Documents disponibles écrits par cet auteur

Coupling of 1D and 2D models for river flow modelling / Pascal Finaud-Guyot in La Houille blanche, N° 3 (Juin 2011) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 3 (Juin 2011) . - pp. 23-28 Titre : Coupling of 1D and 2D models for river flow modelling Titre original : Couplage 1D-2 D pour la modélisation fluviale Type de document : texte imprimé Auteurs : Pascal Finaud-Guyot, Auteur ; Carole Delenne, Auteur ; Guinot, Vincent, Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 23-28 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Modélisation  1D-2D  Equation  de  Saint-Venant  SW  12D  Interaction  lit  mineur  Lit  majeur Index. décimale : 551.4 Résumé : 1D river flow modelling approaches are generally inefficient when overbank flow occurs as the momentum transfers between the main channel and the overbank are neglected. 2D approaches require a precise meshing of the river bed to correctly take the topography into account, leading to high computational time. The existing implementations of the coupling 1D and 2D approaches take only mass transfer into account, while momentum transfers are neglected. A new 1D-2D methodology allows for a drastic reduction in the number of cells compared to a classical 2D mesh by including each 1D-cell within a single 2D-cell that represents the floodplain. This also reduces the calculation time as the computation of the fluxes between 1D– and 2D-cells (that generally requires a small time step to ensure solution stability) is not necessary. The equations are solved using a finite volume approach that leads to a Riemann problem at the interface between two 1D– (or 2D-) cells that is solved using the HLLC solver. Instead of computing the flux between a 1D– and a 2D-cell, several hypotheses are used to determine the mass and momentum exchange. A numerical test case compares SW12D to a classical 2D approach on the basis of experimental values. A real world test case is also used to check the ability of SW12D to reproduce results produced by a classical 2D approach. In both cases, SW12D is more efficient and allows for a significant reduction of the computational duration. La modélisation 1D des écoulements en rivière est généralement insatisfaisante quand des débordements apparaissent dans la mesure où les transferts de quantité de mouvement entre les lits mineur et majeur sont négligés. Les approches 2D nécessitent un maillage fin du lit mineur pour correctement prendre en compte la topographie ce qui augmente le temps de calcul. Les modèles 1D-2D existants négligent également les transferts de quantité de mouvement entre lits. Une nouvelle méthodologie 1D-2D permet de réduire le nombre de mailles en comparaison avec un maillage 2D classique en incluant chaque cellule 1D dans une unique cellule 2D représentative de la plaine d’inondation. Cela permet également une réduction du temps de calcul car le calcul des flux entre mailles 1D et 2D (qui imposent généralement un faible pas de temps pour garantir la stabilité de la solution) n’est plus nécessaire. Les équations sont résolues avec une approcShe aux volumes finis qui conduit à un problème de Riemann à l’interface entre deux cellules 1D (ou 2D) qui est résolu grâce au solveur HLLC. Plusieurs hypothèses permettent de déterminer l’échange de masse et de quantité de mouvement entre les cellules 1D et 2D. Un cas test compare SW12D à une approche 2D sur la base de données expérimentales. La capacité de SW12D à reproduire les résultats d’un modèle 2D est validée sur une topographie réelle. Dans tous les cas, SW12D offre une précision de résultats au moins égale à celle de l’approche classique avec un temps de calcul réduit. REFERENCE : 0018-6368 ISSN : 553.7 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Coupling of 1D and 2D models for river flow modelling = Couplage 1D-2 D pour la modélisation fluviale [texte imprimé] / Pascal Finaud-Guyot, Auteur ; Carole Delenne, Auteur ; Guinot, Vincent, Auteur . - 2011 . - pp. 23-28. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in La Houille blanche > N° 3 (Juin 2011) . - pp. 23-28 Mots-clés : Modélisation  1D-2D  Equation  de  Saint-Venant  SW  12D  Interaction  lit  mineur  Lit  majeur Index. décimale : 551.4 Résumé : 1D river flow modelling approaches are generally inefficient when overbank flow occurs as the momentum transfers between the main channel and the overbank are neglected. 2D approaches require a precise meshing of the river bed to correctly take the topography into account, leading to high computational time. The existing implementations of the coupling 1D and 2D approaches take only mass transfer into account, while momentum transfers are neglected. A new 1D-2D methodology allows for a drastic reduction in the number of cells compared to a classical 2D mesh by including each 1D-cell within a single 2D-cell that represents the floodplain. This also reduces the calculation time as the computation of the fluxes between 1D– and 2D-cells (that generally requires a small time step to ensure solution stability) is not necessary. The equations are solved using a finite volume approach that leads to a Riemann problem at the interface between two 1D– (or 2D-) cells that is solved using the HLLC solver. Instead of computing the flux between a 1D– and a 2D-cell, several hypotheses are used to determine the mass and momentum exchange. A numerical test case compares SW12D to a classical 2D approach on the basis of experimental values. A real world test case is also used to check the ability of SW12D to reproduce results produced by a classical 2D approach. In both cases, SW12D is more efficient and allows for a significant reduction of the computational duration. La modélisation 1D des écoulements en rivière est généralement insatisfaisante quand des débordements apparaissent dans la mesure où les transferts de quantité de mouvement entre les lits mineur et majeur sont négligés. Les approches 2D nécessitent un maillage fin du lit mineur pour correctement prendre en compte la topographie ce qui augmente le temps de calcul. Les modèles 1D-2D existants négligent également les transferts de quantité de mouvement entre lits. Une nouvelle méthodologie 1D-2D permet de réduire le nombre de mailles en comparaison avec un maillage 2D classique en incluant chaque cellule 1D dans une unique cellule 2D représentative de la plaine d’inondation. Cela permet également une réduction du temps de calcul car le calcul des flux entre mailles 1D et 2D (qui imposent généralement un faible pas de temps pour garantir la stabilité de la solution) n’est plus nécessaire. Les équations sont résolues avec une approcShe aux volumes finis qui conduit à un problème de Riemann à l’interface entre deux cellules 1D (ou 2D) qui est résolu grâce au solveur HLLC. Plusieurs hypothèses permettent de déterminer l’échange de masse et de quantité de mouvement entre les cellules 1D et 2D. Un cas test compare SW12D à une approche 2D sur la base de données expérimentales. La capacité de SW12D à reproduire les résultats d’un modèle 2D est validée sur une topographie réelle. Dans tous les cas, SW12D offre une précision de résultats au moins égale à celle de l’approche classique avec un temps de calcul réduit. REFERENCE : 0018-6368 ISSN : 553.7 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]

Finite-volume solution of one-dimensional shallow-water sensitivity equations / Guinot, Vincent in Journal of hydraulic research, Vol. 47 N° 6 (2009) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 811-819 Titre : Finite-volume solution of one-dimensional shallow-water sensitivity equations Titre original : Résolution aux volumes finis des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre unidimensionnels Type de document : texte imprimé Auteurs : Guinot, Vincent, Auteur ; Bernard Cappelaere, Auteur ; Carole Delenne, Auteur Article en page(s) : pp. 811-819 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Boundary  condition  Finite  volume  Free  surface  flow  Reimann  solver  Sensitivity Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Solving the Shallow-Water-Sensitivity Equations for discontinuous flows involves the discretization of a Dirac source term accounting for discontinuities. Failing to account for this source term usually results in solution instability, with empirical sensitivity solutions exhibiting artificial peaks in the neighbourhood of shocks. An extension of the Harten-Lax-van Leer approximate Riemann solver is presented that allows the one-dimensional shallow-water-sensitivity equations to be discretized more accurately than in previously published versions. A discretization of boundary conditions and source terms is also provided. The proposed discretization allows for discontinuities in both the hydraulic and sensitivity boundary conditions. Numerical experiments indicate the superiority of the proposed approach for sensitivity analysis over the classical, empirical approach if the flow solution is discontinuous. A numerical convergence analysis demonstrates that the numerical and analytical solutions converge. La résolution numérique des équations en sensibilité pour les écoulements unidimensionnels à surface libre implique de discrétiser un terme source de type Dirac qui s'applique au niveau des discontinuités de l'écoulement. Négliger ce terme source conduit généralement à l'instabilité de la solution numérique. Ainsi, les sensibilités calculées par la méthode empirique présentent des pics artificiels au niveau des chocs. Cet article présente une extension du solveur approché Harten-Lax-van Leer conduisant à une résolution plus précise des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre que les versions précédemment publiées. On présente également la discrétisation des termes sources et des conditions aux limites en sensibilité. Les applications numériques indiquent que la méthode proposée apporte des améliorations importantes par rapport à l'approche empirique classique en présence de solutions discontinues. Une étude numérique montre la convergence de la solution numérique vers la solution analytique. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Finite-volume solution of one-dimensional shallow-water sensitivity equations = Résolution aux volumes finis des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre unidimensionnels [texte imprimé] / Guinot, Vincent, Auteur ; Bernard Cappelaere, Auteur ; Carole Delenne, Auteur . - pp. 811-819. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 811-819 Mots-clés : Boundary  condition  Finite  volume  Free  surface  flow  Reimann  solver  Sensitivity Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Solving the Shallow-Water-Sensitivity Equations for discontinuous flows involves the discretization of a Dirac source term accounting for discontinuities. Failing to account for this source term usually results in solution instability, with empirical sensitivity solutions exhibiting artificial peaks in the neighbourhood of shocks. An extension of the Harten-Lax-van Leer approximate Riemann solver is presented that allows the one-dimensional shallow-water-sensitivity equations to be discretized more accurately than in previously published versions. A discretization of boundary conditions and source terms is also provided. The proposed discretization allows for discontinuities in both the hydraulic and sensitivity boundary conditions. Numerical experiments indicate the superiority of the proposed approach for sensitivity analysis over the classical, empirical approach if the flow solution is discontinuous. A numerical convergence analysis demonstrates that the numerical and analytical solutions converge. La résolution numérique des équations en sensibilité pour les écoulements unidimensionnels à surface libre implique de discrétiser un terme source de type Dirac qui s'applique au niveau des discontinuités de l'écoulement. Négliger ce terme source conduit généralement à l'instabilité de la solution numérique. Ainsi, les sensibilités calculées par la méthode empirique présentent des pics artificiels au niveau des chocs. Cet article présente une extension du solveur approché Harten-Lax-van Leer conduisant à une résolution plus précise des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre que les versions précédemment publiées. On présente également la discrétisation des termes sources et des conditions aux limites en sensibilité. Les applications numériques indiquent que la méthode proposée apporte des améliorations importantes par rapport à l'approche empirique classique en présence de solutions discontinues. Une étude numérique montre la convergence de la solution numérique vers la solution analytique. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com

Modélisation à grande échelle des inondations urbaines et modèle 2D à porosité / Lhomme, Julien in La Houille blanche, N°4 (2007) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N°4 (2007) . - 104-110 p. Titre : Modélisation à grande échelle des inondations urbaines et modèle 2D à porosité Titre original : Large scale modelling of urban floods and 2D shallow-water model with porosity Type de document : texte imprimé Auteurs : Lhomme, Julien, Auteur ; Soares-Frazão, Sandra, Auteur ; Guinot, Vincent, Auteur Article en page(s) : 104-110 p. Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Crues  Ecoulement  Inondations  urbaines  Modélisation  Perte  de  charge  Calage Index. décimale : 551.4 Résumé : A two-dimensional shallow-water model is presented for the simulation of urban floods. The concept of porosity is used to account for the influence of the buildings on the flow patterns in the street network without a need for a refined grid. A specific head loss formulation is used to represent singular head losses at crossroads. This model allows the main features of the flow to be represented both inside and outside the urban area while the computational effort is reduced significantly compared to a classical two-dimensional model. The singular head loss term is expressed as a function of the geometry of the street network, which makes its estimate and calibration easier. Un modèle bidimensionnel macroscopique est présenté pour la simulation des crues majeures en milieu urbain. Le concept de porosité permet de représenter l'influence des bâtiments sur l'écoulement dans le réseau de rues, tout en utilisant des mailles de grande taille. Un terme de pertes de charge spécifique est introduit pour représenter les pertes de charge singulières qui se produisent aux carrefours. Cette modélisation permet de représenter les principales caractéristiques de l'écoulement à la fois en dehors et à l'intérieur de la zone urbaine alors que le temps de calcul est fortement réduit par rapport à la modélisation 2D classique. Le terme de pertes de charge singulières a été relié aux caractéristiques géométriques du réseau de rues, afin d’en calculer une première estimation et de faciliter le calage. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Inondations En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...] [article] Modélisation à grande échelle des inondations urbaines et modèle 2D à porosité = Large scale modelling of urban floods and 2D shallow-water model with porosity [texte imprimé] / Lhomme, Julien, Auteur ; Soares-Frazão, Sandra, Auteur ; Guinot, Vincent, Auteur . - 104-110 p. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N°4 (2007) . - 104-110 p. Mots-clés : Crues  Ecoulement  Inondations  urbaines  Modélisation  Perte  de  charge  Calage Index. décimale : 551.4 Résumé : A two-dimensional shallow-water model is presented for the simulation of urban floods. The concept of porosity is used to account for the influence of the buildings on the flow patterns in the street network without a need for a refined grid. A specific head loss formulation is used to represent singular head losses at crossroads. This model allows the main features of the flow to be represented both inside and outside the urban area while the computational effort is reduced significantly compared to a classical two-dimensional model. The singular head loss term is expressed as a function of the geometry of the street network, which makes its estimate and calibration easier. Un modèle bidimensionnel macroscopique est présenté pour la simulation des crues majeures en milieu urbain. Le concept de porosité permet de représenter l'influence des bâtiments sur l'écoulement dans le réseau de rues, tout en utilisant des mailles de grande taille. Un terme de pertes de charge spécifique est introduit pour représenter les pertes de charge singulières qui se produisent aux carrefours. Cette modélisation permet de représenter les principales caractéristiques de l'écoulement à la fois en dehors et à l'intérieur de la zone urbaine alors que le temps de calcul est fortement réduit par rapport à la modélisation 2D classique. Le terme de pertes de charge singulières a été relié aux caractéristiques géométriques du réseau de rues, afin d’en calculer une première estimation et de faciliter le calage. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Inondations En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...]

Two-dimensional shallow-water model with porosity for urban flood modelling / Soares-Frazão, Sandra in Journal of hydraulic research, Vol. 46 N°1 (2008) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°1 (2008) . - 45-64 p. Titre : Two-dimensional shallow-water model with porosity for urban flood modelling Titre original : Modèle bidimensionnel à porosité pour les écoulements de crues en milieu urbanisé Type de document : texte imprimé Auteurs : Soares-Frazão, Sandra, Auteur ; Lhomme, Julien, Auteur ; Guinot, Vincent, Auteur Article en page(s) : 45-64 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Porosity  Urban  flood  Shallow-water  Finite-volumes  Scale  model  Porosité  Inondation  urbaine  Eau  peu  profonde  Volumes  finis  Modèle  de  balance Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Floodplains with urban areas have significant effects on inundation flows. Large-scale modelling of such zones thus requires a special treatment to involve those effects. This paper presents a shallow-water model with porosity to account for the reduction in storage and in the exchange sections due to presence of buildings and other structures on the floodplains. The introduction of the porosity in the shallow-water equations modifies the expressions for the fluxes and source terms. Furthermore, it implies the addition of a specific source term. The equations are solved by means of a finite-volume scheme with a modified HLLC Riemann solver and upwind treatment of the source terms. The possibilities of the proposed approach are demonstrated by an application to a large-scale experiment that was part of the European IMPACT project, which represents the severe flooding of the Italian Toce valley. This demonstrates the key advantage of the method, as it allows an accurate representation of the flow without detailed meshing of the urbanized area. Les zones urbanisées présente dans les plaines d'inondation des rivières peuvent avoir des conséquences importantes sur les écoulements lors de crues. La modélisation à grande échelle de telles zones exige ainsi d'un traitement spécial d'impliquer ces effets. Ce document présente un modèle de fonds avec la porosité pour expliquer la réduction du stockage et des sections d'échange dues à la présence des bâtiments et d'autres structures sur les zones inondables. L'introduction de la porosité dans les équations de fonds modifie les expressions pour les flux et les limites de source. En outre, elle implique l'addition d'une limite spécifique de source. Les équations sont résolues au moyen d'un arrangement de fini-volume avec un solutionneur modifié de HLLC Riemann et un traitement à contre vent des limites de source. Les possibilités de l'approche proposée sont démontrées par une application à une expérience à grande échelle qui faisait partie du projet européen d'IMPACT, qui représente l'inondation grave de la vallée italienne de Toce. Ceci démontre l'avantage principal de la méthode, car il permet une représentation précise de l'écoulement sans maillage détaillé de la zone urbanisé. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Porosité -- -- Inondations En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com/ [article] Two-dimensional shallow-water model with porosity for urban flood modelling = Modèle bidimensionnel à porosité pour les écoulements de crues en milieu urbanisé [texte imprimé] / Soares-Frazão, Sandra, Auteur ; Lhomme, Julien, Auteur ; Guinot, Vincent, Auteur . - 45-64 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°1 (2008) . - 45-64 p. Mots-clés : Porosity  Urban  flood  Shallow-water  Finite-volumes  Scale  model  Porosité  Inondation  urbaine  Eau  peu  profonde  Volumes  finis  Modèle  de  balance Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Floodplains with urban areas have significant effects on inundation flows. Large-scale modelling of such zones thus requires a special treatment to involve those effects. This paper presents a shallow-water model with porosity to account for the reduction in storage and in the exchange sections due to presence of buildings and other structures on the floodplains. The introduction of the porosity in the shallow-water equations modifies the expressions for the fluxes and source terms. Furthermore, it implies the addition of a specific source term. The equations are solved by means of a finite-volume scheme with a modified HLLC Riemann solver and upwind treatment of the source terms. The possibilities of the proposed approach are demonstrated by an application to a large-scale experiment that was part of the European IMPACT project, which represents the severe flooding of the Italian Toce valley. This demonstrates the key advantage of the method, as it allows an accurate representation of the flow without detailed meshing of the urbanized area. Les zones urbanisées présente dans les plaines d'inondation des rivières peuvent avoir des conséquences importantes sur les écoulements lors de crues. La modélisation à grande échelle de telles zones exige ainsi d'un traitement spécial d'impliquer ces effets. Ce document présente un modèle de fonds avec la porosité pour expliquer la réduction du stockage et des sections d'échange dues à la présence des bâtiments et d'autres structures sur les zones inondables. L'introduction de la porosité dans les équations de fonds modifie les expressions pour les flux et les limites de source. En outre, elle implique l'addition d'une limite spécifique de source. Les équations sont résolues au moyen d'un arrangement de fini-volume avec un solutionneur modifié de HLLC Riemann et un traitement à contre vent des limites de source. Les possibilités de l'approche proposée sont démontrées par une application à une expérience à grande échelle qui faisait partie du projet européen d'IMPACT, qui représente l'inondation grave de la vallée italienne de Toce. Ceci démontre l'avantage principal de la méthode, car il permet une représentation précise de l'écoulement sans maillage détaillé de la zone urbanisé. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Porosité -- -- Inondations En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com/