TD_UB08

MIKE URBAN Analyse du réseau d’un quartier du

13ieme arrondissement

Objectifs du TDCe TD fait suite au TD du 4 juin où nous avons commencé à analyser le fonctionnement du réseau d’assainissement du petit quartier du 13ieme arrondissement de Paris. Cette analyse se fait via le logiciel MU et se déroule en 3 parties :1. Calcul des apports des bassins versant (modélisation hydrologique)2. Calcul des écoulements dans les conduites (modélisation hydraulique)3. Analyse des résultats et proposition de solutions.

Le premier point a été réalisé lors de la séance du 4 juin (les points en rouge dans la prochaine diapositive). La séance d’aujourd’hui va être consacrée aux deux questions qui restent.

Objectifs du TD

• Tester les fonctionnalités SIG• Description du réseau et du sens de l’écoulement• Modélisation hydrologique avec une pluie de période de

retour 20 ans• Modélisation hydraulique avec 2 cas :– Sans condition aval– Avec condition aval (niveau de la Seine = 28.70 m)

• Analyser le fonctionnement du réseau dans les deux cas• Proposer des solutions aux éventuels problèmes de

fonctionnement• Vérifier l’efficacité des solutions

Modélisation hydraulique

• La modélisation hydraulique consiste à calculer les caractéristiques de l’écoulement dans les conduites : débits, hauteurs d’eau et vitesses en fonction du temps et de l’espace.

• Pour réaliser ce calcul, nous avons besoin de connaitre ce qui rentre dans le réseau (condition limite amont) et l’état du milieu à la sortie du réseau (condition limite aval).

• La condition limite amont dans notre cas est le résultat de la modélisation hydrologique.

Condition au limite amontIci, il va falloir indiquer à MU les points d’entrée des apports en ruissellement.

Defined by catchment veut dire que pour chaque bassin versant le débit calculé par le modèle hydrologique va rentrer dans le réseau par le nœud auquel est connecté ce bassin.

Identifiant de la condition limite

on clique sur « Items » pour renseigner le ficher qui contient les débits entrants dans le réseau

Condition au limite amont

Nom de la CL

Type de cette CL : ruissellement

Temporalité : série temporelle

Source du ficher « MOUSE » : Résultat de la modélisation hydrologique

Indiquer le chemin vers le fichier qui contient les résultats du modèle hydrologique (*.crf)

A ce stade, nous avons indiqué à MU le ficher qui contient les débits apporté par les bassins versant et qui vont entrer dans le réseau. L’étape suivante et de lui indiquer l’état du milieu récepteur.

Condition au limite aval

Ici, on indiquera l’état du milieu récepteur à l’exutoire

Localiser l’exutoire : ici c’est le nœud WATT2

Condition au limite aval

Nom de la CL

Variation temporelle de la CL : ici on considère que le niveau du milieu récepteur est constant

Pour le premier cas de modélisation, on considérera qu’il n ya pas d’influence aval (niveau de la Seine = 0)

Simulation hydrauliqueQuand on lance la simulation hydraulique, MU calcul le débit, la hauteur d’eau et la vitesse de l’écoulement en tout point du réseau et pendant toute la durée de l’averse.

Donner un nom à la simulation (ce sera le nom du ficher résultat qui va être généré)

On indique bien que c’est l’écoulement dans le réseau qu’on veut calculer

On clique sur « Set Max. time » pour caler le temps de la simulation sur la durée de la pluie

Pour choisir le modèle hydraulique et ses paramètres, on doit aller dans l’onglet « Network parameters ».

Simulation hydrauliqueAvant de lancer la simulation, on va dans l’anglet « Network parameters » afin de choisir le modèle hydraulique et ses paramètres.Il 3 modèles qui permettent de résoudre les mêmes équations (conservation de la masse et quantité de mouvement) de trois façons différentes (Détails dans le manuel de MU : PIPE FLOW

Pour notre exercice, nous retiendrons le modèle «Dynamic Wave » cette méthode ne fait pas de simplification des équations.

En indiquant un pas de temps min et max, on permet à MU de calculer un pas de temps optimal pour les calculs (stabilité des calculs). Dans ce cas précis, Dtmin=10s, Dtmax= 60s et 1.3 correspond à l’incrément du pas de temps.

Pas de temps de sauvegarde en minutes. Ici les résultats sont sauvegardés toutes les minutes

Une fois les paramètres saisi on revient dans l’anglet General et on lance la simulation en cliquant sur « Start simulation ».

Simulation hydrauliqueUne fois les calculs fait, MU vous demande si vous voulez visualiser les Warnings. Ce sont des anomalies du réseau mais qui ne gênent pas les calculs. Par exemple : des vitesses trop fortes, des pentes négatives ,… Si vous choisissez « yes »il va ouvrir une fenêtre HTML qui contient ces warnings. Il faudra la fermer pour avoir le message suivant.

Si il n’ya pas d’erreurs graves, MU fait les calculs et vous demande si vous voulez visualiser le résumé.

Visualisation des résultats : hydrologiques

Les résultats hydrologiques concernent uniquement l’apport des différents bassins versants. Dans notre exemple, et afin de mieux visualiser l’apport d’un bassin versant tout au long de l’averse, il est recommandé de zoomer sur un bassin au choix.Avant de visualiser les résultats hydrologiques, on doit d’abord les charger :

Pour charger les résultats hydrologiques, on va dans l’anglet « Model Results », on choisi « Load Results » et « Mouse Results »

Une fois qu’on a choisi le fichier qui contient les résultats hydrologique (*.crf), cette fenêtre s’affiche pour nous indiquer ce que contient ce dernier « Discharge » =Débit d’apport. On clic sur OK

Visualisation des résultats : hydrologiques

Le fichier résultats est chargé, mais n’est pas encore visible. Pour y remédier, il faut l’ajouter en tant que couche résultats

Ajouter une couche

Fichier contenant les résultats

Type de résultats

Voici la couche qui correspond aux apport des différents BV.On peut changer le nombre de classes par exemple.

Exercice : choisissez trois classes de débits au lieu 5.

Visualisation des résultats : hydrologiques

Pour mieux visualiser la variation de débit en fonction de la pluie on va d’abord ouvrir le fichier contenant la série de pluie. Pour le faire vous allez dans « Edit », « Time series » et vous ouvrez le ficher contenant la pluie :

Organisez vos fenetres de manière à avoir la série temporelle, un bassin versant et la couche résultats

Puis cliquez sur démarrer la visualisation

En fonction du temps, vous allez voir changer la couleur du bassin versant en fonction de la pluie qui tombe et du débit généré.

Vous pouvez accélèrer ou ralentir la visualisation

Visualisation des résultats : Hydrauliques

Les résultats hydrauliques peuvent être le débit, la hauteur d’eau, la vitesse de l’eau dans les canalisations. De la même manière, vous devez charger le fichier résultats en allant dans « Model results », « Load results » puis « Mouse results »

Une fois que vous avez choisi le fichier qui contient, cette fois-ci, les résultats hydraulique (*.PRF) cette fenêtre s’affiche. Vous sélectionnez tout pour avoir tous les types de résultats.

Il existe deux façons pour visualiser les résultats hydrauliques. La première est de les ajouter comme des couches qu’on visualisera comme les résultats hydrologiques.

Exercice : Visualisez la couche niveau d’eau dans les canalisation

Visualisation des résultats : Hydrauliques

La seconde manière de visualiser les résultats hydrauliques, c’est d’aller voir à l’intérieur des conduites ce qui s’y passe à travers des profils en long.

On place des drapeaux sur le parcours qu’on veut visualiser

Ensuite on clic sur « profil en long »

Une nouvelle fenêtre s’affichera avec le profil en long des conduites sélectionnées.Dans « Properties », on va pouvoir choisir les variables à visualiser sur le profil en long.

Visualisation des résultats : Hydrauliques

Avec le bouton « Add », on peut ajouter autant de variables qu’on veut visualiser.Ici, nous nous proposons de visualiser le niveau de l’eau dans les canalisation et dans les nœuds.

Visualisation des résultats : Hydrauliques

En lançant l’animation, on peut voir évoluer le niveau de l’eau dans les conduites et dans les nœuds (en bleu).

A noter : la différence entre le niveau de l’eau dans un nœud et dans la conduite à l’aval est dûe à une perte de charge singulière au nœud.

Quand le niveau de l’eau dans la conduite dépasse la limite de la conduite, cela veut dire que la conduite a été mise en charge.

Visualisation des résultats : Hydrauliques

On peut aussi visualiser la variation d’une variable hydraulique dans le temps sous forme d’une série temporelle. Par exemple, on veut visualiser la variation temporelle du débit dans une conduite.

(1)

(2)

(3)

On clic sur une conduite et on a

Visualisation des résultats : Hydrauliques

On peut aussi visualiser une variable pour plusieurs objets sur le même graphique.

Exercice

Nous avons vu jusqu’ici comment on fait une simulation hydraulique et comment visualiser les résultats.La simulation précédente a été réalisée sans condition aval (condition aval nulle). Il vous est demandé de faire une autre simulation hydraulique cette fois-ci avec une condition aval sur le niveau de la Seine (Niveau = 28.70m). Comparez les résultats des deux simulations. Repérez les éventuels disfonctionnements du réseau et proposez une solution ou des solutions pour régler ces disfonctionnements.