Limitations de la modélisation de recul des berges

Le type d’équation de transport solide implémenté, le caractère dimensionnel du modèle hydrodynamique et l’automatisation du couplage constituent entre autres les limitations de la modélisation des mécanismes d’érosion des berges. En effet, que les modèles hydrodynamiques à fond mobile soient 3D, 2D ou même 1D, les équations de base utilisées en transport solide supposent un régime permanent. Leurs extensions aux régimes des crues, à travers un hydrogramme pseudo-permanent (en escalier), restent compliquées et approximatives.

Le caractère dimensionnel du modèle hydrodynamique peut nuire la qualité des résultats. En effet, les modèles utilisent les équations de propagation d’onde en 1D. Or, dans le cas d’études censées reproduire des crues largement débordantes; la modélisation unidimensionnelle ne permettra pas à priori d’assurer la représentation réaliste du phénomène. Plus encore, le caractère unidimensionnel des modèles peut nuire au couplage. En effet, les sections considérées pour l’analyse de stabilité représentent une portion du chenal en amont et une autre en aval de leurs positions actuelles. En cas de glissement, les deux portions suivront le même comportement que

la section mère, ce qui n’est pas en général vrai vu que celles-ci peuvent être stables. Vouloir augmenter le nombre de sections en vue d’avoir plus de précision se heurte à la condition de Courant qui doit être toujours vérifiée.

Réduire le temps de calcul est justement un point important dans le cadre des études de couplage des processus d’érosion. Le choix entre le développement d’un outil d’évaluation de stabilité des talus et l’utilisation d’un modèle existant, ou entre le développement d’un outil d’automatisation de couplage des modèles et le déplacement de maillage manuellement est en partie fonction du temps de simulation nécessaire.

En effet, les études susmentionnées ont développé des modèles géotechniques pour l’analyse de stabilité des talus (Lai, 2015; T Mahdi & Marche, 2003).Un choix qui peut être critiqué étant donné que des modèles existants avec des méthodes plus sophistiquées et plus précises, en l’occurrence ceux avec éléments finis, peuvent être employés. Nous comprenons que des modèles, faisant appel à des méthodes d’éléments finis, nécessitant les paramètres de déformabilité des matériaux des couches géotechniques (Module de Yong E et coefficient de Poisson ν) rarement déterminés, soient écartés. Cependant, l’omission de modèles plus sophistiqués, faisant appel aux méthodes d’équilibre limite (SLOPE/W, SLIDE) (Fredlund, 1995) et nécessitant seulement les paramètres de résistance au cisaillement, relativement bien connus (la cohésion effective 𝑐’, l’angle de frottement ∅’, le poids volumique 𝛾′ et la pression interstitielle 𝑢_𝑖), reste discutable. En fait, le développement de modèles géotechniques et l’omission de modèles commerciaux sont fonction des objectifs de l’étude. (T Mahdi & Marche, 2003) justifient le développement du modèle BISHOP (T Mahdi, 2004), comparable en termes de performances au modèle SLOPE/W (T Mahdi, 2004), premièrement, par le temps de calcul relativement faible ; un temps qui sera considérablement réduit étant donné que le modèle BISHOP (T Mahdi, 2004) permet de prendre en considération la géométrie des rives et les données géotechniques sans avoir à isoler chaque talus et à introduire les propriétés géotechniques de chaque couche, contrairement aux modèles géotechniques classiques; et deuxièmement, par l’automatisation d’étude étant donné que les entrées et sorties du modèle BISHOP (T Mahdi, 2004) sont sous format accessible facile à manipuler pour l’échange d’information nécessaire au couplage des modèles.

Si le développement de nouveaux modèles géotechniques permet aux chercheurs, entre autres, de réduire le temps total de simulation et ainsi d’étudier de long tronçon de rivière (60 km dans le cas de l’étude menée par (T Mahdi, 2004) avec plusieurs talus à analyser (120 talus dans la même étude), leur couplage aux modèles hydrauliques est discutable. En fait, le couplage des modèles peut se faire soit automatiquement ou manuellement, avec un seul pas de temps ou à des pas de temps différents. L’étude menée par (Lai et al., 2012) est faite avec des pas de temps différents, dont celui de simulation par SRH-2D (Lai, 2010) est petit, et celui de BSTEM (Simon et al., 2004) est plus grand et interpolé sur le pas de temps de SRH-2D (Lai, 2010). Un choix justifié par le fait que la rupture des berges, si elle a eu lieu, prend relativement plus de temps que l’érosion de celles-ci. Une démarche qui reste critiquable étant donné qu’avec un pas de temps hydraulique différent de celui d’analyse de stabilité, le moment exact du glissement ne peut pas être déterminé et des ruptures intermédiaires peuvent être ignorées. Si nous ajoutons à cela le fait que les entrées du modèle BSTEM (Simon et al., 2004) sont issues d’une interpolation des résultats de SRH-2D (Lai, 2010) sur deux pas de temps successifs, et que le déplacement de maillage se fait manuellement en cas de glissement, le couplage des deux modèles dans cette étude devient problématique. Ces problèmes ont pu être devancés dans le cas de l’étude menée par (T Mahdi & Marche, 2003) grâce au modèle d’automatisation de couplage RIVIÈRE (T Mahdi, 2004), qui permet non seulement d’assurer la mise à jour automatique du modèle GSTARS (CT Yang, Trevino, & Simoes, 1998) après chaque analyse de stabilité, mais aussi permet à l’utilisateur de déterminer le moment exact de glissement de berges et de détecter toutes les ruptures de berges qui peuvent avoir lieu en alignant le pas de temps du modèle GSTARS (CT Yang et al., 1998) à celui de BISHOP (T Mahdi, 2004) sans pour autant que la simulation prenne beaucoup plus de temps.