Inondation en ville

Problématique scientifique

Lors des inondations en milieu urbanisé, l’écoulement se concentre généralement dans les rues mais les échanges latéraux avec les zones de bâti et les échanges verticaux avec le réseau d’eau pluviale/usée peuvent modifier les écoulements localement. Pour combler le déficit de compréhension de ces processus d’échange et évaluer leur influence sur l’estimation de du risque d’inondation dans les rues et les zones bâties, des expériences sont conduites sur une maquette représentant un quartier urbain.

Questions scientifiques

  • Quelle est l’influence de la porosité dans le bâti (surface des ouverture / surface totale des murs) sur les hauteurs et vitesses dans les rues en régime permanent ?
  • Quelle est l’influence, pour une valeur de porosité donnée, de la distribution spatiale de cette porosité sur les chemins de l’eau, et in fine, sur les hauteurs et vitesses dans les rues en régime permanent ?
  • Quelle est l’influence de l’occupation au sol d’une zone de bâti sur les hauteurs et vitesses dans les rues et dans la zone de bâti en régime transitoire ?
  • Quelle est l’influence des flux verticaux entre rues et réseau d’assainissement type unitaire sur les hauteurs et vitesses dans les rues en régime permanent: (1) lorsque le réseau déborde dans les rues; (2) lorsque le réseau draine une partie des écoulements dans les rues.

Méthodologie

Les processus physiques associés aux inondations en ville sont étudiés sur la maquette urbaine « Muri » qui a été construite dans le laboratoire d’hydraulique et d’hydro-morphologie d’Irstea Lyon-Villeurbanne au 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. Les extrémités des rues sont connectées à 12 cuves, dont 3 cuves d’alimentation amont, 3 cuves ‘de sortie’ à l’aval de la maquette, et 6 cuves mixtes pouvant fonctionner en alimentation ou en sortie.

Maquette MURI: vue de dessus; vue des 3 cuves d’alimentation amont;  vues rasante et de dessus du croisement de deux écoulements incidents de même débit Q= 4.5 L/s (expériences de Cécile Lalanne, 2017)

Thèses, post-doctorats, et masters

  • Thèse de Tariq Chibane  (octobre 2015 – octobre 2019). Modélisation hydrodynamique des écoulements lors d’inondations urbaines : Interaction entre le ruissellement et le réseau d’assainissement. Co-directeurs: S. Benmamar (ENPA, Alger); A. Paquier.
  • Thèse de Miguel Meija (novembre 2018 – novembre 2021). Influence des échanges rue / bâti dans les processus d’inondation en ville. Encadrement: S. Proust (co-directeur), A. Paquier, et E. Mignot (co-directeur), INSA.
  • Master (2017) de Cécile Lalanne. ‘ Étude expérimentale d’écoulements dans un quartier de ville’
  • Master (2018) de Miguel Meija. ‘Experimental flow studies in a city neighbourhood’.

Projets de recherche

  • Projet ANR DEUFI -Detailing Urban Flood Impact- (2019-2022)
  • Projet PHC Tassili (2016-2019) “Diagnostics d’aléa inondation par ruissellement adaptés au contexte algérien, au service d’une stratégie de prévention”

Partenaires

  • ANR DEUFI: RiverLy; G-Eau; LMFA; Icube; Artelia; Cerema; GRED; Univ. Liège (Belgique); KICT (Corée).
  • PhD Miguel Mejia-Morales: RiverLy; LMFA.
  • PhD Tariq Chibane: RiverLy; ENPA (Algérie).

Exemple de résultats expérimentaux

Influence des échanges rue/bâti dans les processus d’inondation en ville  (thèse de Miguel Mejia)

En haut à gauche: bloc de bâti avec 12 ouvertures. En bas: vitesses en surface calculées à l’aide de Fudaa-LSPIV (Large Scale Partical Image Velocimetry) pour un bloc avec 12 ouvertures et 4 ouvertures. L’écoulement a été ensemencé avec de la sciure de bois (déposée en surface).

Exemple de simulation numérique

Simulation  des vitesses moyennées sur la hauteur d’eau à l’aide du code 2D Rubar 20 (développé à Irstea).

Publications

  • Mejia Morales, M. A., S. Proust, E. Mignot and A. Paquier (2019). Influence of the urban block structure on the flow pattern along a flooded street. E-proceedings of the 38th IAHR World Congress. September 1-6, 2019, Panama City, Panama.  doi:10.3850/38WC092019-1487
  • Mejia Morales, M.A. (2018). Experimental flow studies in a city neighborhood. Master 2, Ense3, Grenoble INP. 53 p.  
  •  Lalanne, C. (2017). Étude expérimentale d’écoulements dans un quartier de ville. Master 1 de Mécanique des Fluides (MF2A), C.M.I Université Pierre et Marie Curie, Paris. 51 p.