Mike 21 FM, TELEMAC-2D, FullSWOF_2D) offrant des moyens différent d'intégration de la donnée HR et basés sur des méthodes numériques variées sont utilisés. La valeur ajoutée de l'intégration des éléments fins du sur-sol impactant les écoulements est démontrée. Des outils pour appréhender les incertitudes liées à l'emploi de ces données HR sont développés et une analyse globale de sensibilité est effectuée. Les cartes d'indices de sensibilité (Sobol) produites soulignent et quantifient l'importance des choix du modélisateur dans la variance des résultats des modèles d'inondation HR ainsi que la variabilité spatiale de l'impact des paramètres incertains testés<br>High Resolution (infra-metric) topographic data, including LiDAR photo-interpreted datasets, are becoming commonly available at large range of spatial extent, such as municipality or industrial site scale. These datasets are promising for High-Resolution (HR) Digital Elevation Model (DEM) generation, allowing inclusion of fine aboveground structures that influence overland flow hydrodynamic in urban environment. DEMs are one key input data in Hydroinformatics to perform free surface hydraulic modelling using standard 2D Shallow Water Equations (SWEs) based numerical codes. Nonetheless, several categories of technical and numerical challenges arise from this type of data use with standard 2D SWEs numerical codes. Objective of this thesis is to tackle possibilities, advantages and limits of High-Resolution (HR) topographic data use within standard categories of 2D hydraulic numerical modelling tools for flood hazard assessment purpose. Concepts of HR topographic data and 2D SWE based numerical modelling are recalled. HR modelling is performed for : (i) intense runoff and (ii) river flood event using LiDAR and photo-interpreted datasets. Tests to encompass HR surface elevation data in standard modelling tools ranges from industrial site scale to a megacity district scale (Nice, France). Several standard 2D SWEs based codes are tested (Mike 21, Mike 21 FM, TELEMAC-2D, FullSWOF_2D). Tools and methods for assessing uncertainties aspects with 2D SWE based models are developed to perform a spatial Global Sensitivity Analysis related to HR topographic data use. Results show the importance of modeller choices regarding ways to integrate the HR topographic information in models
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Alaeddine, Houssein. "Un modèle d'optimisation spatio-temporel pour l'évacuation de la population exposée aux catastrophes naturelles : projet ACCELL : évaluation spatio-temporelle de l'ACCessibilité d'Enjeux localisés en situation d'inondation sur le bassin de la Loire." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR1802/document.
Full textAbstract:
L’importance de gérer la crise provoquée par une catastrophe naturelle, et plus particulièrement par les inondations, nécessite le développement de systèmes d’évacuation efficaces. Un système d’évacuation efficace doit tenir compte de certaines contraintes, notamment celles liées au trafic sur le réseau, à l’accessibilité, aux ressources humaines nécessaires et aux équipements matériels (véhicules, points de rassemblent, etc ..). L’objectif principal de ce travail est d’apporter une assistance aux services techniques et aux forces de secours en termes d’accessibilité en proposant des itinéraires relatifs aux opérations de secours et d’évacuation des biens et des personnes. Nous considérons dans cette thèse, l’évacuation d’une zone urbaine de taille moyenne, exposée à l’aléa d’inondation. En cas d’inondation, la plupart des habitants seront évacués en utilisant leurs propres véhicules. Deux sites d’étude sont sélectionnés dans le projet ACCELL 1, val de Tours (Fr, 37) et val de Gien (Fr, 45). Protégé de l’aléa d’inondation par un ensemble de digues, le site du val de Tours est doté d’un système de prévision de crues fournie par le SPC 2 (DREAL 3) et le SCHAPI 4 permettant aux décideurs d’anticiper une crise majeure par une évacuation préventive. Contrairement au site tourangeau, le val de Gien peut bénéficier d’une évacuation de la population avant et pendant la catastrophe. L’inondation sur ce second val est du type lente par débordement (site partiellement digué), les coupures de routes au cours du temps sont prises en compte lors d’une évacuation pendant la crise. Notre objectif est de construire, pour chacun de ces deux sites, un plan d’évacuation, i.e., fixer pour chaque individu la date de départ et le chemin pour atteindre le point de rassemblement associé. Le plan d’évacuation doit éviter la congestion sur le réseau routier. Nous présentons ici un modèle d’optimisation spatio-temporel (STOM5) dédié à l’évacuation de la population exposée à une catastrophe naturelle et plus particulièrement à un risque d’inondation<br>The importance of managing an urban site threatened or affected by flooding requires the development of effective evacuation systems. An effective evacuation system has to take into account some constraints such as the transportation traffic which plays an important role as well as others such as the accessibility, necessary human resources and material equipment (vehicles, assembly points, etc...). The main objective of this work is to bring assistance to the technical services and brigade forces in terms of accessibility by providing itineraries with respect to rescue operations and the evacuation of people and goods.We consider the evacuation of a middle size area, exposed to a risk, and more precisely to a risk of flooding. In case of flooding event, the most of inhabitants will be evacuated by themselves, ie., using their personal vehicles. Considered case here, the flooding can be forecast in advance, and then the population has few days (2-4) to evacuate. Our aimis to build an evacuation plan, ie., fixing for each individual the date of departure and the path to reach the assembly point (also called shelter) associated. Evacuation plan must avoid congestion on the roads of evacuation network.Here, we present a spatio-temporal optimization model for the evacuation of the population exposed to natural disasters, and more particularly to a flood risk
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Munier, Simon. "Modélisation intégrée des écoulements pour la gestion en temps réel d'un bassin versant anthropisé." Phd thesis, AgroParisTech, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00525756.
Full textAbstract:
Pour la gestion en temps réel des étiages comme pour celle des crues, l'une des principales missions des gestionnaires de bassin consiste à prévenir les situations de crise, généralement définies par des franchissements de débits seuils en différents points stratégiques, afin d'en limiter les dégâts, tant économiques et écologiques que matériels et humains. La thèse propose une méthodologie de synthèse et d'identification d'un modèle de simulation des débits, intégrant les phénomènes de transferts hydrauliques (propagation en cours d'eau) et hydrologiques (transformation de la pluie en débit), ainsi que les transferts relatifs aux prélèvements dans le cas des étiages. Le modèle proposé, construit dans le souci constant des contraintes de l'opérationnel telles que la robustesse face aux aléas du terrain, l'assimilation des données en temps réel ou la commande automatique des vannes de barrage, présente un module hydraulique à base physique simplifiée couplé, selon une approche semi-distribuée, à un module hydrologique global conceptuel. Cette démarche permet la prise en compte de débits latéraux non jaugés dans le transfert en cours d'eau. L'approche est validée à travers des exemples théoriques et divers cas d'application réels : transfert en rivière soumis à l'influence de la marée, synthèse d'un contrôleur boucle ouverte sur un canal d'irrigation, simulation de débits à l'exutoire de divers bassins versants français, prévision des crues, synthèse d'observateurs d'états pour la reconstitution de prélèvements.
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Pedinotti, Vanessa. "Préparation à la mission SWOT (Surface Water Ocean Topography) : Apport de l'altimétrie à large fauchée à la modélisation grande échelle des processus hydrologiques et hydrodynamiques en Afrique de l'Ouest." Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0014/document.
Full textAbstract:
Le bassin versant du fleuve Niger est directement influencé par les fluctuations de la mousson africaine, qui impactent les ressources en eau et entraînent des évènements extrêmes tels que des inondations ou des sécheresses. En retour, les forts taux d'évaporation observés dans le Delta intérieur du Niger, large région annuellement inondée, impactent le climat, au moins à l'échelle régionale. Une meilleure compréhension des processus hydrodynamiques de ce bassin ne peut cependant être obtenue sans un réseau d'observations ayant une couverture spatiale et temporelle suffisante. La mission SWOT fournira des cartes 2D de hauteurs et pente des eaux de surface avec une résolution encore jamais atteinte en altimétrie (50 à 100 mètres). Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la phase de préparation à la mission SWOT et se propose d'offrir des perspectives d'utilisation de ces données satellites pour l'amélioration des modèles d'hydrologie globale. Dans un premier temps, le modèle hydrologique du CNRM, ISBA-TRIP, incluant un schéma d'inondations et un réservoir simple d'aquifères ajouté durant cette thèse est évalué sur le bassin du Niger à l'aide de multiples observations in-situ et satellites. L'étude montre que le modèle simule de façon cohérente l'évolution des eaux de surface, des zones inondées, et les anomalies de stock d'eau sur le bassin. Ensuite, un schéma d'assimilation de données est mis en place afin d'optimiser un des paramètres clés en hydrologie, le coefficient de Manning. Ce coefficient, décrivant la propriété du sol à 'retenir' les flux d'eau, influence fortement la dynamique des eaux de surface, et notamment les hauteurs d'eau et le débit. L'assimilation des données SWOT est appliquée dans le cadre d'une expérience jumelle, qui consiste à considérer une simulation de référence, appelée 'vérité', de laquelle sont issues les observations virtuelles de hauteur d'eau SWOT. L'étude montre que l'assimilation des hauteurs d'eau SWOT permet l'optimisation du coefficient de Manning, distribué spatialement, malgré l'hypothèse d'équifinalité. Les hauteurs d'eau et les débits sont considérablement améliorés, et on obtient une meilleure simulation des anomalies de stocks d'eau sur le bassin ainsi que des zones inondées sur le Delta intérieur du Niger (occurrence, intensité). Enfin, le potentiel des données SWOT pour améliorer les prévisions hydrologiques sur des périodes plus longues que celle de la phase d'assimilation est mis en évidence<br>The hydrologic and hydrodynamic processes of the Niger basin are largely influenced by the West African monsoon variabilty. In the last 3 decades these variations have resulted in an increase of extreme events such as floods and droughts. Retrospectively, the climate might be impacted by the evaporation fluxes from the inner Delta flooded region, at least regionally. A better understanding of the Niger basin water cycle is a crucial issue for water resources management but requires observation datasets with a large spatial and temporal coverage. The SWOT satellite mission will provide 2D global maps of water level and slope at an unprecedented resolution (50 to 100 meters). Within the framework of the preparation of the SWOT mission, this thesis aims at proposing a SWOT data assimilation strategy for the improvement of global scale hydrological models. First, the ISBA-TRIP hydrological model from CNRM is evaluated over the Niger basin. This model includes an inundation scheme and simple aquifer reservoir. The model diagnostics are compared to an extensive set of in-situ and satellite observations. According to its relative simple physics, the model is able to simulate in a realistic manner, the continental water dynamics : discharge, water levels, floods, total water storage variations. Sensitivity tests are also performed to determine the most sensitve ISBA-TRIP parameters. Among them, the Manning coefficient has a key role in the flow dynamics but its estimation is difficult and usually based on geomorphologic relationships. The second part of this work consists in setting up a SWOT data assimilation strategy for the optimization of the ISBA-TRIP parameters. Since the SWOT observations are not available yet and also to assess the skills of the assimilation method, the study is carried out in the framework of an Observing System Simulation Experiment (OSSE). The corrected parameter is the Manning coefficient, spatially distributed over the river. The assimilation allows a good improvement of the relative bias of discharge and water level over the river. The Manning coefficient is also globally improved and tends to an optimal value. Moreover, the water storage anomalies and flooded fraction are also better simulated. Finally, the study shows that the method is useful for hydrological forecasting over longer time periods than those of the calibration
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Vo, Ngoc Duong. "Modélisation hydrologique déterministe pour l'évaluation des risques d'inondation et le changement du climat en grand bassin versant. Application au bassin versant de Vu Gia Thu Bon, Viet Nam." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4056/document.
Full textAbstract:
Le changement climatique dû à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre est considéré comme l'un des principaux défis pour les êtres humains dans 21ème siècle. Il conduira à des changements dans les précipitations, l'humidité atmosphérique, augmentation de l'évaporation et probablement augmenter la fréquence des événements extrêmes. Les conséquences de ces phénomènes auront une influence sur de nombreux aspects de la société humaine. Donc, il y a une nécessité d'avoir une estimation robuste et précise de la variation des facteurs naturels dus au changement climatique, au moins dans les événements de cycle et d'inondation hydrologiques pour fournir une base solide pour atténuer les impacts du changement climatique et s'adapter à ces défis. Le but de cette étude est de présenter une méthodologie pour évaluer les impacts de différents scénarios de changement climatique sur une zone inondable du bassin de la rivière côtière dans la région centrale du Viet Nam - bassin versant de Vu Gia Thu Bon. Les simulations hydrologiques sont basées sur un modèle hydrologique déterministe validé qui intègre la géologie, les sols, la topographie, les systèmes fluviaux et les variables climatiques. Le climat de la journée présente, sur la période de 1991-2010 a été raisonnablement simulée par le modèle hydrologique. Climat futur (2091-2100) information a été obtenue à partir d'une réduction d'échelle dynamique des modèles climatiques mondiaux. L'étude analyse également les changements dans la dynamique des inondations de la région de l'étude, le changement hydrologique et les incertitudes du changement climatique simulation<br>Climate change due to the increase of greenhouse gas emissions is considered to be one of the major challenges to mankind in the 21st century. It will lead to changes in precipitation, atmospheric moisture, increase in evaporation and probably a higher frequency of extreme events. The consequences of these phenomena will have an influence on many aspects of human society. Particularly at river deltas, coastal regions and developing countries, the impacts of climate change to socio-economic development become more serious. So there is a need for a robust and accurate estimation of the variation of natural factors due to climate change, at least in the hydrological cycle and flooding events to provide a strong basis for mitigating the impacts of climate change and to adapt to these challenges. The aim of this study is to present a methodology to assess the impacts of different climate change scenarios on a flood prone area of a coastal river basin in the central region of Viet Nam – Vu Gia Thu Bon catchment. The hydrological simulations are based on a validated deterministic hydrological model which integrates geology, soil, topography, river systems and climate variables. The present day climate, over the period of 1991-2010 was reasonably simulated by the hydrological model. Future climate (2091-2100) information was obtained from a dynamical downscaling of the global climate models. The study also analyzes the changes in the flood dynamics of the study region, the hydrological shift and the uncertainties of climate change simulation
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Payan, Jean-Luc. "Prise en compte de barrages-réservoirs dans un modèle global pluie-débit." Phd thesis, ENGREF (AgroParisTech), 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003555.
Full textAbstract:
Les bassins versants influencés par la présence de barrages-réservoirs constituent les objets d'étude de cette thèse. L'objectif principal est de mettre au point une méthode de prise en compte, au sein d'un modèle pluie-débit global, de l'impact de retenues d'eau artificielles sur le comportement hydrologique du bassin versant. Un tel outil, simple dans sa conception, doit permettre d'améliorer la simulation des débits de bassins versants influencés et d'évaluer l'impact de barrages-réservoirs sur le régime hydrologique des cours d'eau, en particulier lorsque l'on se place loin à l'aval de l'ouvrage. La démarche adoptée est empirique dans le sens où l'on a cherché, sur une base de données de 46 bassins versants situés en France, aux Etats-Unis et au Brésil, à exploiter au mieux, dans la structure du modèle pluie-débit, une information simple sur les ouvrages, à savoir l'évolution temporelle des volumes stockés dans les retenues. La diversité des conditions hydro-climatiques présentes dans la base de données donne aux résultats obtenus un caractère assez général. Au cours de cette thèse, un grand nombre de solutions de prise en compte des barrages-réservoirs a été testé. Les résultats montrent que cette information sur les remplissages des ouvrages peut être utilement exploitée au sein d'une structure de modèle global pour améliorer la simulation des bassins influencés. Les solutions qui se sont révélées être les plus performantes n'engendrent pas de complexification de la structure initiale du modèle puisqu'aucun ajout de paramètre n'a été nécessaire. Des gains de performances significatifs ont été réalisés, en particulier sur la simulation des étiages. Il s'agit d'un résultat important de la thèse car il montre qu'il est possible de prendre explicitement en compte, dans un modèle pluie-débit global, les barrages-réservoirs présents sur le bassin versant. Nous avons ensuite essayé de comprendre le lien entre la méthode de prise en compte des barrages-réservoirs et certaines caractéristiques physiques des bassins versants et des ouvrages de stockage afin de tenter d'adapter la solution au bassin versant considéré. Les résultats de ces tests ont montré que ce lien est difficile à mettre en évidence et qu'à ce stade, une solution générique semble la plus efficace. La solution la plus performante a ensuite été évaluée sur un échantillon complémentaire de 31 bassins versants n'ayant pas servi à son développement. L'évaluation a confirmé l'intérêt de la méthode pour l'amélioration des simulations des débits mais a également montré sa sensibilité à la disponibilité des données de stockages ainsi qu'aux transferts interbassins inconnus.
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Oukacine, Marina. "Étude expérimentale et numérique des écoulements à surface libre en présence d'obstacles émergés et faiblement submergés." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC1019.
Full textAbstract:
Selon le Ministère de la Transition Écologique et Solidaire, les inondations sont le principal risque naturel en France. Du fait du dérèglement climatique, les inondations extrêmes deviendront plus fréquentes. Les personnes et les biens, i.e. habitations, installations industrielles, doivent donc être protégés contre ces crues pour lesquelles les données sont très rares voire inexistantes. Lorsque l’on passe d’une crue faible à une crue extrême, l’extension spatiale de l’inondation en lit majeur varie fortement. La nature des obstacles rencontrés varie : végétation basse, arbres, habitations... Ces obstacles ou macro-rugosités hydrauliques peuvent être émergés, ou faiblement immergés.Le but de ce travail de thèse est d’analyser les processus physiques dominants associés à des écoulements de crues extrêmes en présence d’obstacles émergés ou faiblement submergés. Cette thèse s’organise en deux parties : une partie expérimentale et une partie numérique.La partie expérimentale porte sur l’exploration, dans un canal de laboratoire, de la structure verticale du profil de vitesse et des effets géométriques liés à la configuration étudiée représentant une plaine d’inondation urbanisée avec des taux d’immersion de (symbole dollar) D/h = à 0,42 ; 0,93 ; 0,98(symbole dollar) et (symbole dollar)1,48(symbole dollar) ((symbole dollar) D(symbole dollar) étant la hauteur d’eau et (symbole dollar) h(symbole dollar) la hauteur de l’obstacle). Des mesures ADV et PIV des vitesses moyennes et des fluctuations turbulentes ont montré que les propriétés de l’écoulement changent notablement selon que les écoulements sont émergés ou faiblement submergés. Les interactions entre le détachement tourbillonnaire, la surface libre, les obstacles et la rugosité de fond sont étudiées.La partie numérique analyse différents types de modélisation classiquement utilisés pour simuler des événements de crue. Le cas expérimental de la première partie de thèse sert de référence.D'abord, un modèle analytique basé sur l’écriture du bilan de quantité de mouvement au niveau d’un volume hydraulique élémentaire permet de considérer différentes modélisations de la résistance globale à l’écoulement d'obstacles en régime uniforme. Un premier modèle simple intègre la résistance à l’écoulement du au frottement de fond et aux obstacles dans un même terme de type « frottement~». Un second modèle décompose en deux parties la résistance à l’écoulement~: un frottement de fond et une résistance due aux obstacles représentée par un terme de traînée. L’obstruction à l’écoulement sera alors représentée par un terme de porosité.L’analyse porte sur la pertinence d’utiliser les coefficients de frottement ou de traînée calibrés pour l’écoulement avec le plus faible débit pour simuler des écoulements à fort débit et en particulier la transition de l’émergence à la submergence des obstacles.Ensuite, les obstacles seront représentés explicitement dans le cadre d’un modèle « Saint-Venant » bidimensionnel. La convergence en maillage est étudiée et une analyse comparative des résultats expérimentaux et simulés est menée. De plus,L’influence de la répartition géométrique des obstacles sur le profil vertical de la vitesse moyenne longitudinale est étudiée avec une modélisation 3D-LES utilisant Code_Saturne. Les résultats expérimentaux serviront de cas de référence pour la validation.Au terme de cette seconde partie de thèse, des recommandations seront émises pour modéliser de façon pertinente ces écoulements au regard d’objectifs opérationnels<br>According to the Ministry of Ecological and Solidarity Transition, floods are the main natural risk in France. As a result of climate change, extreme floods will become more frequent. People and property, such as housing and industrial installations, must therefore be protected against these floods for which data are very scarce or even non-existent. When moving from low to extreme flooding, the spatial extent of flooding in the floodplain varies greatly. The nature of the obstacles encountered varies: low vegetation, trees, houses... These hydraulic obstacles or macro-roughnesses can be emerged, or slightly submerged.The purpose of this thesis work is to analyze the dominant physical processes associated with extreme flood flows in the presence of emerged or slightly submerged obstacles. This thesis is organized in two parts: an experimental part and a numerical part.The experimental part concerns the exploration, in a laboratory channel, of the vertical structure of the velocity profile and the geometric effects related to the studied configuration representing an urbanized floodplain with immersion rates of (dollar symbol) D/h = 0.42, 0.93, 0.98(dollar symbol) and (dollar symbol)1.48(dollar symbol) ((dollar symbol) D(dollar symbol) being the water depth and (dollar symbol)h(dollar symbol) the obstacle height). ADV and PIV measurements of mean velocities and turbulent fluctuations have shown that flow properties change significantly depending on whether the obstacles are emerged or slightly submerged. The interactions between vortex detachment, the free surface, obstacles, and bottom roughness are studied.The numerical part analyses different types of modelling conventionally used to simulate flood events. The experimental case of the thesis serves as a reference.First, an analytical model based on the conservation of momentum of an elementary hydraulic volume allows considering different models of the overall flow resistance to obstacles in a uniform regime. The first simple model integrates the resistance to flow due to bottom friction and obstacles in a single "friction" type term. A second model divides the flow resistance into two parts: a bottom friction term and an obstacle resistance, represented by a drag coefficient. The obstruction to the flow is then represented by a porosity coefficient.The analysis focuses on the ability to use friction or drag coefficients calibrated for the lowest flow rates to simulate high flow rates, and in particular, the transition from emergent to submergent obstacle flows.Then, the obstacles are explicitly represented in a two-dimensional Shallow-Water model. Mesh convergence is studied and a comparative analysis of experimental and simulated results is conducted.Furthermore, the ingluence of the geometric distribution of obstacles on the vertical profile of the average longitudinal velocity is studied with 3D-LES model using Code_Saturne. The experimental results serve as a reference case for validation.Recommendations are made for how to model these flows for operational applications