MARINE (HU) : Différence entre versions

Version actuelle en date du 16 novembre 2022 à 15:05

Dernière mise à jour : 16/11/2022

Chaine de modélisation utilisable en temps réel pour prévoir les crues à cinétique rapide.

[modifier] Objectifs et organisation du modèle

La chaine de modélisation MARINE (Modélisation de l'Anticipation du Ruissellement et des Inondations pour des évéNements Extrêmes) est un ensemble modèle pluie-débit à base physique et spatialisé et d'écoulements, développé par l’Institut de mécanique des fluides de Toulouse (Groupe Hydroéco). Elle permet de simuler des crues à cinétique rapide, en temps réel. Elle regroupe différentes fonctions de production et de transfert sur le bassin versant. Il s'agit d'un modèle distribué à base physique. La modélisation des divers processus entrant en jeu est effectuée selon des lois physiques appliquées à chaque maille d’un maillage régulier du bassin versant. La mise en place de cette chaine de modèles requiert l’intégration d’informations provenant de sources diverses comme les Modèles Numériques de Terrain, des cartes d’occupation du sol et d’autres, pédologiques, descriptives de sa nature, les caractéristiques morphologiques des rivières.

Marine permet, à partir d’une distribution spatiale de la pluie obtenue grâce à l’imagerie radar, l’analyse en temps réel de la propagation d’une crue éclair en tout point du bassin versant. Ces variables sont soit de type cartographique, comme l’humidité des sols ou la hauteur d’eau dans le réseau de drainage, soit de type ponctuel comme l’hydrogramme à l’exutoire.

Plusieurs modèles physiques sont utilisés dans ce modèle :

l’infiltration de l'eau dans le sol est calculée grâce au modèle de Green & Ampt ;
les écoulements de subsurface sont résolus avec le modèle de Darcy et Top model ;
le ruissellement de surface ainsi que les écoulements dans le réseau de drainage sont représentés avec le modèle de l'onde cinématique.

La figure 1 présente le synoptique général de la chaine Marine :

Figure 1 : Synoptique général de MARINE ; Source : Estupina Borrell et al. (2005) .

Pour en savoir plus :

Chorda Jacques, Dartus Denis et Maubourguet Marie-Madeleine, auteurs de l’Annexe 10-4 : MARINE (sur DVD) de « Hydrologie quantitative : processus, modèles et aide à la décision », », de Pierre-Alain Roche, Jacques Miquel, Eric Gaume, Springer France (590 p + 1 DVD)
Estupina Borrell, V., Chorda, J., Dartus, D. (2005) : Prévision des crues éclair ; Comptes Rendus Geoscience ; Volume 337, Issue 13, September–October 2005, Pages 1109-1119 ; disponible sur www.sciencedirect.com

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-Le modèle MARINE(1) (Modélisation de
+<u>Dernière mise à jour</u> : 16/11/2022
-l'Anticipation du Ruissellement et des Inondations pour des évéNements
-Extrêmes) est un [[Modèle (HU)|modèle]] pluie débit à
-base physique et spatialisé, développé par l’Institut de mécanique des fluides
-de Toulouse (Groupe Hydroéco). Il permet de simuler des crues à cinétique
-rapide, en temps réel. Il regroupe une [[Fonction de production et fonction de transfert (HU)|fonction
-de production et une fonction de transfert]] sur le bassin versant. C’est
-un [[Modèle distribué (HU)|modèle distribué]] à [[Modèle à base physique (HU)|base physique]]. La modélisation des
-divers processus entrant en jeu est effectuée selon des lois physiques
-appliquées à chaque maille d’un maillage régulier du bassin versant. La mise en
-place du modèle requiert l’intégration d’informations provenant de sources
-diverses comme les [[Modèle numérique de terrain / MNT (HU)|Modèles Numériques de
-Terrain]], des cartes d’occupation du sol et d’autres, pédologiques,
-descriptives de sa nature, les caractéristiques morphologiques des rivières.
-Marine permet, à partir d’une distribution spatiale de la
+Chaine de modélisation utilisable en temps réel pour prévoir les crues à cinétique rapide.
-pluie obtenue grâce à [[Radar météorologique (HU)|l’imagerie
-radar]], l’analyse en temps réel de la propagation d’une crue éclair en tout point du bassin versant.
-Ces variables sont soit de type cartographique, comme l’humidité des sols ou la
-hauteur d’eau dans le réseau de drainage, soit de type ponctuel comme
-l’hydrogramme à l’exutoire.
-Plusieurs modèles physiques sont utilisés dans ce modèle :
+==Objectifs et organisation du modèle==
-·
+La chaine de modélisation MARINE (Modélisation de l'Anticipation du Ruissellement et des Inondations pour des évéNements Extrêmes) est un ensemble [[Modèle (HU)|modèle]] pluie-débit à base physique et spatialisé et d'écoulements, développé par l’Institut de mécanique des fluides de Toulouse (Groupe Hydroéco). Elle permet de simuler des crues à cinétique rapide, en temps réel. Elle regroupe différentes [[Fonction de production et fonction de transfert (HU)|fonctions de production et de transfert]] sur le bassin versant. Il s'agit d'un [[Modèle distribué (HU)|modèle distribué]] à [[Modèle à base physique (HU)|base physique]]. La modélisation des divers processus entrant en jeu est effectuée selon des lois physiques appliquées à chaque maille d’un maillage régulier du bassin versant. La mise en place de cette chaine de modèles requiert l’intégration d’informations provenant de sources diverses comme les [[Modèle numérique de terrain / MNT (HU)|Modèles Numériques de Terrain]], des cartes d’occupation du sol et d’autres, pédologiques, descriptives de sa nature, les caractéristiques morphologiques des rivières.
-l’infiltration de l'eau dans le sol est calculée grâce au modèle de Green & Ampt ;
-·
+Marine permet, à partir d’une distribution spatiale de la pluie obtenue grâce à [[Radar météorologique (HU)|l’imagerie radar]], l’analyse en temps réel de la propagation d’une crue éclair en tout point du bassin versant. Ces variables sont soit de type cartographique, comme l’humidité des sols ou la hauteur d’eau dans le réseau de drainage, soit de type ponctuel comme l’hydrogramme à l’exutoire.
-les écoulements de subsurface sont résolus avec le modèle de Darcy et TOPMODEL ;
-·
+Plusieurs modèles physiques sont utilisés dans ce modèle :
-le ruissellement de surface ainsi que les écoulements dans le
+* l’infiltration de l'eau dans le sol est calculée grâce au [[Green et Ampt (modèle de) (HU)|modèle de Green & Ampt]] ;
-réseau de drainage sont représentés avec un modèle
+* les écoulements de subsurface sont résolus avec le modèle de [[Darcy (loi de) (HU)|Darcy]] et [[Top Model (HU)|Top model]] ;
-d'onde cinématique.
+* le ruissellement de surface ainsi que les écoulements dans le réseau de drainage sont représentés avec le [[Onde cinématique (modèle de l’) (HU)|modèle de l'onde cinématique]].
-La figure suivante permet de résumer les écoulements simulés
-dans le modèle :
-<center>[[Fichier:DEHUA122.jpg]]</center>
-Différents phénomènes pris en compte dans le modèle
-MARINE
-Bibliographie
-·
-Chorda Jacques, Dartus Denis et Maubourguet Marie-Madeleine,
-auteurs de l’Annexe 10-4 : MARINE (sur DVD) de « Hydrologie
-quantitative : processus, modèles et aide à la décision », », de Pierre-Alain
-Roche, Jacques Miquel, Eric Gaume, Springer France (590 p + 1 DVD)
-== Pour en savoir plus sur le modèle d’infiltration : modèle de green & ampt ==
-L'infiltration correspond aux quantités d'eau qui vont
-pénétrer dans le sol, considéré comme un milieu poreux, l'écoulement d'eau
-résultant sera diminué vis-à-vis du ruissellement : l'infiltration est un
-terme puits pour le débit à l'exutoire d'un bassin versant.
-La partie superficielle des sols étant un milieu assez
-hétérogène, le profil temporel de l'infiltration est souvent chaotique. Il est
-cependant possible de déterminer un profil temporel d'infiltration moyen
-d’infiltration et le modèle suppose que le sol est saturé au passage du profil,
-c'est-à-dire que la teneur en eau dans la zone de transmission est uniforme en
-temps et en espace et égale à la porosité du sol.
-Paramètres connus par des fichiers de valeurs spatialisées :
-·
-la conductivité hydraulique ainsi que la force de succion sont
-des paramètres caractérisant le sol ;
-·
-l’humidité initiale, l'humidité à saturation évaluée à partir des
-précipitations (lames d’eau composites).
-== Pour en savoir plus sur les modèles d’ecoulement de subsurface : topmodel et modèle de darcy ==
-Lorsque le sol arrive à saturation, le modèle considère que
-l'eau peut s'écouler dans le sol, parallèlement à la pente de sa surface, on
-parle alors d'écoulement de subsurface. TOPMODEL représente cet écoulement
-contrôlé par la topographie, il a été développé par K.J Beven et M.J Kirby en
-. Ce modèle découle de la loi de [[Darcy (loi de) (HU)|Darcy]]
-(1856) pour les milieux saturés.
-Paramètres connus :
-·
-la valeur locale du gradient de la charge hydraulique est égale à
-la pente de la surface, cette dernière est déterminée par un Modèle Numérique
-de Terrain (MNT) ;
-·
-la transmissivité à saturation en surface est déterminée par le
-produit de la profondeur du sol et de la conductivité hydraulique à saturation ;
-·
-un paramètre m à caler ;
-·
-le déficit local provient de la profondeur du sol, des
-précipitations et de l'humidité initiale.
-== Pour en savoir plus sur la modélisation du ruissellement et du réseau de drainage superficiel : modèle d'onde cinématique ==
+La ''figure 1'' présente le synoptique général de la chaine Marine :
-La direction de l'écoulement est calculée grâce au MNT,
-toute l'eau contenue dans un pixel se dirigera dans le sens de la plus grande
-pente. Le code de calcul peut ainsi déterminer une carte de drainage à l'aide
-du fichier MNT.
-Ruissellement de surfaceL'eau qui ruisselle en surface est supposée couler sur un
+[[File:Marine.JPG|800px|center|thumb|<center>''<u>Figure 1</u> :  Synoptique général de MARINE ; <u>Source</u> : Estupina Borrell ''et al.'' (2005) .''</center>]]
-plan et alimente un réseau de drainage de manière perpendiculaire. La hauteur
-d'eau est donc petite (de l'ordre du centimètre), la pente est déterminée par
-le fichier MNT et le coefficient de Manning est donné par le fichier
-d'occupation des sols en Corine Land Cover. Les écoulements sont simulés par le
-modèle d’onde cinématique, comprenant un terme d’infiltration au cours de ce
-trajet, prise en compte suivant le modèle de Green & Ampt : c’est un
-terme « puits ».
-Réseau de drainageAprès avoir ruisselé sur le sol, l'eau rejoint le réseau de
+<u>Pour en savoir plus</u> :
-drainage, où elle s’écoule à surface libre, toujours selon le modèle d’onde
+* Chorda Jacques, Dartus Denis et Maubourguet Marie-Madeleine, auteurs de l’Annexe 10-4 : MARINE (sur DVD) de « Hydrologie quantitative : processus, modèles et aide à la décision », », de Pierre-Alain Roche, Jacques Miquel, Eric Gaume, Springer France (590 p + 1 DVD)
-cinématique. Le profil du réseau de drainage est composé d’un lit mineur
+* Estupina Borrell, V., Chorda, J., Dartus, D. (2005) : Prévision des crues éclair ; Comptes Rendus Geoscience ; Volume 337, Issue 13, September–October 2005, Pages 1109-1119 ; disponible sur [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1631071305001781 www.sciencedirect.com]
-représenté par une section en triangle, et un lit majeur qui vient s’appuyer
-sur les rives du lit mineur et qui a aussi une pente transversale
-éventuellement différente de part et d’autre. Les coefficients de rugosité sont
-définis en référence aux caractéristiques des fossés et petits cours d’eau,
-ainsi que des lits majeurs. Dans ce cas l'infiltration est un terme
-« source » puisque l'eau infiltrée en plaine est rendue à la rivière
-par des écoulements de subsurface ou des restitutions dans les affleurements de
-zones saturées.
-[[Catégorie:Dictionnaire DEHUA]]
+[[Catégorie:Dictionnaire_DEHUA]]
+[[Catégorie:Logiciels_et_outils_(HU)]]

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[modifier] Objectifs et organisation du modèle

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