2/ Modèle utilisé

L'objectif de ce volet hydraulique est d'analyser les limites du champ d'inondation et les conditions d'écoulement de la Corrèze au droit de notre secteur d'étude pour les crues décennales, trentennales, cinquantennales et centennales ainsi que pour la crue de référence.

Dans cette partie nous allons définir le modèle que nous avons utilisé : logiciel, profils utilisés, conditions limites...

Cette page s'organise suivant le plan suivant:

  1. Description du logiciel
  2. Géométrie du cours d'eau
  3. Rugosité
  4. Définition des levées
  5. Définition d'objet d'obstruction
  6. Condition d'entrée: crues modélisées
  7. Condition aval

 

1/ Description du logiciel

Le calcul des lignes d'eau est réalisé par la mise en œuvre du modèle unidimensionnel, HEC-RAS 3.1.3 (Hydrologic Engeneering Center's River Analysis System). Ce code de calcul a été développé par la cellule hydrologique de l'US Army Corps of Engineers (USA).

Sa finalité est de modéliser les écoulements en régime permanent, rapidement ou graduellement variés en prenant en compte

  • des écoulements en régime fluvial ou torrentiel,
  • des écoulements noyés ou dénoyés sur les seuils et déversoirs,
  • le franchissement d'ouvrages de traversée,
  • les pertes de charge singulières.
  • les calculs sont conduits en considérant des conditions normales d'écoulement; l'hypothèse de formation d'embâcles n'est donc pas retenue.

Les données utilisées sont:

  • les profils en travers des lits mineurs et majeurs des cours d'eau modélisés
  • le levé des ouvrages et des seuils jalonnant les cours d'eau,
  • la reconnaissance des berges, des lits mineurs et majeurs, permettant d'estimer les coefficients de rugosité nécessaires à la caractérisation et à la modélisation des écoulements.

 

2/Géométrie du cours d'eau

La géométrie du cours d'eau est définie par différents profils en travers ainsi que par la pente moyenne de la Corrèze i = 1.98 0/00.

Chaque profil en travers est défini par des relevés de points effectués en lit mineur, moyen et majeur du cours d'eau ainsi que par les distances inter-profils.

Sur le secteur d'étude que nous voulons étudier, la Corrèze couvre un linéaire de 5 km, dont 1.7km dans le secteur 1. Au total, la géométrie du cours d'eau est définie par 23 profils en travers dans le secteur 1 et 9 dans le secteur 2.

Situation des profils en travers modélisé (Source : Fond = IGN; HEC-RAS)

Pour effectuer ce projet, nous avons utilisé les documents fournis par Epidor, dans lesquelles nous avons obtenu les 14 profils en travers du secteur 1.

Il est important de souligner le fait que pour effectuer notre modélisation du cours d'eau sur les deux secteurs, nous avons du effectuer des hypothèses et extrapoler les profils en travers du secteur 1. En effet, n'ayant pas de données sur la géométrie du cours d'eau dans le secteur 2 (zone aval au Pont de Buy), et voulant modéliser cette zone, nous avons décidé d'extrapoler les profils en travers que nous avions obtenu dans le secteur 1.

Nous avons émis les hypothèses suivantes:

  • Conservation de la pente du cours d'eau. La pente du cours d'eau a été calculée par les profils en travers du secteur 1 et par les données IGN au niveau de Brive. Dans les deux cas nous obtenons une pente de 0,00198 m/m.
  • Conservation de la forme du lit mineur : nous avons utilisé la même géométrie du lit mineur dans tous les profils en travers.

Grâce à ces hypothèses et à nos observations sur le terrain lors de notre visite à Brive, nous avons pu « définir » 9 profils en travers qui nous permettent de modéliser la zone allant du pont de Buy au pont de Gaubre.

Il est important de noter que nous avons nous même réalisé ces profils à partir des photographies prises sur le terrain ainsi que des différents relevés ou cartes à notre disposition. Cependant, du fait de l'absence d'études topographiques précises, ces profils ne sont qu'une estimation et ne peuvent refléter totalement la réalité du terrain. Dans le but qu'il n'y ait pas trop d'espacement entre chaque profil pour que la précision des calculs soit suffisante, ceux-ci ont été tracés avec un intervalle de plus ou moins 400 mètres, ce qui aboutit à un total de 9 profils sur la zone considérée. Nous avons volontairement décidé de ne pas multiplier les profils dans cette zone, afin de ne pas avoir des profils trop imprécis.

Par conséquent notre modélisation ne peut refléter totalement la réalité. Il s'agit d'une représentation schématique du champ d'inondation et permet de servir de base au travail que nous devons effectuer dans le cadre de notre projet.

Les profils en travers utilisés sont définis comme suivant:

Dénomination et distance inter-profils des profils utilisés dans le modèle de calcul

Pour obtenir une visualisation des profils en travers sur les deux secteurs, veuillez cliquer sur le lien suivant :

 

L'intégration de la géométrie du cours d'eau se fait directement à l'intérieur du logiciel HEC-RAS. Il est nécessaire dans un premier temps de créer un « bief (reach) » pour pouvoir créer une rivière.

La création de la géométrie du cours d'eau s'effectue ensuite par la définition de profils en travers le long du cours d'eau. Pour chaque profil en travers, il est nécessaire de créer une nouvelle « cross section » dans laquelle on peut définir la géométrie de la section avec les couples de valeurs « Station-Elevation »issus des relevés topographiques, ainsi que la distance par rapport à la section située à l'aval de celle-ci (« Downstream Reach Length »).

Après avoir rentré les profils en travers du cours d'eau, il est nécessaire de définir les abscisses de la limite du lit mineur (« Main channels Bank Stations » ainsi que les valeurs du coefficient de rugosité de Manning associés à chaque berge (rive gauche, rive droite, lit mineur).

Paramétrage d'un profil en travers

Remarques :

 

  • Pour effectuer les calculs et trouver des solutions convergentes, le logiciel a besoin d'un espacement limité entre les sections. Ayant dans le secteur 2 de grandes distances entre les profils, nous avons exploité dans un second temps l'option d'interpolation des profils en travers, en faisant en sorte d'avoir un profil en travers tous les 50 mètres.

Interpolation à 50 m des profils en travers le long de la zone d'étude

 

  • HEC-RAS permet de prendre en compte les irrégularités des sections. Il est par exemple possible de modéliser les ponts et ainsi le rétrécissement de la rivière. Cependant n'ayant pas de relevés de profils en travers au niveau de ses structures, nous n'avons pas pu modéliser ces singularités.

(revenir en haut de la page)

 

3/ Rugosité

Une des principales difficultés du calcul auxquels nous nous sommes confrontés réside dans la détermination du coefficient de rugosité Ks (coefficient de Strickler).

Les coefficients de Strickler du cours d'eau étudié ont été estimés à partir des observations du lit et des berges lors d'une reconnaissance de terrain.

Coefficients de Stricker (ou Manning) utilisés lors de l'étude

Le coefficient de Manning et de Strickler retenu pour la zone urbanisée intègre dans sa valeur les obstacles tels que des haies, arbres, maisons et clôtures que l'on peut rencontrer dans ce secteur.

(revenir en haut de la page)

 

4/ Définition des levées

Par défaut, HEC-RAS utilise toute la largeur du profil pour faire passer le débit. Ainsi nous obtenons par exemple des zones inondées de part et d'autre des digues alors que la hauteur dans le lit n'a pas dépassé la hauteur des digues.

Le logiciel HEC-RAS permet de créer des points de levées qui définissent la hauteur d'eau que doit atteindre la ligne d'eau dans le cours d'eau principal avant de remplir les zones situées de part et d'autres des remontés du sol.

L'exemple suivant du profil 11 illustre bien l'importance de la création de points de levées.

P11 sans mise en place de levées (HEC-RAS)

P11 avec mise en place de levées (HEC-RAS)

(revenir en haut de la page)

 

5/ Définition d'objet d'obstruction

Le logiciel HEC-RAS permet aussi de créer des zones d'obstructions. Une zone d'obstruction permet de définir une zone d'écoulement bloquée en permanence et qui entraîne une diminution de la section d'écoulement et une augmentation du périmètre mouillé lorsque l'eau vient en contact avec celle-ci. Elle permet en particulier de définir l'emplacement de pavillons ou de maisons situés le long du profil en travers.
La définition d'objet d'obstruction peut être intéressante dans le cadre de notre étude, la Corrèze étant bordée par la ville et permet de réaliser un modèle plus réaliste.

N'ayant pas le fond cadastral de notre zone d'étude, il nous est difficile de définir clairement les zones d'obstruction pour chaque profil en travers. Cependant nous avons effectué notre modélisation dans le cas de non obstruction et dans le cas de zone d'obstruction au niveau du profil 4 qui correspond à la zone où se situe l'entreprise ALLARD.

Usine Allard (Source : Site Web Allard)

Cette usine longe la Corrèze et se situe sur le profil P4. Nous avons alors créé le profil suivant:

Profil 4 avec l'entreprise "Allard" modélisée par l'outil "obstruction" (Réalisé sous HEC-RAS)

 

 

6/ Condition d'entrée : Crues modélisées

Six types de débits ont été modélisés. Nous avons choisi de modéliser les débits d'occurrence 10, 30, 50 et 100 ans, ainsi que le débit représentant la crue de référence ainsi nous pouvons voir l'influence des débits sur les zones inondables, ainsi que les zones à risque dans la ville de Brive.

Les débits d'occurrence 10, 30, 50 et 100 ans retenus sont ceux obtenus grâce à l'analyse statistique des débits maximaux instantanés. En effet, les débits instantanés étant plus importants que les débits moyens, nous avons préféré prendre en compte les cas extrêmes.

Pour la modélisation de la crue extrême, nous avons utilisé les données obtenues dans les diverses études réalisées sur la ville de Brive. A travers ces études, nous avons pu obtenir deux débits différents pour la même crue : soit 805 m3/s et 850 m3/s. Nous avons donc décidé de modéliser les deux débits par mesure de sécurité.

Q10 = 350 m3/s
Q30 = 468 m3/s
Q50 = 528 m3/s
Q100 = 614 m3/s
Q1960(PPR) = 805 m3/s
Q1960(PAPI) = 85O m3/s

Remarque:

Il est important de noter que nous apporterons une importance particulière aux débits d'occurrence trentennalle et de la crue de 1960 et cela pour les raisons suivantes :

  • Débit de la crue de référence : ce débit correspond au débit de la plus grande crue connue, soit celle de 1960. Il s'agit dont de la plus haute hauteur d'eau connue ce qui permet d'utiliser ce cas comme étant le cas extrême dans notre simulation.
  • Débit d'occurrence trentennalle : Le raisonnement est mené pour cette occurrence car celle-ci est une valeur fréquemment adoptée par les services techniques des communes de brive et Malemort pour dimensionner les ouvrages. En particulier, les digues construites sur le bord de la Corrèze au niveau de Brive-a-Gaillarde ont été conçues en vue de la protection d'une crue trentennale.

 

 

7/ Condition aval


Plusieurs types de conditions aux limites peuvent être définis. Lors de la modélisation de la Corrèze, nous avons posé la condition normale aval d'écoulement avec une pente moyenne de :

S=0,00198 m/m

 

 

(revenir en haut de la page)

 


 

Secteur étudié                                                Etude Stationnaire

 


 

Retour au sommaire général