Ecoulements non-uniformes en lits composés : effets de variations de la largeur du lit majeur

= Non-uniform flows in compound channels: effects of flood plain width variations

• Auteur / Autrice : Sébastien Proust
• Direction : Robert J. Morel, Yves Zech
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Impulsion (mécanique)

Simulation par ordinateur

Transfert de masse

Turbulence

Plaines inondables

Inondations

Mécanique des fluides

Résumé

La modélisation des inondations se heurte à plusieurs difficultés dès lors qu'interviennent des débordements de l'écoulement du lit mineur dans les lits majeurs contigus. Les écoulements '' en lit composé '' sont alors caractérisés par une interaction turbulente entre l'écoulement du lit mineur et celui du lit majeur, mais aussi par des transferts de masse entre lits lorsque la largeur du lit majeur varie. La thèse s'intéresse aux modélisations expérimentale et numérique de ces écoulements non-uniformes. De nouvelles configurations sont explorées : convergence brusque ou divergence linéaire de la plaine d'inondation, épi type '' remblai routier '' dans le lit majeur. En plus de simulations numériques 1D et 2D conventionnelles, une nouvelle modélisation est présentée : nommée '' Méthode 1D par lit '', elle individualise la dynamique de l'écoulement dans chacun des lits et donne des résultats satisfaisants en terme de niveau d'eau et de débit dans le lit majeur, dans huit géométries testées.

Flooding rivers usually present transition reaches where the floodplain width can significantly vary. The present work focuses on both physical and numerical modeling of over bank flows in such configurations. A particular attention is paid to flows in the flood plain. These flows are characterized by turbulent exchanges due to the velocity gradient between flows in the main channel and the floodplain, and by severe mass transfer and associated momentum exchange between the subsections. New experiments are carried out in non-prismatic compound channel flumes: flows in abrupt contraction of the flood plain, enlarging flood plains, flow in the vicinity of groynes. In addition to conventional 1D and 2D simulations, a new modeling is presented: it is called “1D Per Subsection Method” and separates the dynamic equations in each bed. The simulations of both water depth and discharge rate in the floodplain are in good agreement with experimental data, for eight tested geometries.