1D–2D coupling for river flow modeling - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Comptes Rendus Mécanique Année : 2011

1D–2D coupling for river flow modeling

Résumé

1D-2D coupling for river ow modeling. A shallow water-based model for river-oodplain interaction (SW12D for Shallow Water 1D-2D) is presented. The main channel and oodplain are discretized using 1D and 2D elements respectively. The proposed model provides an improved description of hydraulic phenomena over existing models by (i) including lateral momentum transfer between the main channel and the oodplain, (ii) taking the 2D nature of the ow into account within the 1D elements that describe the main channel. This allows for a better description of phenomena such as head losses due to channel bends and meanders, and meander shortcuts during oods. To cite this article: P. Finaud-Guyot, C. Delenne, V. Guinot, C. Llovel, C. R. Mecanique 333 (2005). Résumé Couplage 1D-2D pour la modélisation des inondations uviales. Un modèle basé sur les équations de Saint-Venant en eau peu profonde (SW12D pour Shallow Water 1D-2D) est présenté. Le lit mineur et le lit majeur sont discrétisés avec des mailles 1D et 2D respectivement. Le modèle proposé apporte une meilleure description (en comparaison aux modèles existants) des phénomènes hydrauliques en (i) incluant un transfert de quantité de mouvement latérale entre les lits mineur et majeur, (ii) prenant en compte la nature 2D des écoulements dans les mailles 1D qui représentent le lit mineur. Cela permet une meilleure description des phénomènes tels que les pertes de charge dues aux coudes et méandres et tels que les court-circuits de meandres pendant les inondations. Pour citer cet article : P. Finaud-Guyot, C. Delenne, V. Guinot, C. Llovel, C. R. Mecanique 333 (2005). Version française abrégée ves —ppro™hes unidimensionnelles ont prouvé leur e0™—™ité d—ns l— modélis—tion des é™oulements)uE vi—uxD t—nt que ™euxE™i restent glo˜—lement —lignés —ve™ l9—xe du ™ours d9e—uF vors de ™ruesD ™ette —pE proxim—tion ne peut génér—lement plus être f—ite et des modèles à ™—siers ou en deux dimensions sont utilisésF gepend—ntD d—ns le premier ™—sD les tr—nsferts de qu—ntité de mouvementD essentiels à l— ˜onne représent—tion des phénomènes tels que les ™ourtE™ir™uits de mé—ndresD sont négligésF in deux dimensionsD un m—ill—ge pré™is du lit de l— rivière est né™ess—ire pour ™orre™tement prendre en ™ompte l— topogr—phieF ve m—ill—ge pro™he du lit de l— rivière doit don™ ég—lement être ™omposé de ™ellules de t—ille réduite et le p—s de temps de simul—tion doit être réduit en ™onséquen™e pour —ssurer l— st—˜ilité du s™hém— numériqueF …ne —ppro™he —ltern—tive ™onsiste à ™oupler les modèles Ih et PhF gepend—ntD les ™oupl—ges exist—nts ne sont génér—lement p—s s—tisf—is—ntsD puisque seuls les tr—nsferts de m—sse sont pris en ™ompte néglige—nt ™eux de qu—ntité de mouvementF h—ns l9—ppro™he proposéeD le ™oupl—ge est ré—lisé en in™lu—nt le modèle Ih d—ns un modèle Ph X ™h—que m—ille Ih du lit mineur de l— rivière est intégrée d—ns une m—ille Ph de l— pl—ine d9inond—tionF ge form—lisme permet une rédu™tion import—nte du nom˜re de m—illes en ™omp—r—ison d9un m—ill—ge ™l—ssique PhD et p—r ™onséquentD une rédu™tion du temps de ™—l™ulF ves équ—tions de ƒ—intE†en—ntD ét—˜lies pour ™h—que modèleD sont modi(ées pour prendre en ™ompte les tr—nsferts de m—sse et de qu—ntité de mouvement entre les modèlesF v— représent—tion des pertes de ™h—rges liées à l— sinuosité du ™ours d9e—u —insi que des phénomènes de ™ourtE™ir™uit de mé—ndres est —lors possi˜leF €lusieurs séries de mesures expériment—les ont été ré—lisées et ™omp—rées —ux résult—ts issus de l— simul—tion numérique —ve™ le ™ode ™ouplé IhEPh @ƒ‡IPhA et un ™ode Ph ™l—ssique @ƒ‡PhAF ves résult—ts produits p—r ƒ‡IPh sont plus en —déqu—tion —ve™ les mesures que ™eux de ƒ‡PhF in outreD les temps de ™—l™ul sont réduits d9un f—™teur IDS à VH selon les ™on(gur—tions simuléesF
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hal-01196927 , version 1 (10-09-2015)

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Citer

Pascal Finaud-Guyot, Carole Delenne, Vincent Guinot, Cécile Llovel. 1D–2D coupling for river flow modeling. Comptes Rendus Mécanique, 2011, 339 (4), pp.226-234. ⟨10.1016/j.crme.2011.02.001⟩. ⟨hal-01196927⟩
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