Hydraulique

• Support écrit : notes de cours (version 18.1 du 10/02/2024) [83 Mo]. Il existe une version compressée de ces notes de cours [43 Mo].
• Pour approfondir les aspects mathématiques, on peut se reporter au complément des notes de cours.
• Slides du cours
• introduction : introduction au cours.
• chapitre 1 : équations de Saint-Venant.
• chapitre 2 : ondes de crue et inondations
• chapitre 3 : rupture de barrage.
• chapitre 4 : vagues.
• Cahiers jupyther sur github avec les schémas numériques (méthode des volumes finis) utilisés pour les animations montrées en cours.

• séance 1 : initiation à Iber (écoulement dans un canal).
• séance 2 : Etude d’une crue dans une rivière torrentielle avec Iber (étude la Navisence, VS). Les données topographiques sont fournies en accès privé par ailleurs.
• séance 3 : Etude d’une rupture de barrage avec Iber (retenue d’altitude en France). Les données topographiques sont fournies en accès privé par ailleurs.
• séance 4 : Etude de la propagation d’une crue avec Iber (étude la Navisence, VS). Les données topographiques sont fournies en accès privé par ailleurs.
• séance 5 : Approximation d’onde cinématique avec Matlab (étude la Navisence, VS). Les données topographiques sont fournies en accès privé par ailleurs. Script matlab

Complément sur l’emploi du logiciel Iber :

• rupture de barrage avec Iber (écoulement dans un canal).
• traitement des données avec QGis.

L’évaluation des étudiants se fait sur la base d’un examen oral (50 % projet + 50 % oral). Pour l’oral, le sujet comporte 3 types de question : question générale sur les bases (niveau bachelor, connaissances de base en hydraulique : calcul d’un régime permanent, etc.), question sur le cours vu ce semestre ; question plus générale sur l’approche considérée pour résoudre le problème.

• Hydraulique des crues (dans un contexte de barrages et lacs d’accumulation/retenue)
  • Marche, C., Barrage, crues de rupture et protection civile, Presses Internationales Polytechniques, Montréal, 2004.
  • ICOLD, Étude d’onde de submersion de barrage, synthèse et recommandations, International Commission on Large Dams, Paris, 1998.
• Barrages et digues
  • ICOLD, Évaluation du risque dans la gestion de la sécurité du barrage, International Commission on Large Dams, Paris, 1998.
  • Peyras, L., and P. Mériaux, Retenues d’altitude, Quæ éditions, Versailles, 2009.
  • Royet, P., Sécurité des barrages en service, Cemagref édition, Antony, 1994.
  • Degoutte, G., Les déversoirs sur digues fluviales, Editions Quae, Versailles, 2012.
  • Sinniger, R.O., and W.H. Hager, Constructions hydrauliques, 439 pp., Presses Polytechniques Romandes, Lausanne, 1989 ; Hager, W.H., et A. Schleiss, Constructions hydrauliques: écoulements stationnaires, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2009.
  • Schleiss, A., and H. Pougatsch, Les barrages : du projet à la mise en service, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2011.
• Hydraulique générale
  • Thual, O, Hydrodynamique de l’environnement, Presses de l’Ecole Polytechnique, Paris, 2010
  • Graf, W.H., et M.S Altinakar, Hydraulique fluviale, PPUR, Lausanne, 1996. Voir chapitre 5.
  • Degoutte, G., Diagnostic, aménagement et gestion des rivières – hydraulique et morphologie fluviales appliquées, Lavoisier, Paris, 2006.
  • Chanson, H., The Hydraulics of Open Channel Flow: An Introduction, Elsevier Butterworth Heinemann, Amsterdam, 2004. Voir chapitres 13 à 17.
• Hydrologie générale
  • Spreafico, M., R. Weingartner, M. Barben, and A. Ryser, Evaluation des crues dans les bassins versants de Suisse, OFEG, Berne, 2003.
  • Hingray, B., B. Picouet, and A. Musy, Hydrologie 2 : une science pour l’ingénieur, Presses Polytechniques et Universitaires Romands, Lausanne, 2009.
  • Meylan, P., A.-C. Favre, and A. Musy, Hydrologie fréquentielle, 173 pp., Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2008.
  • Musy, A., and C. Higy, Hydrologie 1. Une science de la nature, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne, 2004.
• Méthodes numériques
  • Wu, W., Computational River Dynamics, Taylor \& Francis, London, 2007.
  • Goncalvès, E., Résolution numérique (cours de l’INPG, Grenoble, 2005).
  • LeVeque, R.J., Finite Difference Methods for Ordinary and Partial Differential Equations, Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, 2007.
  • LeVeque, R.J., Numerical Methods for Conservation Laws, Birkhäuser, Basel, 1992.
  • LeVeque, R.J., Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems, Cambridge University Press, Cambridge, 2002.
  • Toro, E.F., Shock-Capturing Methods for Free-Surface Shallow Flows, Wiley, Chichester, 2001.

Logiciels de calcul (shareware ou libres)

• iber code de calcul hydraulique développé par l’université polytechnique de Catalogne. Voir TD ci-dessus pour l’initiation à Iber.
• ClawPack est une bibliothèque en Fortran 77 développée par Randall LeVeque et David George (Université de Washington) en collaboration avec d’autres personnes. La bibliothèque comprend maintenant des développements pour la modélisation des tsunamis et des écoulements géophysiques (GeoClaw).
• Basement un code de calcul développé par le VAW de l’ETHZ.
• Programme CASTOR développé par le Cemagref de Lyon pour le calcul de l’onde de rupture d’un barrage.
• code mascaret développé par les services Recherche et Développements d’EDF.
• HEC RAS : calcul 2D en hydraulique avec plusieurs modules (transport solide, section en travers, etc.).
• NAYS2DH calcul (2D) d’écoulement à surface libre, transport de sédiment et évolution de la morphologie développé par l’université d’Hokkaido par Yasuyuki Shimizu. C’est une partie de la suite logicielle i-Ric.
• Telemac logiciel phare du centre de recherches d’EDF. Egalement disponible Telemac.
• Center for Computational Hydroscience and Engineering (CCHE) : codes CCHE1D et CCHE2D.
• Mike Hydro River pour le calcul 1D (successeur de Mike 11).
• Delft 3D et SOBEK développés par Delft Hydraulics pour modéliser des écoulements en 1D, 2D, et 3D.

• Documentation de l’OFEN sur les rivières suisses (en allemand).
• Documentation de l’OFEN sur les barrages.
• Documentation de l’OFEN sur les ondes de submersion dans les retenues d’accumulation.
• Vagues sur les lacs suisses (cartes intensité/fréquence établies par Hydrique pour le compte de l’OFEV).
• Documentation de l’OFEN sur les ondes de rupture de barrage (voir présentation de Rudolf Müller).
• Historique des barrages depuis l’antiquité. (Comité français des barrages et réservoirs)
• Page de l’AIRH sur les tsunamis.
• Les grands accidents dus à une rupture de barrage.
• Support de cours Hydromécanique (université de Karlsruhe).
• Retour d’expérience sur les ruptures de barrage
• Quelques exemples de rupture de barrage

Quelques événements récents

• Rupture de barrage du lac Bib Bay (Missouri, EUA, mars 2004).
• Rupture du barrage Taum Sauk (Missouri, EUA, décembre 2005).
• Rupture du barrage Marmot sur la rivière Sandy (Oregon, EUA, 2007).
• Endommagement de l’évacuateur de crue du barrage d’Oroville (Californie, EUA, février 2017). L’évacuateur en 2011.
  L’évacuateur en 2017.