Ecoulement surface libre Flujo superficie libre Barrage Consistómetro Profundidad Viscous fluids viscosity instruments Fluide visqueux Teoría Fluido viscoplástico Perte charge Mécanisme écoulement Coulée boue Rupture theory Instrumentación Ruptura Ultrasonido HEC-RAS flow mechanism Glissement Instrumentation Laminar flow Mecanismo escorrentía Viscoplasticité Fluide viscoplastique Etude laboratoire Viscosité Méthode ultrason ultrasonic methods dams laboratory studies Hydraulics Barrage Free surface flow Ecoulement turbulent, Modélisation numérique, Modélisation théorique, Lave torrentielle Presa Dams Slip Théorie Ecoulement laminaire Lave torrentielle Rupture Modelling Pressure drop Front onde channels rupture Precisión depth ; accuracy Chenal Consistomètre Canal Hydraulique Consistency meter Profondeur Précision Viscoplastic fluid Ruptures Viscosidad

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> L’eau et les inondations d’un fleuve ou d’un torrent

Au Nom d’Allah Le Miséricordieux le Très Miséricordieux

Crue de la Seine en 1910, Paris - © Bruno Bernier Les inondations d’un fleuve ou d’un torrent peuvent avoir des effets dévastateurs en son voisinage et créent actuellement un sujet de discussion entre chercheurs, agents publiques et bureaux d’études dans différents pays. Leur préoccupation actuelle incite à savoir dans quelle mesure les modèles numériques basés sur la formulation 1D et traditionnelle de Saint-Venant (utilisée dans les logiciels HEC-RAS de l’US Army, MAGE du Cemagref, MASCARET d’EDF et dans beaucoup d’autres) ainsi que les modèles basés sur son extension en 2D peuvent véritablement représenter les inondations des écoulements naturels dans lesquelles la section change sensiblement le long du cours d’eau.

Une préoccupation qu’on comprend bien étant donné la limite théorique et expérimentale, bien connue par tous les hydrauliciens, du modèle de Saint-Venant : c’est-à-dire dans le fait que l’approximation n’est vérifiable que pour les canaux prismatiques de section rectangulaire à faibles pentes, limitant ainsi toute extension arbitraire du modèle aux écoulements naturels. Pour une meilleure représentation du phénomène physique, les conditions réelles de l’écoulement doivent être donc assez proches des approximations qu’on réalise sur le modèle théorique. Par exemple, on sait actuellement que pour un cours d’eau de section plus ou moins régulière, dans les conditions normales d’écoulement (sans débordement de l’eau des berges, par exemple) la valeur de la pente limite au-dessous de laquelle l’approximation de Saint-Venant reste raisonnablement valide n’est pas fixe, elle dépend de la situation d’écoulement, c’est-à-dire notamment la nature et les conditions d’écoulement, c’est le cas pour un bon nombre de fleuves en écoulement graduellement varié mais l’approximation trouve ses limites dans le cas des torrents. Toute forme qui limite la validité de l’approximation à une certaine valeur de la pente serait donc une absurdité scientifique.

D’autre part, on sait, naturellement, que les ingénieurs dans les bureaux d’étude ainsi que les agents publiques ont besoin non seulement de codes de calculs stables qui convergent mais ils ont besoin aussi des résultats fiables qui représentent le mieux la complexité réelle des écoulements naturels. Ce souci est loin d’être partagé avec les professionnels de l’analyse et de la modélisation numérique dont le principal objectif, voire le seul objectif, est d’aboutir surtout à quelque chose qui marche sur la machine avec moins de beugues, éventuellement en croisant bien les doigts, c’est-à-dire au pif d’une manière non récurrente. Alors que le modèle théorique de base qu’ils utilisent manquerait une véritable représentation physique poussant ensuite le modélisateur à des interprétations des résultats obtenus le plus souvent d’une manière ridicule et absurde ou le poussant à inventer d’autres principes, d’origine également très absurde.

Le choix du modèle à utiliser apparait alors primordial et de base pour une bonne compréhension et meilleure modélisation des écoulements naturels, et d’une manière plus générale de tout phénomène naturel, sinon tout le travail qui suit sera qu’une perte de temps et une nouvelle voie d’égarement. Le modèle théorique doit obéir d’une part aux principes fondamentaux de la physique, d’autre part à l’expérience qui vient aussi pour limiter le champ d’application du modèle par association avec l’outil mathématique et la similitude. L’outil numérique ne devrait être envisagé donc qu’après la bonne compréhension physique et la bonne modélisation mathématique des mécanismes physiques responsables du phénomène.

Le retard relatif observé (par rapport aux autres disciplines scientifiques) de l’hydraulique d’une manière générale et l’hydraulique des rivières particulièrement, s’expliquent en grande partie aux bidouillages qui réalisent certains modélisateurs sur des modèles incomplets en introduisant souvent des constantes et des termes arbitraires n’ayant partiellement ou complétement aucun sens physique, dés fois suivant une sorte d’analogie avec d’autres phénomènes n’ayant en vérité rien à voir, mais le plus souvent ils utilisent des méthodes basées absolument sur le pifomètre ou sur les formules magiques. Les constantes utilisées sont ajustées, au plus d’après un seul lieu ou une seule expérience sur la sphère, puis ils proposent d’élargir le résultat à tout lieu même si celui-ci va se trouver dans l’autre extrémité du globe soumis à d’autres conditions différentes. Il serait donc l’heure à cette branche d’hydraulique d’oublier ses méthodes classiques basées sur le pifomètre et les "pifoteurs" pour s’intéresser à des choses de plus scientifiques et plus physiques, aux choses au niveau de l’être savant. D’autre part, la révolution numérique que notre époque perdure, le phénomène de mode puis la faiblesse de l’homme au gain facile engendrent de nos jours un manque de rigueur scientifique dans l’entreprise des projets à base absolument scientifique, se justifiant par le dire "pour être un bon conducteur d’une voiture on a pas nullement besoin d’apprendre la mécanique d’automobile". Ainsi, la qualité de l’ingénieur et du scientifique ont diminué considérablement en opposition avec leur quantité qui ne cessent d’augmenter. Le déséquilibre est macroscopique ouvrant les portes pour tout genre d’affaires malhonnêtes et trompeuses basées principalement sur les apparences, les intérêts, la publicité, le réseau et le marketing.

L’objectif de cette formation est de répondre à ces préoccupations d’une manière plus ou moins progressive. Nous fournissons d’abord une compréhension théorique et pratique des lois classiques et pédagogiques d’écoulement de l’eau dans les canaux prismatiques à faibles pentes, qu’il soit en régime permanent ou non permanent et avec ou sans structures hydrauliques (ponts, déversoirs, vannes, buses...).

Nous montrerons après les défauts et les imperfections des programmes basés sur la formulation 1D ou 2D, à travers des exemples simples, comme dans le cas d’un écoulement dans un convergent ou divergent ou l’écoulement de type vanne de profondeur, servant à titre illustratif seulement du logiciel gratuit HEC-RAS, d’une part pour le simple objectif visé et puisque, faute de mieux, celui-ci reste le logiciel le plus utilisé dans le monde, utilisé également comme outil pédagogique et marketing dans beaucoup d’universités et dans beaucoup d’écoles d’ingénieurs.

Pour remédier aux imperfections de tout logiciel basé sur le modèle 1D ou 2D de Saint-Venant, je présenterais ensuite une formulation inédite d’un nouveau modèle unidirectionnel qui tient compte des variations de la pente et de la section le long des cours d’eau. Le modèle est formel puis il est validé d’après les expériences.

Pour une perspective future, je présenterais une introduction à notre logiciel des écoulements à surface libre le plus général, Rhéohydro. Voici le support de la formation à consulter impérativement avant le début de toute formation  

Public concerné	Domaine d’intervention	Lieu	Durée	Tarifs
Cadres supérieurs en administration publique  Cadres supérieurs en bureaux d’études  Universitaires  Etudiants	Hydraulique Fluviale ou Maritime  Génie Civil  Génie Urbain  Hydrologie  Géologie		3 à 6 jours

> Autres formations

• >> Les coulées de boues et les laves torrentielles
• >> La caractérisation rhéométrique des fluides géologiques et industriels
• >> Présentation du Projet : Le Logiciel Rhéohydro des écoulements hydrauliques ou géologiques

> Dernières publications

• Rhéohydro, 2010  . "Hydraulique fluviale et torrentielle avec présentation et prise en mains des logiciels Hec-Ras, Arc-Gis et HecGeo-Ras".
• Article soumis pour publication le 19/04/2010 au Journal La Houille Blanche  . "Développement d’un modèle unidirectionnel pour un écoulement à surface libre et un canal non prismatique de section et de pente variable".

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