CHAPITRE 2 ACTIVITÉS DE RECHERCHE
2.4 Résultats scientifiques attendus
Plusieurs analyses ont été publiées, aux suites du projet européen de l'IMPACT, qui rendent compte de résultats de simulations numériques sur le cas de l'inondation de Sumacarcel. Quatre équipes ont donc travaillé sur leur propre modèle en utilisant différentes méthodes de résolution des équations de Saint-Venant :
• Soares-Frazão, S. & Zech, 2004, Université Catholique de Louvain (UCL), Belgique
• Mignot & Paquier, 2004, Cemagref, France
• Murillo & Garcia-Navarro, 2004, Université de Saragosse, Espagne
• Mulet & Alcrudo, 2004, Université de Saragosse, Espagne
Tous ces acteurs s'accordent pour dénoter la difficulté de simuler l'onde créée par un bris de barrage, les régimes d'écoulement étant rapidement variés avec la présence de régimes fluviaux, torrentiels et critique, de propagation de chocs et de réflexions sur les obstacles.
Tous font une comparaison de techniques de représentation des bâtiments, la plus populaire étant la méthode BH, et trouvent des résultats de caractéristiques d'écoulements dans la ville satisfaisant pour des modèles 2D. La modélisation du passage de l'onde sur les plaines n'a posé aucun problème pour toutes les études excepté certains temps de calcul trop importants pour des résolutions de maillage trop fins.
Les conclusions clefs découlant du projet de l'IMPACT sont que les modèles numériques basés sur les équations de Saint-Venant sont capables de résoudre les inondations éclairs, telles que celles dues au bris de barrage, pour des zones rurales et urbaines, cependant à un coût non négligeable sur le temps de calcul ou bien sur la précision des résultats.
Concernant le cas du barrage de Tous, il est important de mentionner que toutes les études présentées par l'IMPACT ont été effectuées en 2003 et 2004. Les processeurs commerciaux de l'époque, Intel Pentium IV en majorité, sont extrêmement moins puissants que les processeurs disponibles aujourd'hui. Les temps de calcul importants auparavant sont divisés par plusieurs facteurs sur du matérielles récent. Cet héritage de la loi de Moore est cependant amoindri par la non-parallélisation de SRH-2D. En effet les fabricants de processeurs ont eu recours ces dernières
années à l’augmentation du nombre de cœurs des processeurs, les tâches étant partagées entre ceux- ci, cependant il faut pour cela que le programme soit adapté à la parallélisation afin de profiter de ce gain de puissance de calculs. SRH-2D fonctionne certes plus rapidement sur un cœur de nouvelle génération que sur les Pentium IV, mais ne profite pas de toute la puissance du calculateur disponible. À titre d’exemple, pour un nombre de cellules comparables (environ 20000) le CEMAGREF (Mignot et Paquier, 2004) résout une simulation en 61h minimum, pour 16h dans cette étude.
Un aspect important rapporté dans les conclusions de l'IMPACT est le caractère inertiel de l'inondation de Sumacarcer, celle-ci étant protégée de l'impact direct de l'onde de crue par la topographie. De plus il n'y a pas eu de front de vague distinct, d'après les témoignages recueillis et les simulations, le niveau de l'eau dans la ville a paru monté rapidement. Cet aspect rend l'utilisation du cas du barrage de Tous moins représentatif comme modèle étalon de propagation d'une onde de rupture de barrage en zone urbaine ; il aurait été préférable d'analyser l'entrée d'une onde similaire à une vague dans une ville. Cependant cet aspect ne limite pas les activités de recherche prévues. Au vu de la magnitude du débit maximum de l'hydrogramme, les hypothèses suivantes sont considérées valables par les auteurs :
• Le domaine est considéré comme sec en condition initiale
• Le réseau d'égout n'a pas d'influence sur les résultats
• Le stockage d'eau par les bâtiments est négligeable
L'analyse du transport de sédiment n'est pas réalisable avec les données disponibles, aucune étude bathymétrique n'ayant été effectuée préalablement à la catastrophe. Cependant les quatre études faites sur le sujet montrent des écarts importants (jusqu'à 2.5m à certain point) entre les modèles de 1982 et 1998. Les photos aériennes (figure 1.24) prises quelques semaines après la rupture attestent du phénomène de transport de sédiments, avec des zones de dépôts et d'érosion très distincts. De plus il est important de noter que des travaux de conditionnement et de dragages sur la rivière Jucar ont été effectués lors de la construction du nouveau barrage de Tous fini en 1995. Les différences de bathymétrie entre les deux représentations est mis en évidence dans la figure suivante :
Figure 2.2 : différences d'élévations entre les DTM de 1982 et 1998 (Soares-Frazão, S. & Zech, 2004)
Comme attendu, le facteur le plus sensible sur l'élévation d'eau lors de l'analyse était le coefficient de friction ; le deuxième était l'hydrogramme d'entrée, et plus particulièrement son maximum ; et enfin la troisième source d'incertitude et la résolution du maillage. Les coefficients de Manning utilisés varient selon les modélisateurs entre 0.025 et 0.045 dans la vallée, et 0.025 à 1 dans les zones d'orangeraies. Quatre hydrogrammes évalués par le groupe de projet sont disponibles (normale, inférieur, moyen et supérieur) présentant un pic de 12000 à 22000 m3/s. (Alcrudo & Mulet, 2004)
La translation de l'onde de crue selon trois sections transversales le long de la rivière Jucar a été étudiée par Soares-Frazao pour les hydrogrammes d'entrée supérieure et normale. L'hydrogramme normal ne semble pas transformé par son parcours sur les trois sections, alors que le supérieur présente une atténuation du pic maximum. (Figure 2.3)
Chaque étude présente leurs meilleurs résultats pour les hauteurs d'eau des jauges. Ces graphiques présentés dans l’article résumant les travaux de l’IMPACT serviront de repère et permettront de placer l'étude faite pour cette maîtrise par rapport aux autres.
Figure 2.3 : Sections transversales (haut) et hydrogrammes associés pour l’hydrogramme normal (milieu) et le supérieur (bas) (Soares-Frazão, S. & Zech, 2004)