Rain water overland flow on agricultural fields simulation
Delestre, Olivier
HAL, tel-00587197 / Harvested from HAL
L'objectif de ce travail est le développement d'un modèle et d'une méthode numérique adaptés à la simulation du ruissellement d'eau de pluie sur des surfaces agricoles. Pour cela, nous utilisons un système d'équations aux dérivées partielles pour les eaux peu profondes : le système de Saint Venant. La pluie et l'infiltration y sont pris en compte par l'ajout de termes source et le couplage avec un modèle d'infiltration. Le système étant hyperbolique et conservatif nous choisissons d'utiliser un schéma aux volumes finis avec reconstruction hydrostatique. Avec cette reconstruction nous obtenons un schéma permettant de traiter les équilibres stationnaires et les interfaces sec/mouillé dues aux événements pluvieux. Tout d'abord, nous effectuons une comparaison systématique de différents flux numériques, de différentes reconstructions d'ordre deux (MUSCL et ENO modifiées) et de différentes méthodes de traitement des frottements sur des solutions analytiques unidimensionnelles. Ces comparaisons nous permettent de choisir une méthode numérique adaptée à la simulation du ruissellement qui en outre capture les phénomènes de type roll-waves. Ensuite nous nous intéressons au traitement de la pluie et de l'infiltration à l'aide du modèle de Green-Ampt. Cette méthode généralisée en dimension deux est validée sur des résultats expérimentaux obtenus à l'INRA d'Orléans et à l'IRD. La méthode numérique choisie et validée a été implémentée dans FullSWOF_2D un logiciel libre écrit en C++ pour la simulation de ruissellement d'eau de pluie sur des surfaces agricoles.
Publié le : 2010-07-13
Classification:  Overland flow,  shallow water,  finite volume,  well-balanced scheme,  hydrostatic reconstruction,  apparent topgraphy,  MUSCL reconstruction,  ENO reconstruction,  numerical fluxes,  kinetic,  source term,  semi-implicit treatment,  friction,  rain: infiltration,  analytic solutions,  Ruissellement,  eau peu profonde,  Saint-Venant,  volume fini,  schéma équilibré,  reconstruction hydrostatique,  topographie apparente,  reconstruction MUSCL,  reconstruction ENO,  flux numériques,  Rusanov,  HLL,  cinétique,  VFRoe-ncv,  Apstat,  terme source,  traitement semi-implicite,  frottement,  Darcy-Weisbach,  Manning,  Chezy,  Strickler,  pluie,  infiltration,  Green-Ampt,  roll waves,  solutions analytiques,  C++,  FullSWOF_2D,  Niger,  Sénégal,  [MATH]Mathematics [math],  [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
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Delestre, Olivier. Rain water overland flow on agricultural fields simulation. HAL, Tome 2010 (2010) no. 0, . http://gdmltest.u-ga.fr/item/tel-00587197/