Écoulements à surface libre et problèmes inverses
Orateur : Pierre-André Garambois
INSA, Strasbourg
Résumé :
La compréhension et la simulation des processus de transport, de dispersion, des couplages énergétiques, dans les écoulements à surface libre des petites échelles à l’échelle planétaire est une base pour le développement de nouveaux modèles, paramétrisations et méthodes de prévision. De telles avancées bénéficieraient aux domaines allant de l’hydrologie globale à la gestion locale des ressources en eau et des sédiments, des morphologies côtières et fluviales, à la récupération d’énergie et aux procédés industriels. Cette présentation aborde plusieurs axes de recherche autour des écoulements à surface libre et des problèmes inverses, mettant en jeu des approches expérimentales, mathématiques et numériques (modèles de complexité échelonnées 1D Saint Venant, 2D Shallow water, 3D avec traitement d’interface), menées au sein de l’équipe MécaFlu du laboratoire ICUBE (Strasbourg) :
- Hydrodynamique fluviale - Modélisation, assimilation de données satellitaires. L’inversibilité de paramètres hydrauliques (conditions aux limites, frottement et bathymétrie) est étudiée dans le contexte de la future mission satellite SWOT (Surface Water and Ocean Topography, CNES/NASA) qui fournira notamment des mesures cartographiques des surfaces en eau continentales avec une répétitivité temporelle inédite à l’échelle globale. Le concept de cartographie d’identi abilité représentant la propagation d’ondes de crue et l’observabilité du phénomène dans un plan espace-temps est proposé. Ces cartes permettent, étant donné un motif spatio-temporel d’observation d’un signal hydrologique, de déterminer par exemple quelles portions d’un hydrogramme amont sont identifiables de manière fiable.
- Inondations urbaines - Expérimental et modélisation. La compréhension et la prévision des écoulements dans les réseaux ramifiés est investiguée à l’aide d’un pilote expérimental représentant un quartier à l’échelle 1/200 ainsi que des modélisations de complexité échelonnée. L’influence de la géométrie sur l’hydrodynamique est ainsi quantifiée, et en particulier celle d’une succession de carrefours (confluences/défluences) engendrant une combinaison de comportements non linéaires suivant les configurations hydrauliques. Des lois de frottement et de porosité équivalentes sont étudiées à l’aide de méthodes directes et inverses, de méthodes d’analyses de sensibilité, pour différentes densités d’observations en particulier près de zones de recirculation.
- Hydrodynamique (urbaine et fluviale) et transport solide - Expérimental et modélisation. Le transport turbulent de sédiments, couplé énergétiquement, est investigué dans le cas de géométries connues d’ouvrages de type bassin d’orage et en milieu naturel dans le cas de l’évolution morpho-sédimentaire des cours d’eau. L’effet de la géométrie d’un bassin d’orage sur la quantité de sédiments piégés est investiguée à l’aide d’un pilote expérimental et des modélisations 3D sont proposées. Par ailleurs l’évolution morpho-sédimentaire d’un cours d’eau est étudiée sur le terrain et des modélisations shallow water 1D et 2D avec évolution du lit sont également investiguées. L’influence des paramètres contrôlant l’érosion et le dépôt de sédiments est quantifiée à l’aide de méthodes d’analyse de sensibilité probabilistes.
Date et lieu : Mercredi 3 Mai à 11h, salle de séminaires IRPHE