Hydraulic modeling of flow, water levels and inundations: Serein River case study

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2008.vol48

[Résumé FR - Rapport en anglais] Cette étude s’inscrit dans le cadre de la thèse de Firas Saleh, dont l’objectif est de contribuer à une meilleure simulation des crues dans le réseau hydrographique de la Seine, et de leurs liens avec les inondations, les zones humides et les interactions nappe-rivière. Ce travail s'inscrit également dans le développement de la plateforme de modélisation EAU-Dyssée qui vise à rénover les différents modèles précédemment couplés dans le cadre du programme PIREN-Seine, autour d'un cœur constitué par le modèle hydrogéologique MODCOU de l'ENSMP. Plus spécifiquement, il s'agit donc de contribuer au développement d'un module hydraulique permettant la simulation des hauteurs d'eau et des inondations et pouvant être couplé à l'échelle du bassin de la Seine avec MODCOU, ce dernier simulant les apports latéraux aux cours d'eau sous forme de lames d'eau écoulées en surface et en souterrain. Pour faciliter un tel couplage, la première partie de la thèse vise à tester la sensibilité d'un modèle hydraulique (i) aux choix de modélisation du lit majeur et des débordements et (ii) à la précision de la description géomorphologique des lits, pour identifier le meilleur compromis entre parcimonie et réalisme. Ce travail a fait l’objet d’un rapport détaillé rédigé en anglais dont nous présentons ici la méthodologie générale et les principaux résultats. Le rapport s’articule en trois parties : une revue de la littérature sur le type de modélisation hydrodynamique mis en œuvre dans les modèles couplés hydraulique-hydrogéologique ; la description du modèle hydraulique élaboré sur le Serein (affluent de l’Yonne) et les tests qui ont été menés sur la sensibilité des simulations à la représentation de la géométrie de la rivière. [ENG] The main objective of this thesis is to contribute to a better simulation of floods in the hydrographic network of the Seine, and their links with inundations, wetlands and stream-aquifer interactions including the contribution of the groundwater to low flows, and the reinfiltration of water in storage areas after floods. More specifically, contributing to the development of a hydraulic module, allowing the simulation of floods and has coupling capabilities with a large scale basin hydrological model MODCOU (Ledoux, 1980). To facilitate such coupling, the first part of this thesis aims at establishing whether a reliable hydraulic flood routing model could be developed based on limited field data. A wide variety of "what if" river geometry scenarios are explored to determine the most appropriate river representation geometry in areas where cross sections surveys are not available. The validity of this approach has been illustrated by developing a model of the Serein River (tributary of the Yonne River). The modelization methodology is based on the association between a hydraulic and hydrological model. The hydraulic model used is HEC-RAS which is based on the Saint Venant equations solved by using the four point implicit finite difference scheme. The calibration parameter involved in the development of the hydraulic model is the Manning's roughness coefficient (n). The hydrogeological model MODCOU is used to simulate the lateral inflows of the Serein River subcatchments.