COMPOSANTE  SHOFM

MODELE D’ECOULEMENT D’UN SYSTEME UNIDIMENSIONNEL DE CANAUX A SURFACE LIBRE BASE SUR UNE ANALOGIE AVEC LA DIFFUSION (DAFLOW)

1. Objectifs

DAFLOW est un programme informatique qui peut être utilisé pour simuler l’écoulement dans un réseau de canaux unidimensionnels continentaux à surface libre. Le programme sort un fichier d’informations hydrauliques pouvant être utilisé pour piloter un modèle de transport tel que BLTM, composante K55.2.04 du SHOFM.

2. Description

La prévision du devenir et du déplacement des corps dissous en rivière est nécessaire pour comprendre de nombreux problèmes de qualité de l’eau. Faire une telle prévision suppose que l’on soit capable de prévoir l’évolution au cours du temps de l’écoulement dans les rivières. DAFLOW a été conçu pour simuler l’écoulement dans les systèmes de chenaux continentaux où on n’observe pas d’inversion des flux et ou les phénomènes de remous sont limités. Si ces deux conditions sont satisfaites, on peut adopter pour les équations de l’écoulement une forme analogue à celle des équations de la diffusion avec une précision acceptable même avec un minimum de données de terrain. DAFLOW est conçu pour être utilisé en conjonction avec un système de modélisation du transport, mais il peut être utilisé isolément pour le routage des crues ou pour d’autres applications.

La forme diffusive des équations de l’écoulement est résolue dans un cadre Lagrangien en raison de la précision, de la stabilité et de la simplicité de cette approche.

DAFLOW peut simuler l’écoulement dans un réseau de chenaux unidimensionnels interconnectés à écoulement unidirectionnel et transitoire. Le modèle se limite à des écoulements non stratifiés dans des canaux de géométrie fixe et sans effets de remous. Il faut fournir le débit en fonction du temps aux points limites externes (amont des biefs périphériques et apport des affluents). Quand plus d’une branche part d’un nœud, le pourcentage du débit empruntant chaque branche doit également être précisé.

DAFLOW utilise une forme simplifiée des équations de l’onde dynamique et doit donc être utilisé avec précaution. Il est plus précis pour les canaux à forte pente où la relation hauteur-débit est univoque que là ou le terme de frottement dans l’équation de la quantité de mouvement est important. Il s’agit là des conditions pour lesquelles les solutions numériques des équations complètes de l’onde dynamique tendent à être fortement non linéaires et instables.

3. Apports requis

DAFLOW demande 4 types d’entrées :

- Informations générales comprenant la taille du pas de temps, le nombre de pas de temps, le système d’unités à utiliser, la fréquence des sorties, le nombre de branches et la tolérance de précision.
- Des informations sur les branches du réseau comprenant le nombre de mailles à utiliser, la fraction de l’écoulement quittant le nœud pour pénétrer dans la branche, le nombre de connexions à l’amont et à l’aval.
- Des informations concernant l’intérieur des biefs comprenant la taille de la maille, l’écoulement initial dans le sous bief aval, l’indicateur de sortie, les coefficients de géométrie hydraulique, et les coefficients de dispersion de l’onde du sous bief.
- Les séries chronologiques du débit à chaque frontière externe.

4. Produits

Tableaux ou graphiques du débit, de la section, de la largeur au sommet des apports des affluents en fonction du temps pour n’importe quel point de grille. Les sorties de DAFLOW peuvent être utilisées comme entrées de BLTM, composante K55.2.04 du SHOFM.

5. Exigences et contraintes afférentes à l’exploitation

Le programme est écrit en FORTRAN 77 et peut être utilisé sur n’importe quel micro-ordinateur sous MS-DOS aussi bien que sur de plus grosses machines. Un coprocesseur mathématique est vivement recommandé.

Le système étudié doit être unidimensionnel et il ne doit donc pas y avoir de stratification. L’écoulement doit être unidirectionnel et il ne doit pas y avoir de remous.

Il est nécessaire d’avoir une connaissance générale de l’hydraulique et de l’écoulement à surface libre.

6. Forme de présentation

La documentation (USGS Water-Resources Investigation Report 89-4133) et les programmes avec commentaires sont en anglais. Le programme source et le module exécutable se trouvent sur une disquette 3 1/2" ou sur Internet.

7. antécédents

DAFLOW a été appliqué à de nombreuses rivières des Etats Unis.

8. Origine de la composante et appui technique

U.S. Geological Survey, Office of Surface Water.

9. Comment l'obtenir

Auprès du Centre national de référence du SHOFM des Etats Unis d’Amérique pour la disquette ou la documentation imprimée, ou électroniquement sur l’Internet à : http://water.usgs.gov/software/

10. Conditions à respecter

Le programme est gratuit. La documentation est facturée.