Runoff hazard assessment in urban environment: strategies for high resolution topographic data use in 2D hydraulic modelling - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue TSM. Techniques Sciences Méthodes – Génie urbain, génie rural Année : 2015

Runoff hazard assessment in urban environment: strategies for high resolution topographic data use in 2D hydraulic modelling

Ruissellement de surface en milieu urbain : stratégies d’intégration de données topographiques haute résolution en modélisation hydraulique 2D

Résumé

This paper presents two studies modelling extreme runoff flood events over densely urbanized areas using High Resolution (HR) topographic data set with commercial codes. These standard codes solve 2D Shallow Water Equations (2D SWEs). Models of the presented studies are created using two different HR topographic dataset : LiDAR and Photo-interpreted data, at two different scales, with different spatial discretization strategies. This paper enhances the advantages and problems which arise from these “big data” integration within standard modelling tools. Strategies elaborated for HR topographic data optimal use with such type of codes are explained and put to the test. Feasibility of HR data use for flood hazard assessment is confirmed and feedback regarding added value and limits of this practice are given. It is put to the light here, that pretreatment step shows dissimilar advantages and limitations depending on the use of LiDAR or photo-interpreted dataset. After sensitivity analysis, LiDAR data can be resampled for a better ease of use. A reminder is given regarding non-automatisation problem of elevated flow blocking structures (bridges, elevated motorways…) with LiDAR data. Photo-interpreted data set allows to integrate tin above ground elements (road gutter, sidewalks, walls…) in the hydraulic model. Over few square kilometers areas, structured grid use seems to be more relevant, allowing to save engineer time for mesh generat ion even though computational time might not be optimal with this type of meshing approach.
Cet article présente deux études simulant numériquement des scénarios de ruissellement intense sur des zones urbanisées ou industrielles, en uti lisant des jeux de données topographiques haute résolution (HR). Ces travaux de modélisation re posent sur des codes de calculs d’hydraulique à surface libre standard, basés sur la résolution bidimensionnelle du système d’équations de Saint-Venant. Les modèles ont été créés avec deux jeux de données topographiques HR différents : LiDAR et photointerprétée; à des échelles différentes et avec des stratégies de discrétisation spatiales différentes. L’article soulève les problématiques liées à l’intégration de ces « big data » dans les outils de calculs traditionnellement utilisés en ingénierie d’étude et présente des stratégies d’intégration optimisées de ces données dans les modèles hydrauliques. La faisabilité de la mise en oeuvre de telles approches est confirmée. Par ailleurs, la plus-value de l’intégration de ces données topographiques HR est rappelée et les limites de sa faisabilité sont mises en avant. Un retour d’expérience issu de ces deux études permet de faire ressortir une série de remarques généralisables. Ainsi, les phases de prétraitement de la donnée topographique HR ne présentent pas les mêmes avantages et inconvénients selon que l’on travaille avec une donnée LiDAR ou photo-interprétée. Après analyse de sensibilité, la donnée LiDAR peut être dégradée pour une utilisation facilitée. La donnée photo-interprétée, quant à elle, permet d’intégrer les éléments fins du sur-sol (trottoirs, caniveaux, etc.). La problématique de prétraitement manuel non automatisable de la donnée LiDAR pour enlever les éléments bloquants les écoulements (ponts et voies surélevés, etc.) est rappelée. Sur une emprise d’étude restreinte à quelques km2, l’emploi d’un maillage de type structuré, même s’il nécessite un temps de calcul plus important, apparaît pertinent pour modéliser les écoulements en tenant compte de données HR et permet un gain de temps ingénieur significatif lors de la génération du maillage.
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Dates et versions

hal-04215647 , version 1 (22-09-2023)

Identifiants

Citer

M. Abily, C. Scarceriaux, Claire-Marie Duluc. Runoff hazard assessment in urban environment: strategies for high resolution topographic data use in 2D hydraulic modelling. TSM. Techniques Sciences Méthodes – Génie urbain, génie rural, 2015, 5, pp.31-46. ⟨10.1051/tsm/201505031⟩. ⟨hal-04215647⟩
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