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Couplage multi-dimensionnel en hydraulique, application sur le cas test de la rivière Garonne.

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Niveau requis : Master 2 ou Ecole d'ingénieur
Date de début : 5 mars 2018
Durée de la mission : 6 mois
Date limite des candidatures : 30 novembre 2017
Rémunération : 650 euros net/mensuel

Ce sujet est proposé dans le cadre d’une collaboration entre le LHSV, l'INRIA et le CECI autour du projet
MOCHA, “Multi-dimensiOnnal Coupling in Hydraulics and data Assimilation” qui vise à coupler des codes
hydrauliques 1D et 2D pour la simulation d'événements de crue en temps réel dans un cadre opérationnel.
L'impact croissant des inondations en France et dans le monde a mis en évidence l'intérêt de la prévision des
crues et de leur alerte qui repose sur l'utilisation de modélisation numérique des écoulements
hydrodynamiques. L'utilisation de modèles 2D complet peut s'avérer trop couteuse dans un contexte
opérationnel et le couplage avec des modèles 1D permet de diminuer le cout de calcul de la simulation en
limitant les zones 2D là où l'écoulement est complexe (confluence, plaines d'inondation, estuaire…). Cette
solution permet de plus de conserver l'expertise investie sur les modèles 1D (calibration, assimilation de
données). Le projet s'appuie sur les logiciels de simulation hydrodynamique de la chaine TELEMACMASCARET
(EDF).
Plusieurs stratégies de couplage ont déjà été proposées au sein du projet : le couplage longitudinal  où
l'interface de couplage est orthogonale à la direction de l'écoulement, le couplage couplage avec
recouvrement où les deux modèles sont résolus au niveau de la zone 2D, et le couplage latéral où l'interface de couplage est parallèle à la direction de l'écoulement. Ces solutions ont été implémentées
par l'équipe de MOCHA sur différents cas tests, notamment avec une solution de couplage latéral pour les
les versions implicites des codes.
L'objectif du stage est de mettre en oeuvre et valider le couplage latéral sur le cas de la Garonne entre
Tonneins et La Réole qui représente 50 km de linéaire de rivière avec de nombreuses digues au niveau des
rives et à l'intérieur des plaines d'inondation. Le couplage latéral permettra de séparer le domain de calcul en
huit plaines d'inondation disjointes (2D) connectées à la rivière (1D). La solution couplée pourra être
comparée à la solution de référence en 2D complet ainsi qu'à une solution 1D complet avec casiers. La
validation consiste en une étude paramétrique pour des gammes de débit amonts variant des premiers débits
de crue, au débit de plain bord juqu'au débit maximum observé. La comparaison des modèles se fera sur
plusieurs critères : zone inondée à débit fixée, temps de calcul et complexité de mise en oeuvre.
Références :
– N. Malleron, F. Zaoui, N. Goutal, and T. Morel. On the use of a high-performanceframework for efficient model coupling in
hydroinformatics. Environmental Modelling and Software 26(12):1747–1758, 2011.
– J. Marin and J. Monnier. Superposition of local zoom models and simultaneous calibration for 1D-2D shallow water flows.
Mathematics and Computers in Simulation 80:547–560, 2009.
– N. Goutal, M. Parisot, and F. Zaoui. A 2D reconstruction for the transverse coupling of shallow water models. Numerical methods
in fluids 75(11):775–799, 2014.

Contact :

Sophie Ricci

ricci@cerfacs.fr