Influence des interfaces dans les processus d’inondations en ville Antoine Chiaverini Directeur de thèse: André Paquier Co-encadrant: Sébastien Proust Emmanuel Mignot (INSA) Journée des Doctorants du GIS HED2 8 Juin 2016 Antoine.chiaverini@irstea.fr

Sommaire Contexte général Contexte scientifique Plan de la thèse -Inondation en ville : une tendance à la hausse -Directive Européenne 2007 Contexte scientifique -Modélisation hydraulique 2D -Traitement des bâtiments Plan de la thèse -Partie expérimentale : MURI -Partie numérique : RUBAR20 -Application cas de terrain : Besançon

Contexte général Inondation juin 2016 Notion de risque: -4 morts, 23 blessés -20 000 personnes évacuées -Entre 600 millions et 2 milliards d’euros de dégâts Notion de risque:

Contexte général = x risk hazard Inondations urbaines: Une tendance à la hausse (Nirupama and Simonovic, 2007) 66% 54% 30% risk = x hazard vulnerability

Contexte général Les villes doivent s’adapter aux inondations qui paraissent inévitables Adapter les villes aux inondations = mieux comprendre les impacts

Contexte général Directive Européenne de 2007/60/CE -Évaluation préliminaire des risques d’inondation - (EPRI) -Identification des territoires à risque important d’inondation (TRI) -Réalisation des cartographies des risques d’inondation sur les TRI     -Plan de Gestion des Risques d'Inondation (PGRI)

Contexte scientifique Modélisation d’inondation: Modèle Hydraulique

Contexte scientifique Modèle hydraulique mécaniste 2D: Information précise (relatif au maillage) On privilégie deux dimensions d’espaces On calcule des quantités moyennes sur la verticale dans chacune des mailles Temps de calcul assez long Couteux en données d’entrées

Contexte scientifique Modèle hydraulique mécaniste 2D en milieu urbain: Besoin de données supplémentaires: - Topographie des rues (trottoirs) et des bâtiments - Prise en compte du mobilier urbain (voitures, barrières…) - Plan du réseau d’évacuation d’eau de pluie (avaloirs) - Maillage assez fin (plusieurs mailles par rues) => Augmentation temps de calcul

Contexte scientifique Modèle hydraulique mécaniste 2D en milieu urbain: Hypothèses simplificatrices sur le traitement des bâtiments: Schubert, J. E. and B. F. Sanders (2012). BR: Le coefficient de frottement des mailles des bâtiments est augmenté 𝑛 𝐵 = 0,3𝑚 −1/3 𝑠 BB: les bâtiments sont intégrés dans la topographie BH: Les mailles des bâtiments sont supprimées BP: Un coefficient de porosité et de force de trainée est appliqué aux mailles des bâtiments

Contexte scientifique Modèle hydraulique mécaniste 2D en milieu urbain: Hypothèses simplificatrices sur le traitement des bâtiments: en laboratoire Bloc fermés => imperméables Projet IMPACT, Testa 2007 (Smith et al, 2012) 

Objectifs de la thèse Sujet : Influence des interfaces dans les processus d’inondations en ville Objectifs: Observer, étudier et quantifier les différences blocs fermés/blocs ouverts -Localement: modification de la hauteur d’eau et de la vitesse -Globalement: répartition des débits aval -Tester différentes géométries de bloc sur MURI et sur RUBAR20 -Identifier des géométries de bloc dit « à risques » -Proposer une méthodologie pour prendre en compte les blocs « à risques »

Objectifs de la thèse H Modélisation urbaine classique: Blocs urbains fermés pente H h=0,3m V=0,5m/s

Objectifs de la thèse MURI H Modélisation urbaine de la thèse: Blocs urbains ouverts pente H h=0,7m V=0,7m

Partie expérimentale Maquette Urbaine pour étudier les Risques d’Inondation Dimensions: Longueur = 6m Largeur = 4m Hauteur (plateau)= 1m40 Vue 3D, SPRETEC 2016

Partie expérimentale MURI Pente longitudinale et transversale réglables de 0 à 5 %

Partie expérimentale MURI: configuration initiale - 6 entrées et 6 sorties (débits de 0 à 50L/s) - Largeur de rue = 15 cm - Blocs centraux = 156 * 96 cm - Échelle 1/50ème => (80*40m) - Blocs centraux avec cours intérieur

Partie expérimentale MURI: blocs ouverts Variables: - Pente - Débit - Nombre d’entrées/sorties - Dimension ouverture de bloc Effet local: - Vitesse mesurée à l’ADV Hauteur d’eau mesurée à la sonde à ultrason Effet global: Répartition des débits de sorties mesurée grâce aux débitmètres

Partie numérique Rubar 20: Code de calcul numérique résolvant les équations de Saint-Venant bidimensionnelles

Partie application cas de terrain Besançon: Crue centennale de 1910

Merci pour votre attention

Rubar 20 RÉSOLUTION NUMÉRIQUE -Le code de calcul utilise la méthode des volumes finis appliquée à un maillage constitué de quadrilatères et de triangles. -À chaque pas de temps, pour calculer les flux entrants et sortants de chaque maille, est résolu un problème de Riemann dans la direction normale à l'arête. -On résout d'abord le problème homogène pour les 3 équations dans cette direction, équations mises sous forme conservative puis on ajoute les termes du second membre où on retrouvera le terme de gravité, les frottements, etc.