Géométrie et conditions limites

Réalisation de la géométrie

La réalisation de la géométrie est composé de l'implémentation :

  • des profils en travers représentatifs du Vair
  • des différents ouvrages transversaux (passerelle, seuil et pont)

Implémentation des profils en travers :

Compte tenu du fait que nous disposions de trois sources de données pour la réalisation de ces profils, cette tâche a consisté à homogénéiser ces données sous un même format au moyen du logiciel ArcGis. L'ensemble des profils disponibles a ainsi pu être traduit sous la forme d'un fichier .xyz importable sous Hec-Ras, en utilisant les fonctions de géoréférencement du logiciel. 

Ces profils ont ensuite été complétés en ajoutant des points manuellement, issus du modèle numérique de terrain afin de couvrir la totalité de la zone inondable. D'autres profils ont été interpolés linéairement en respectant une distance maximale de 20m entre chacun, à partir des profils mesurés, pour compléter la géométrie.

Figure 3.13 : Implémentation des profils en travers mesurés et interpolés

Implémentation des ouvrages :

Les ouvrages en travers (passerelle, seuil et pont) ont été caractérisés sous Hec-Ras à partir des documents techniques disponibles. 

  • La passerelle​

​Elle repose sur 9 piles de forme ovale. La perte de charge qu'elles ocasionnent a été paramétrée lors du calage.

Figure 3.14 : Profil de la passerelle implémenté sous Hec-Ras

  • Le seuil

Le seuil est composé d'un ouvrage maçonné assez irrégulier et assimilable à un seuil épais équipé d'une vanne mince fixe calée à la cote NGF 294,13 m.

Figure 3.15 : Profil du seuil implémenté sous Hec-Ras

 

  • Le pont 

Figure 3.16 : Profil du pont implémenté sous Hec-Ras

Afin de prendre en compte les effets de contraction et d'expansion liés aux effets des talus routiers, le manuel d'utilisation préconise l'utilisation de deux profils en travers en amont et deux en aval du pont à des distances spécifiques, comme décrit sur la figure ci-dessous.

Figure 3.17 : Placement des profils en amont en en aval du pont. Source : Hec-Ras User Guide

 

Deux d'entre eux doivent être situé en amont et en aval immédiat de l'emprise du pont. Les deux autres profils sont implantés à des distances qui sont déterminées en fonction:

  • de la largeur de la section d'écoulement sous le pont (19,50 m) et de la largeur  de la plaine inondable (90 m),
  • des coefficients de Strickler du lit mineur (environ 25 m1/3.s-1) et de la plaine inondable (entre 10 et 15 m1/3​.s-1) - ces valeurs utilisées sont issues de la littérature et feront l'objet d'un calage plus fin dans la suite de l'étude-,
  • de la pente locale du fond (6.10-4 m/m).

A partir de la méthodologie de détermination des distances entre le pont et le profil aval à prendre en considération, la distances de 70 m a été retenue. Concernant le profil amont la distance préconisée peut être estimée à une fois la largeur de la section d'écoulement soit environ 20 m.

 



 

Conditions aux limites 

Sous l'hypothèse d'écoulement fluvial, les conditions limites imposées pour la résolution du calcul hydraulique sont :

  • un débit en entrée,
  • une hauteur imposée en aval.

Pour les conditions en entrée, les débits disponibles ont été présentés dans la partie I.

Pour les conditions aux limites aval, il n'existe pas de section de contrôle en aval du site permettant d'établir une courbe de tarage fiable en dehors de la station de jaugeage de Soulosses-sous-Saint-Elophe située à environ 6 km en aval d'Harchéchamp. Ne disposant pas de données suffisantes pour réaliser une géométrie entre Harchéchamp et Soulosse, le choix a été fait d'établir une courbe de tarage en aval du site sous l'hypothèse d'écoulement d'uniforme. Cette hypothèse peut se justifier en particulier par une certaine régularité de la section d'écoulement en aval du pont d'Harchéchamp et par la régularité de la pente du fond, observées sur les données disponibles.

Plusieurs courbes de tarage ont été réalisées en modélisant les écoulements en régime normal sur un tronçon de 600 m en aval immédiat de la zone d'étude et ce pour différentes gammes de coefficients de Strickler couramment utilisés dans la modélisation hydraulique en rivière. On observe sur le graphique ci-dessous une sensibilité assez importante des résultats à la variation des coefficients de Strickler, pouvant générer une variation de la hauteur d'eau en amont jusqu'à 0.5m pour un débit centennal.

Figure 3.18 : Courbe de tarage construite en aval du tronçon étudié sous hypothèse d'un écoulement uniforme

Afin d'étudier l'influence de cette condition limite aval sur la modélisation des écoulements sur la zone d'étude, les trois courbes de tarage ont été testées pour un débit décennal (94 m3/s) et des valeurs de coefficient de Strickler de 25 en lit mineur et 15 en lit majeur. Il s'en suit que l'influence de cette condition aval se fait effectivement ressentir sur la cote de la ligne d'eau. Cependant la limite de la zone d'influence reste localisée en aval du pont sans influencer les résultats au niveau des habitations.

 

Figure 3.19 : Etude de sensibilité à la condition limite aval