Caractérisation des rugosités pour les modèles hydrodynamiques bidimensionnels de crue extrême h/f

La simulation d'inondations induites par des crues extrêmes repose aujourd'hui principalement sur des modèles hydrodynamiques bidimensionnels. Une simulation nécessite au préalable que les modèles exploités aient été vérifiés puis validés (c.a.d. testés sur des événements réels déjà observés). Notamment, il est essentiel de valider la valeur numérique de paramètres comme les coefficients de rugosité de la zone impactée par l'inondation. Cette étape de l'étude repose principalement sur (i) la disponibilité d'observations in situ (ex. laisses de crue) et (ii) l'expertise du modélisateur qui lui permet d'attribuer les coefficients de rugosité en fonction du type du sol potentiellement impacté par l'événement d'inondation (ex. prairie, champs, zone urbaine, zone humide, etc.). A l'heure actuelle, le calage du modèle dans une plaine inondée repose sur un nombre peu significatif d'observations, ce qui mène à des approximations très significatives du paramètre de rugosité. Par ailleurs, l'état de l'art préalable à la définition des rugosités repose essentiellement sur des études « monodimensionnelles » (lois de Strickler, lits composés, etc.) et sur des événements de crue (observés ou simulés) d'intensité inférieure à celle utilisée pour le dimensionnement des installations nucléaires exploitées par EDF. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de mettre en place et exploiter pour les besoins industriels de EDF une nouvelle méthodologie, à caractère expérimental, pour la caractérisation des rugosités en zone inondable en prenant en compte (i) les caractéristiques extrêmes des scénarii étudiés et (ii) les conditions d'occupation du sol typiques des zones d'installation des centres de production de EDF.
Pour répondre à ces questions, EDF R&D a réalisé des travaux préliminaires ayant permis de pré-dimensionner, à l'aide de la bibliographie existante, un canal expérimental destiné à évaluer la rugosité sur une pleine végétalisée pour différents niveaux de submersionde et développé dans le code de calcul TELEMAC-2D (www.opentelemac.org) un nouveau terme de frottement.

Les travaux de thèse s'organiseront autour des axes de recherche suivants :
Axe 1 : mise en place du protocole expérimental
Définition du protocole expérimental (débits, pente du canal, matériaux) qui doit être adapté aux conditions typiques d'installation des sites EDF ;
Détermination des instruments de mesure les plus pertinents (vélocimètres, doppler, drones, LSPIV) ;
Réalisation des essais pour les matériaux choisis et la production d'un jeu de données expérimentales ;

Axe 2 : analyse des données et exploitation pour l'amélioration de la modélisation bi-dimensionnelle
Exploitation et analyse des résultats ;
Comparaison avec les résultats numériques ;
Exploitation du modèle hydrodynamique TELEMAC2D du canal d'essai (type « jumeau numérique ») pour la caractérisation numérique des rugosités ;
Proposition d'une nouvelle loi de rugosité adaptée au cas d'étude.