Sujet de thèse

Proposé pour Irstea par S. Proust et A. Paquier

Intitulés Français et Anglais :

Influence des échanges rue / bâti dans les processus d’inondation en ville

Influence of street / block flow exchanges during urban floods

Résumés Français et Anglais :

Lors des inondations en milieu urbanisé, l’écoulement se concentre généralement dans les rues mais les

échanges latéraux avec les zones de bâti peuvent modifier les écoulements localement. Ces zones de bâti

incluent des bâtiments, des cours intérieures, des jardins, au sein desquels l’eau pénètre par différentes

ouvertures (portails, clôtures, portes, fenêtres). Pour combler le déficit de compréhension de ces processus

d’échange et évaluer leur influence sur l’estimation du risque d’inondation dans les rues et les zones bâties,

la thèse se focalisera sur, d'une part, des expériences en laboratoire sur une nouvelle maquette

représentant un quartier urbain (MURI : Maquette Urbaine pour l’étude des Risques d’Inondation) installée

à Irstea et, d’autre part, des simulations numériques bidimensionnelles afin de mettre en place des

méthodes opérationnelles de calcul d’inondation urbaine qui tiennent compte des échanges rue / bâti.

During urban floods, the flow is generally concentrated in the streets but the exchanges with the built-up

areas modify the flow patterns at local scale. These built-up areas include buildings, courtyards, gardens

within which the flow can enter through gates, doors, windows, etc. In order to fill the gap in the knowledge

of these exchange processes and their influence on the estimate of flood risk and hazard, the selected

approach for this thesis will rely on: laboratory experiments performed within a new city quarter model

installed at Irstea (MURI : physical model for the study of urban floods), representing a small urbanized area

including openings within the blocks and permitting to represent all sorts of buildings; 2D numerical

simulations to set up operational methods of computation of urban floods accounting for the exchanges

street / built-up areas.

Figure 1. Maquette Urbaine pour l’étude des Risques d’Inondation (MURI), 5.4 m × 3.8 m. Laboratoire

d’hydraulique et d’hydro-morphologie d’Irstea (centre de Lyon-Villeurbanne).

2

Contexte et enjeux :

En France, une large part des dommages afférents aux catastrophes naturelles est due aux inondations.

L’importance des dommages s’explique, au moins en partie, par l’urbanisation croissante des zones à risques

se traduisant par l’imperméabilisation des sols, la destruction des haies et autres barrages naturels aux

écoulements. A moyen terme, le changement climatique est susceptible d’accroître ces dommages par suite

de la hausse du niveau marin et de l’accroissement de la fréquence des tempêtes et épisodes de pluie à forte

intensité. Il apparaît alors clairement qu’une meilleure gestion des risques d’inondation passe par un

contrôle plus efficace de l’urbanisation dans ces zones à risque ainsi que par une appréciation du risque plus

précise dans un contexte où une évolution marquée du risque est possible. Cette nécessité d'une forte

précision touche les deux volets de l’estimation des risques: aléa et vulnérabilité. Elle s’impose aussi dans le

cadre réglementaire de la directive européenne sur les inondations où des plans de gestion des inondations

doivent être mis en place, tout particulièrement dans les zones à fort risque qui sont souvent fortement

urbanisées. En milieu urbain ou péri urbain, la diversité de l'occupation des sols impose une différenciation

du niveau de vulnérabilité à échelle très locale (“ petite maille ”), le type de bâti et d’activité pouvant induire

un risque fort pour les personnels ou l’économie même pour des faibles hauteurs d’eau (lorsqu’elles sont

associées à des vitesses importantes) à l’extérieur ou à l’intérieur du bâti. Parallèlement, la complexité des

écoulements à travers le tissu urbain conduit à des niveaux d’aléa très dépendants de la configuration locale

de la ville donc éventuellement très différents à une distance aussi faible qu’une largeur de rue. Par ailleurs,

le développement des bases de données urbaines dans les communes et l’accroissement de la précision

altimétrique des modèles numériques de terrain (MNT) obtenus à partir de prises de vue aériennes ou

terrestres montrent qu’il devient réellement possible de considérer comme connue la topographie détaillée

d’une ville, condition nécessaire pour un calcul pertinent de hauteur d’eau et vitesse.

Les progrès en analyse numérique et l'augmentation de la puissance des ordinateurs permettent la

simulation d’une multitude de scénarios d’inondations qui peuvent rendre compte de l'incertitude sur

l'hydrologie d’un événement pluvieux (pluies et débits amont) et sur les ouvrages hydrauliques (manœuvres

de vannes, ruptures de remblais). La complexité du milieu urbain (obstacles fixes ou mobiles de différentes

tailles : bâtiments, véhicules, etc…) rend toutefois difficile la construction de scénarios à la fois réalistes et

pertinents quant à l’évaluation de l’aléa hydraulique à la fois à l’échelle d’un quartier et à une échelle plus

locale qui intéresse à la fois l’individu mais aussi les services de secours. Lorsqu'on se trouve en milieu

fortement urbanisé, au moins pour des événements relativement fréquents (période de retour de l’ordre de

10 à 50 ans), la dynamique locale des écoulements qui se situent principalement dans les rues dépend non

seulement des complexités topographiques des rues (mobilier urbain, trottoirs…), mais aussi des interactions

avec le milieu environnant qui inclut notamment deux compartiments : (i) les surfaces attenantes aux rues

occupées principalement par des bâtiments et des cours et jardins et (ii) le réseau d'assainissement. Une

maîtrise des échanges entre les rues et ces compartiments est indispensable pour appréhender l’impact des

inondations relativement fréquentes où ces interactions jouent un rôle.

Suite à un précédent travail de doctorat à Irstea (Bazin, 2013) focalisé sur les échanges avec le réseau

d’assainissement et l’influence des obstacles dans les rues, et suite à la thèse en cours (2015-2019) de Tariq

Chibane (ENP Alger – Irstea) sur les échanges entre rues et réseau d’assainissement, le présent travail de

thèse vise à décrire et comprendre la structure des échanges latéraux entre les rues et les zones de bâti

adjacentes, et leur influence sur les écoulements principaux dans les rues lors des inondations urbaines. La

grande variété de types de bâti et de connections avec la rue (portails, clôtures, portes, fenêtres) est à

3

intégrer dans une application opérationnelle et exige un travail préalable de compréhension des processus

clef influençant ces échanges.

Figure 2 (Haut) Vue de côté schématisée de MURI : étage 1 = conduites, étage 2 = rues, étage 3 = mesures,

étage 4 = simulateur de pluie. (Bas)Vue de l’amont de MURI

Conformité par rapport à la stratégie du département:

Au sein d’Irstea, la thèse s'inscrit dans le TR Arceau, principalement dans l’axe 1 « Comprendre, décrire,

formaliser » au paragraphe « hydrodynamique des cours d’eau / Inondations en zones urbaines » qui

s’appuie sur MURI (Maquette Urbaine pour l’étude des Risques d’Inondation, cf Figures 1 à 4) et dans l’axe 2

« Eau Risque » au paragraphe « Prévention des Risques » qui fait référence aux scénarios d’inondation en

zones urbaines.

4

La thèse doit être rattachée à l’axe 2 du département Eaux « Hydro-systèmes et risques naturels » et à l’axe

2 de la future UR Riverly sur le thème des « flux et mécanismes de transfert » (dans le cadre des « risques

d'inondation en milieu naturel comme urbanisé »)

La thèse s’insère bien dans les objectifs d’Irstea de développer l’innovation et le transfert vers les acteurs

des politiques publiques. Elle contribuera à mettre en place une politique d’organisation du milieu urbain qui

intègre la gestion de l’eau (dans un cadre général d’adaptation au changement global) et qui soit en

adéquation avec les aspirations des citoyens en termes de sécurité. Il s’agit donc de contribuer à bâtir un

environnement urbain qui soit acceptable à la fois sur les plans économique et humain (contribution au défi

3 sur les risques naturels et environnementaux).

Figure 3 (Haut) Ecoulements dans les rues (étage 2) de MURI dans sa configuration actuelle. (Bas) Croisement

de deux écoulements incidents de même débit Q1 = 4.5 L/s ; expériences 2017 de Cécile Lalanne (Master)

5

Figure 4 Vue en plan du calcul de l’écoulement au sein de l’étage 2 (surface des rues) de MURI (en bleu,

emplacement des bâtiments) : configuration d’écoulement dans les rues Nord-Sud uniquement : à gauche, la

situation de référence ; à droite, une situation avec échanges avec l’étage 1 (réseau de conduites) / (travaux

de T. Chibane).

Liaison avec les inflexions du contrat d’objectifs :

Cet environnement urbain est particulièrement sensible au changement global. La thèse permettra de

définir certaines incertitudes sur les écoulements dans les rues lors d’inondations urbaines, indispensables

par exemple pour le dimensionnement des réseaux. L’identification des sources d’incertitude et notamment

l’évaluation de l’influence de la structure du bâti sur le risque d’inondation est un élément de l’adaptation au

changement global (inflexion 5). Le domaine scientifique stratégique d’Irstea concerné est celui

des « risques naturels et technologiques ».

Etat de l’art:

L’étude des écoulements en milieu urbanisé s’est développée, surtout depuis le milieu des années 1990,

selon différentes approches.

Des approches relativement grossières s’appuient sur un découpage en bassins versants ou en parcelles et

sur un réseau d’évacuation des eaux (en conduites ou en surface) comme principal vecteur des écoulements

(Campana and Tucci, 2001 ; Nkemdirim and Kendrick, 1996 ; Rodriguez, 1999 ; Mascarenhas. and Miguez,

2002). Plus généralement, Braschi et al. (1989) conceptualisent la ville par des nœuds et des éléments liants

sans prendre en compte les éléments de taille inférieure à la largeur de la rue. Les zones bâties peuvent être

simulées par un milieu poreux (Guinot, 2012 ; Kim et al., 2015), ce qui permet de se concentrer sur

l’écoulement principal (à l’échelle du quartier) sans décrire les processus locaux d’échange rues/bâti (à

l’échelle de la rue). On peut aussi faire appel à une représentation sans lien physique direct (réseaux de

neurones par exemple pour Bruen and Yang, 2006).

Pour déterminer plus précisément la répartition des écoulements dans le réseau de rues, on trouve des

modèles bidimensionnels (Schmitt et al., 2002 ; Petaccia et al., 2010) bien adaptés à une description

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détaillée sur une petite zone (Hunter et al., 2008) et des modèles unidimensionnels qui permettront de

traiter des zones plus vastes (Vojinovic et Tutulic, 2009 ; Mark et al., 2004).

On peut aussi complexifier le modèle des écoulements de surface en intégrant la structure urbaine autour

des rues : (Hingray, 1999 ; Inoue et al. ; 2000 ; Syme, 2008 ; Goldstein et al., 2016) proposent chacun un

modèle qui vise à représenter les écoulements à travers les blocs de bâti. Iwata et al. (2001) couplent 3

modèles (sous-sol, réseau de conduites et surface comme réseau de rues).

Enfin, on retrouve de nombreux auteurs qui posent clairement la question de la représentation des

bâtiments avec des questions de modèle topographique et de taille des mailles (Bellos et Tsakiris, 2015 ;

Chen et al., 2012 ; Schubert et Sanders, 2012). Toutefois, de manière générale, le bâtiment voire le bloc de

bâti est représenté comme imperméable alors qu’en réalité, l’eau y circule ou, au moins, y est stockée.

La littérature est, en outre, focalisée sur les modèles numériques et les cas de terrain beaucoup plus que sur

la modélisation en laboratoire. Dans ce dernier cas, les expériences portent essentiellement sur les

intersections d’écoulements, l’écoulement à travers des ensembles de cubes ou l’efficacité d’un ouvrage

d’échange avec le réseau d’assainissement, questions qui ne seront pas abordées dans cette thèse.

Travaux antérieurs de l’équipe :

Des travaux de thèse (Haider, 2001; Mignot, 2005 ; Bazin, 2013) menés au sein de l’Unité de Recherche

Hydrologie Hydraulique d’Irstea (HHLY) et des projets de recherche auxquels HHLY a participé (IMPACT,

HY2VILLE, RIVES,…) se sont aussi intéressés à la modélisation des écoulements en milieu urbain. La ville était

essentiellement vue comme un réseau de rues bordées de bâtiments où l’eau ne pénétrait pas. Dans ce

contexte, les discussions ont porté sur le type de modélisation hydrodynamique le plus adapté (1D, 2D ou

3D) et le degré de détail à apporter à la description de la rue : taille des mailles, représentation des trottoirs

et du mobilier urbain (Bazin et al., 2012 ; Mignot et al., 2013, Bazin et al. 2016). Dans un objectif

opérationnel, la modélisation bidimensionnelle (horizontale) a été validée moyennant certaines contraintes

de maillage liées à la précision des résultats attendus. Concernant les processus dominant, pour des crues

fortes et rapides, la présence de ressauts hydrauliques (Mignot et al, 2008a ; 2008b) ou la survenue

d'événements aléatoires (embâcles de voitures par exemple) peuvent entraîner une forte incertitude; pour

des crues plus lentes ou plus fréquentes, ce sont le stockage dans les bâtiments et les échanges avec le

réseau d’assainissement (qui transporte alors une part importante des eaux de ruissellement) qui peuvent

jouer un rôle déterminant. Même si elle est uniquement locale, l'influence de ces perturbations peut amener

à des modifications de niveau et de vitesse qui rendront difficiles le calage du modèle à partir de laisses de

crue (Mignot et al., 2006a). Or, cette étape de calage reste généralement nécessaire pour effectuer des

simulations réalistes d’événements passés et donc indispensable pour effectuer des prévisions fiables y

compris à l’échelle d’un quartier (que ce soit pour des scénarios futurs envisagés ou en temps réel). Réduire

(ou mieux afficher) l’incertitude sur l’aléa d’inondation doit aussi permettre d’estimer les dommages

potentiels de manière plus pertinente que la pratique commune (voir par exemple (Quan, 2014)) de

l’application d’une courbe hauteur d’eau-dommages à des résultats hydrodynamiques sur des grandes

mailles. Les échanges entre rues et réseau d’assainissement font l’objet d’une thèse en cours de l’ENP

d’Alger (T. Chibane) co-encadrée par A. Paquier, thèse qui devrait s’achever début 2019 compte tenu de

l’avancement du doctorant. La prise en compte des échanges latéraux avec le bâti proposée dans le sujet de

thèse décrit ici doit contribuer à réduire cette incertitude en décrivant l’aléa à proximité et à l’intérieur du

bâti.

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Descriptif des travaux :

Pour un écoulement dans une rue inondée, les échanges d’eau entre les rues et le bâti peuvent être

comparés aux échanges entre un écoulement rapide dans le lit mineur d’une rivière (équivalent de la rue) et

un écoulement plus lent dans la plaine d’inondation (équivalent de la zone bâtie). Ceci génère souvent des

processus complexes à l’interface. Ces processus locaux peuvent amener à un effet global (par exemple,

perte de charge supplémentaire pour un écoulement en lit composé par rapport aux lits simples

correspondants). On pourra comparer ces effets locaux à ceux des autres processus identifiés dans les

travaux précédents concernant les sources d’incertitude en inondation urbaine. L’identification des

processus locaux passe par la description des hauteurs d’eau, des débits mais aussi par celle des champs de

vitesse 3D incluant la turbulence et par la comparaison de ces éléments vis-à-vis de situations de référence

(par exemple, de manière analogue à la méthode suivie pour les mobiliers urbains (Bazin etal., 2012 ; Bazin

et al., 2016)).

L’étude qui devrait être menée porte sur deux échelles complémentaires :

- une échelle locale (de l’ordre du mètre sur le terrain) qui correspond au site où un débit entre ou

sort dans/de la rue, par une ouverture latérale dans un bâtiment ou une clôture.

- une échelle du bloc de bâti ou du quartier qui permet de prendre en compte un ensemble

d’échanges afin de restituer une dynamique de crue à un niveau de détails pertinent (et estimer les

conditions aux limites pour l’échelle locale). Ceci signifie intégrer les incertitudes locales et obtenir

des éléments permettant d’évaluer l’incertitude globale.

Le changement d’échelle est en effet un problème clé (Fewtrell et al., 2008) qui, au-delà de l’aléa se retrouve

dans la perception du risque ou l’évaluation de l’efficacité des mesures opérationnelles de réduction des

risques. En effet, à l’échelle d’un quartier de ville, les échanges locaux peuvent apparaître comme des

perturbations aléatoires de l’écoulement du réseau de rues à intégrer à ce titre dans une modélisation

numérique ou à traduire par une modification de paramètres, cette modification étant elle-même calée sur

les observations. A l’échelle locale, par contre, ces écoulements entrant ou sortant du bâti génèrent une

variabilité locale forte de l’aléa au sein de cette partie de la rue. De même, à l’intérieur du bâti, l’écoulement

ou le stockage fait varier l’aléa mais aussi modifie les processus d’échange avec la rue.

Au-delà de la compréhension des processus, au vu du caractère frustre des modèles qui aujourd’hui

prétendent représenter les échanges rues/bâti, l’objectif est de progresser dans les méthodes de description

et d’estimation de ces échanges afin d’intégrer ces interfaces dans des outils opérationnels pour la gestion

des risques. Une estimation fine des flux d’eau est la base pour évaluer d’autres flux de matières (sédiments,

polluants,…) qui peuvent aggraver les dommages voire avoir des effets néfastes pour la santé humaine ou

plus généralement l’environnement, même si la thèse n’abordera pas de telles questions.

Démarche

La démarche de la thèse s’articule autour d’un travail expérimental en laboratoire qui vise surtout une

description des processus, et de développements numériques qui doivent permettre de faire le lien entre les

deux échelles d’étude (locale / quartier).

Un travail méthodologique préalable est nécessaire pour évaluer la variabilité des types de bâti (vision quasi

urbanistique de la typologie urbaine) et des connections avec la rue (portail, clôture…). En effet, un pâté de

maisons fermé des quatre côtés de type haussmannien n’aura pas le même effet sur les écoulements dans

les rues qu’une zone plus ouverte telle une zone industrielle ou un campus (Bruwier et al., 2017).

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Les travaux en laboratoire s’appuieront sur la maquette urbaine « Muri » qui est mise en place dans le

laboratoire d’hydraulique d’Irstea à Villeurbanne depuis le printemps 2017. Cette maquette comporte une

plateforme de 3.8 m sur 5.4 m inclinable selon deux axes, avec 6 rues se croisant, et un réseau de conduites

en relation avec les rues par des tuyaux de jonction.

Le contrôle des débits et des niveaux dans les rues est rendu possible par l’usage de débitmètres et de

vannes. La maquette doit ainsi permettre des observations très précises des écoulements (niveaux et

vitesses de surface) en régime permanent mais aussi un suivi de leurs dynamiques en régime transitoire. On

s’intéressera principalement aux niveaux d’eau et vitesses moyennes sur la verticale qui représentent les

variables généralement utilisées dans l’analyse du risque d’inondation mais aussi la turbulence qui

localement peut aggraver les dommages. Les niveaux d’eau seront mesurés avec des sondes à ultrason, les

vitesses en surface avec la LSPIV et les vitesses et la turbulence au sein de l’écoulement avec des sondes

ADV. L’ensemble de la maquette est conçu pour permettre de simuler des configurations urbaines très

diverses. En particulier, les murs (transparents) délimitant les rues pourront être déplacés et ouverts afin de

simuler (i) différentes organisations des blocs de bâti, correspondant à différentes configurations

urbanistiques et (ii) l’intrusion d’eau dans ces blocs par des ouvertures rectangulaires de différentes

dimensions et situées à différents niveaux du sol afin de représenter portes, portails, fenêtres, etc.

Les expériences auront deux objectifs : d’une part, étudier l’effet local d’une ouverture et, d’autre part,

évaluer l’effet global d’une typologie urbaine (par exemple, par rapport à une autre typologie ayant une

densité d’ouvertures équivalente). On définira donc un jeu de situations de référence chacune caractérisée

par une densité d’échanges avec le bâti (et évidemment, les pentes longitudinale et transversale ainsi que

les conditions aux limites étant fixées). Chaque situation de référence sera étudiée en détail afin d’identifier

les paramètres clés du fonctionnement d’un type d’ouvrage d’échange. Une petite modification d’une

situation de référence permettra ainsi d’estimer expérimentalement la sensibilité et d’évaluer l’incertitude

due à une représentation simplifiée de la réalité (par exemple par une densité d’ouvertures et non par une

représentation explicite de chaque ouverture). On remarquera que ce sont ces éléments modulables qui

distinguent la nouvelle maquette des autres modèles physiques de ville de la littérature (représentant soit

un carrefour, soit une rue + une conduite, soit un réseau de canaux rectangulaires, soit un modèle réduit

d’un quartier de ville).

La modélisation numérique 2D d’inondations urbaines pour des situations complexes telles que décrites ci-

dessus exigera des développements afin d’y intégrer les échanges rue / bâti. Ceci se fera en deux étapes de

développement :

- 1. à partir des résultats expérimentaux, mettre en œuvre une modélisation détaillée des

écoulements à travers les ouvertures et au sein du bâti lui-même qui permette de rendre compte

des caractéristiques hydrauliques de l’écoulement, l’incertitude associée aux erreurs de

modélisation sera alors estimée.

- 2. définir une méthode qui permette d’évaluer à partir d’une description statistique des

caractéristiques de bâti (représentatif d’un type de ville), l’effet du bâti sur l’écoulement sans avoir à

intégrer les détails du bâti explicitement au sein du modèle. Cette deuxième étape fera apparaitre

une deuxième source d’incertitude liée à la vision statistique des échanges rues/bâti.

Le risque principal pour la thèse réside dans des résultats expérimentaux insuffisamment nombreux ou

insuffisamment documentés et qui donc ne permettent pas de développer une approche validée. En

particulier, une compréhension des processus est nécessaire pour estimer ce qui sera transposable lors

9

changements d’échelle pour passer du bâtiment à la ville et de MURI à des cas réels plus hétérogènes et plus

rugueux.

Santé-Sécurité au travail :

Le doctorant devra être formé pour travailler en toute sécurité dans le laboratoire d’hydraulique (laser,

électricité, pont roulant).

Planning :

Année 1 :

Analyse bibliographique centrée sur la représentation du bâti et ses connections avec les rues lors

d’évènements d’inondation urbaine.

Réflexion sur la variété des typologies urbaines et des connections rue / bâti, et choix des types de

configurations à modéliser physiquement sur MURI.

Validation du dispositif de laboratoire et du système de mesures sur la configuration de base de la

maquette (situation de référence : 3 x 3 rues sans ouverture dans le bâti).

(Nota : ce travail a été préparé par un stage de master en 2017; à ce stade, les résultats pourront

être comparés avec les expériences sur un carrefour et sur un quartier (14 rues pour la maquette d’Icube))

Prise en main du modèle numérique 2D (Rubar20) et tests sur la situation de référence

expérimentale.

Année 2 :

Travaux expérimentaux en régime permanent sur MURI avec configuration 3 x 3 rues incluant les

ouvertures dans le bâti de la situation de référence.

Développement du modèle numérique permettant de rendre compte des expériences de laboratoire

(représentation détaillée et représentation statistique) : termes complémentaires pour rendre compte des

processus aux interfaces latérales, techniques de calage pour la modélisation à grande maille…

Année 3 :

Analyse détaillée des résultats expérimentaux obtenus et expériences complémentaires par exemple

en régime transitoire. Conclusions sur les méthodes pour décrire et simuler les processus d’écoulement au

sein des zones de bâti.

Vérification de l’applicabilité des développements numériques sur les expériences complémentaires.

Fin de la rédaction du mémoire et soutenance

Collaborations externes :

Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux effectués par HHLY (Unité de Recherche Hydrologie

Hydraulique d’Irstea) sur les inondations en milieux urbanisés depuis plus de 15 ans, en particulier, dans le

cadre de projets nationaux (programmes RIO, PNRH et PGCU) et internationaux (programme cadre de

l’Union Européenne, programme bilatéral STAR avec la Corée, Japan Society for the Promotion of Science

(JSPS) pour le Japon).

Le partenaire principal identifié est le LMFA (Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique) (N.

Rivière, E. Mignot) qui interviendra dans l’encadrement du doctorant et la mise en œuvre des expériences.

Régionalement, on pourra associer également pour leurs compétences en géographie et sociologie, d’autres

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laboratoires du Labex IMU (Intelligence des Mondes Urbains) qui s’intéressent aux risques d’inondation (par

exemple, M. Augendre du laboratoire EVS (Environnement, Villes et Société)) et de l’OTHU (Observatoire de

Terrain en Hydrologie Urbaine) qui étudie différents aspects de la gestion de l’eau en milieu urbain,

observatoire auquel HHLY contribue en particulier sur ce thème ( par exemple, G. Lipeme Kouyi du DEEP

(Déchets Eaux Environnement Pollutions)).

Sur le plan national, on pourra continuer la collaboration avec le CEREMA et le SCHAPI, acteurs importants

dans la politique nationale en matière d'inondations ainsi qu'avec le laboratoire Icube (Strasbourg) pour des

comparaisons expérimentales, et l'UMR Hydrosciences qui a proposé des méthodes numériques alternatives

dans ce domaine (Guinot et al., 2007, 2009).

Sur le plan international, la poursuite de la collaboration avec l’université de Kyoto (DPRI) sera privilégiée et

une collaboration avec l’Université de Liège est en discussion ; mais d’autres partenaires avec lesquels HHLY

a collaboré sur ce thème par le passé pourront être sollicités (Université Technique de Cracovie, Université

Catholique de Louvain La Neuve, Université d’Exeter, Kyungpook National University de Daegu)

Valorisation :

• Publications envisagées :

2ème

année : article sur les processus physiques mesurés sur la maquette Muri, à publier dans Journal of

Hydraulic Research.

3ème

année : article sur les développements numériques 2D de prise en compte des échanges sous forme

paramétrique, à publier dans Journal of Hydraulic Engineering.

• Propriété intellectuelle envisagée :

Irstea

• Applications prévues

On appliquera la méthode développée à des cas réels d’inondation urbaine, les inondations à Besançon

étudiées par ailleurs dans l’ANR Flowres (2015-2018), « Prédire les écoulements en plaine d’inondation dont

l’occupation du sol varie lors de crues extrêmes » (http://flowres.irstea.fr/en/) ou le site d’Oullins de l’OTHU

déjà utilisé dans la thèse (Bazin, 2013). Cette application pourra être effectuée dans le cadre d’un projet ANR

de l’appel 2018 (proposition déposée en octobre 2017) qui inclurait aussi le travail de cette thèse.

Organisation :

• Encadrement :

L’encadrement de la thèse sera assuré à Irstea par S. Proust (Directeur de thèse) et A. Paquier (sur les

aspects numériques) et au LMFA par E. Mignot (sur les aspects expérimentaux).

• Nom de l’équipe Irstea: Hydraulique des rivières (HHLY)

Nom du HDR parmi les encadrants Irstea : S. Proust (HDR), A. Paquier (HDR).

• Profil du candidat recherché

Le thésard qui devra avoir une formation solide en hydraulique ou mécanique des fluides s’inscrira à l’école

doctorale MEGA de Lyon (UCBL ou INSA Lyon).

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Références Bibliographiques :

Références de HHLY (thèses et articles)

Bazin, P.-H., Bessette, A., Mignot, E., Paquier, A. and Rivière, N., 2012. Influence of Detailed Topography when Modeling Flows in Street Junction During Urban Flood, Journal of Disaster Research, 7 (5): 560-566.

Bazin, P. H., 2013. Ecoulements lors d’inondations en milieu urbain : influence de la topographie détaillée et des échanges avec le réseau d’assainissement. Doctorat Mécanique des Fluides, Université Claude Bernard Lyon 1, 238 pp..

Bazin, P.H., Nakagawa, H., Kawaike, K., Paquier, A., Mignot,E., 2014. Modelling flow exchanges between a street and an underground drainage pipe during urban floods. Journal of Hydraulic Engineering- ASCE 104(10), 04014051.

Bazin, P.-H., Mignot, E., Paquier, A., 2017. Computing flooding of crossroads with obstacles using a 2D numerical model. Journal of Hydraulic Research, 10.1080/00221686.2016.1217947, 55 (1): 72-84.

Chibane, T, Paquier, A., Benmamar, S., 2017. Coupled 1D/2D hydraulic simulation of the model MURI. Proceedings of Simhydro 2017. Nice, Juin 2017.

El Kadi, K., Paquier, A. and Mignot, E.,2009. Modelling flash flood propagation in urban areas using a two-dimensional numerical model. Natural Hazards, 50: 433-460.

Haider, S., 2001. Contribution à la modélisation d'une inondation en zone urbanisée. Approche bidimensionnelle par les équations de Saint Venant. Doctorat Mécanique des Fluides, INSA Lyon Villeurbanne Thesis, 180 pp.

Haider, S., Paquier, A., Morel, R. and Champagne, J.Y., 2003. Urban flood modelling using computational fluid dynamics. Water and maritime engineering, 156: 129-135.

Lhomme, J., Bouvier, C., Mignot, E. and Paquier, A., 2006. One-dimensional GIS-based model compared to two-dimensional model in urban floods simulations. Water Science and Technology, 54(6-7): 83-91.

Mignot, E., 2005. Etude expérimentale et numérique de l'inondation d'une zone urbanisée : cas des écoulements dans les carrefours en croix. Thèse en Mécanique, Ecole centrale de Lyon, 322 pp.

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