MODELISATION D'UN AMENAGEMENT



Introduction

Nous avons pensé qu'il serait intéressant de voir si une modélisation numérique pouvait rendre compte de l'efficacité des aménagements de lutte contre le ruissellement. Par manque de temps, nous n'allons modéliser qu'un aménagement.

Le logiciel choisi est Télémac2D qui était alors pour nous un logiciel inconnu. Nous avons pensé que l'utiliser dans le cadre de notre BEI serait une bonne occasion de nous le rendre familier. Telemac2D est un code développé par EDF qui résout les équations de Saint-Venant 2D à surface libre et qui est surtout utilisé pour des études hydrauliques générales (bassin versant, crues, ...).

La première étape a été de choisir quel aménagement, parmi ceux énumérés dans la partie les moyens actuels de lutte, nous pouvions modéliser. Nous avons choisi d'étudier les banquettes allongées de versant. Cet aménagement est apparu comme le plus simple à considérer. Cependant, pour simplifier encore plus l'aménagement, nous n'avons modélisé que le fossé de la banquette pour essayer de voir la quantité d'eau que le fossé pouvait retenir. Le fossé n'est pas considéré comme pouvant déverser en aval mais peut évacuer l'eau sur les cotés.

La deuxième étape du travail sur Telemac a été de générer un domaine se rapprochant de la réalité. Ceci a été réalisé grâce au mailleur de Telemac : Matisse.

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Géométrie et maillage

Géométrie
Nous avons choisi de considérer une parcelle rectangulaire de 80m de longueur, de 50m de largeur et avec une pente de 10%. La banquette est implantée en aval de la parcelle, sur toute sa longueur et sur une largeur de 1m.

On observe la parcelle en vue de dessus

.Le dégradé de couleur indique que le haut de la parcelle est à droite (couleur bleue) et le bas est à gauche (couleur rouge)

profil en long de la parcelle : on visualise le fossé de la banquette à l'aval de la parcelle.

Maillage

Le maillage a été construit avec le mailleur de Telemac, Matisse. C'est un maillage non structuré de 8548 noeuds généré avec deux critères distincts de tailles de mailles : le maillage est plus raffiné au niveau du fossé.


Conditions limites

Nous avons crée trois parois liquides et trois parois solides :

      Entrée : On considère un volume d'eau entrant en amont de la parcelle et sur toute sa longueur (simulation d'une pluie + volume d'eau apporté par le ruissellement en provenance des parcelles en amont). On impose un débit constant de 1m3/s. La hauteur initiale de la lame d'eau est de 5cm.

      Sortie 1 et 2 : On considère que l'eau ne peut sortir que par ces deux sorties. On impose aucune condition.

      Paroi 1, 2 et 3 : limites de la parcelle. Aucune eau ne peut sortir.

Pour modéliser la rugosité importante de la parcelle, on choisit un coefficient de Strickler égal à 10. On considère la prise en compte par le logiciel de bancs découvrants, c'est à dire que certaines parties de la parcelle peuvent etre à sec.

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résultats

Nous avons fait une simulation sur 200s. Nous pouvons faire différentes remarques sur les résultats obtenus :

Tout d'abord, fait curieux, nous remarquons que l'eau prend des directions préferentielles au lieu de couler uniformément le long de la parcelle, ce à quoi on s'attendait. En fait cela n'est pas du tout genant. En effet, l'écoulement de l'eau sur un champ n'est pas uniforme à cause des mottes de terre. Ainsi, on se rapproche plus de la réalité.

En traçant la ligne de la surface libre par exemple à l'entrée de la parcelle, on remarque bien que l'eau ne recouvre pas uniformément la parcelle.


En traçant l'ensemble des vecteurs vitesse à t=200s, on remarque que la vitesse d'écoulement de l'eau n'est pas uniforme sur toute la parcelle (gradient de couleur : plus la couleur est bleue, plus la vitesse est petite). On observe bien que l'eau prend certaines directions préférentielles. Sans le vouloir, on s'est donc rapproché de la réalité.

Nous avons tracé la ligne d'eau pour différents temps:

On remarque que très rapidement, au bout de seulement 10s, le fossé de la banquette est immergé. Etant donné que le fossé ne peut pas déverser, l'eau reste bloqué et le niveau monte au fur et à mesure de la simulation, la quantité d'eau évacuée par les sorties 1 et 2 étant moins importante que la quantité d'eau entrant.
Le fossé que nous avons considéré ici est en fait beaucoup trop petit pour la quantité d'eau que nous faisons entrer dans la parcelle. Il aurait probablement fallu considérer un fossé d'environ 3m de large, un peu plus profond (~70cm) et plus relevé à l'aval pour retenir en peu plus d'eau.

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Critiques de la modélisation et conclusion

Validité du modèle

Intérêt du modèle

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