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Universit du Qubec
cole de technologie suprieureDpartement de Gnie de la
construction
HEC-RAS River Analysis System
Guide de laboratoire : Exemple pour la rivire du Loup
HEC-RAS Version 3.1.3
CTN-762 Ressources hydriques
Table des matires
1 Introduction
.................................................................................................................
1 2 Un aperu de HEC-RAS
.............................................................................................
2
2.1 Terminologie utilise
..........................................................................................
2 2.2 Fonctionnement de HEC-RAS
............................................................................
3
3 tapes de la modlisation
............................................................................................
8 3.1 Projet
...................................................................................................................
8 3.2 Gomtrie des sections
.......................................................................................
9 3.3 Dbits et conditions limites
...............................................................................
13 3.4 Simulation hydraulique
.....................................................................................
14
4 Visualisation des rsultats
.........................................................................................
15 5 Rfrences
.................................................................................................................
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
CTN-762 Ressources hydriques Page 1
1 Introduction Dans le cadre du cours Ressources hydriques, le
laminage hydrologique a prcdemment t utilis pour tudier la
propagation du dbit dans un cours d'eau. Les avantages et limites
de cette approche ont d'ailleurs t prsents au chapitre 6 des notes
de cours, de mme que quelques mthodes de laminage hydrologique.
Toutefois, les niveaux d'eau sont parfois un lment primordial pour
la prvision des inondations, la gestion des cours d'eau et des
plaines inondables, ainsi que pour la conception de certains
ouvrages en milieu hydrique. L'approche hydraulique, dont la thorie
est prsente au chapitre 7 des notes de cours, devient alors
ncessaire afin de calculer la hauteur d'eau atteinte par
l'coulement dans des conditions spcifiques.
HEC-RAS est un logiciel intgr pour l'analyse hydraulique qui
permet de simuler les coulements surface libre. Il a t conu par le
Hydrologic Engineering Center du U.S Army Corps of Engineers. Il
s'agit d'une nouvelle version d'un modle hydraulique auparavant
nomm HEC-2, qui comporte maintenant une interface graphique
permettant d'diter, modifier et visualiser les donnes d'entre, de
mme qu'observer les rsultats obtenus. Il est prsentement utilis
dans plusieurs firmes d'ingnierie et organismes gouvernementaux. La
version 3.1.3 de HEC-RAS permet de simuler les coulements
permanents et non permanents, le transport de sdiments et certaines
fonctions facilitant la conception d'ouvrages hydrauliques.
Ce guide d'utilisation est destin la ralisation de l'tude
hydraulique requise l'intrieur du projet de session effectu par les
tudiants dans le cadre du cours CTN-762, Ressources hydriques. Il
ne constitue pas un guide d'utilisation exhaustif pour l'emploi de
HEC-RAS, mais bien un rsum des principales fonctions qui seront
utiles aux tudiants pour la ralisation de leur projet.
Volontairement, peu de notions thoriques sont intgres dans ce
document, dans le but dallger le contenu de ce document. Toutefois,
avant dutiliser un logiciel de calcul des coulements surface libre,
il est primordial de connatre certaines notions thoriques qui sont
notamment prsentes dans les notes de cours. Des ouvrages plus
complets sont numrs en rfrence et pourront aussi tre consults pour
plus de dtails.
Ce guide prsente d'abord le principe de fonctionnement de
HEC-RAS et les principaux menus du logiciel. Par la suite, les
principales tapes requises pour la modlisation hydraulique sont
numres, tout en ralisant un exemple d'application. Finalement,
diffrentes possibilits pour consulter les rsultats obtenus sont
proposes la dernire section.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
CTN-762 Ressources hydriques Page 2
2 Un aperu de HEC-RAS Aprs avoir utilis HEC-HMS, vous tes
maintenant familiers avec certains aspects de la modlisation et
certaines similitudes peuvent d'ailleurs tre faites entre ce
logiciel et HEC-RAS. Tout comme pour HEC-HMS, HEC-RAS utilise le
concept de Projet afin de raliser une simulation du comportement
hydraulique dun cours deau. Tel que dfini par HEC-RAS, un projet
est un ensemble de fichiers permettant de simuler le comportement
hydraulique d'un cours d'eau pour diverses conditions. La notion de
Projet comprend galement un ensemble d'autres termes qui lui sont
associs et ceux-ci sont expliqus la premire section. Par la suite,
l'environnement de HEC-RAS est prsent brivement, soit les
principales fentres et les menus.
2.1 Terminologie utilise Avec HEC-RAS, un ensemble de fichiers,
que l'on nomme Projet, sont requis pour effectuer l'analyse
hydraulique d'un cours d'eau. Une terminologie particulire est
employe pour dfinir chacune de ces composantes. Les dfinitions sont
prsentes la page suivante et la figure ci-dessous illustre la
hirarchie des fichiers d'un projet.
Schma des fichiers d'un projet
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
CTN-762 Ressources hydriques Page 3
Projet (Project) : Le fichier Projet contient le titre et la
description du projet, le systme d'units utilis et les liens vers
tous les fichiers qui lui sont associs. Il contient aussi les
variables par dfaut qui peuvent tre dfinies par l'usager et une
rfrence au dernier Plan utilis (voir la description d'un Plan plus
bas). Il comporte l'extension .PRJ.
Gomtrie (Geometry) : Ce fichier contient toutes les informations
gomtriques sur le cours d'eau analys, soit le schma arborescent,
les sections transversales, la distance entre chaque section, les
coefficients de Manning et s'il y a lieu, les structures prsentes
(ponts, ponceaux). Un projet peut comporter plusieurs gomtries afin
d'analyser diffrentes variantes (par exemple avec ou sans
obstruction dans la rivire). Les fichiers peuvent ainsi comporter
l'extension .G01 G.99.
Dbit (Flow) : Le fichier Dbit est utilis pour simuler les
coulements permanents. Il contient le nombre de Profile devant tre
calculs, les donnes de dbit pour chacun d'eux et les conditions
limites pour chaque tronon. Un Profile dsigne l'ensemble des
niveaux d'eau calculs pour des conditions particulires de dbit. De
la mme faon que prcdemment, l'extension du fichier peut tre de .F01
.F99.
Plan (Plan) : Un fichier Plan contient un titre et une
description du plan, de faon similaire aux informations d'un
Projet. Il contient de plus la rfrence aux fichiers Gomtrie et Dbit
associs ce Plan. Le concept de Plan permet ainsi de simuler
diffrentes combinaisons de Gomtrie et de dbit qui peuvent tre
ncessaires dans le cadre dune tude hydraulique. Il y a un fichier
.P** pour chaque Plan et ceux-ci peuvent comporter l'extension .P01
.P99.
Simulation (Run) : Le fichier simulation contient toutes les
donnes ncessaires l'excution d'une simulation, dfinie l'intrieur
d'un Plan. Ce fichier est automatiquement cr par HEC-RAS lorsqu'une
simulation est lance. Son extension peut tre .R01 .R99. Par
exemple, le fichier .R01 correspond au Plan .P01
Rsultats (Output) : Tous les rsultats d'une simulation sont
contenus dans le fichier Output. Les fichiers de rsultats possdent
l'extension . O01 . O99 et leur numrotation est galement associe
celle des fichiers Plan.
Tous les fichiers crs l'intrieur d'un mme projet comportent le
mme nom, soit celui dfini au dpart par l'usager. Seule l'extension
diffre et les diffrentes extensions des fichiers sont
automatiquement cres par HEC-RAS et ne doivent pas tre modifies.
Pour les fichiers dont l'extension inclut un nombre, celui-ci
correspond l'ordre dans lequel les fichiers ont t sauvegards. La
numrotation des fichiers Plan, Run et Output est galement lie entre
eux.
2.2 Fonctionnement de HEC-RAS Cette section prsente maintenant
l'environnement gnral de HEC-RAS, soit les diffrents menus et
options qu'il comporte. Le module principal et les diffrentes
fonctions qui lui sont associes sont introduits aux pages
suivantes, alors que les modules spcifiques certaines fonctions
seront prsents au chapitre suivant.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
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Dmarrage de HEC-RAS Pour dmarrer HEC-RAS, double-cliquez sur
l'icne suivante place sur le Bureau, ou bien allez dans le menu
Dmarrez et choisissez le programme HEC-RAS 3.1.3. Fait important
noter, HEC-RAS utilise comme symbole dcimal le point, et non la
virgule utilise habituellement dans notre systme d'units. Un
message d'erreur peut apparatre lors du dmarrage de HEC-RAS si le
symbole dcimal spcifi pour votre ordinateur n'est pas le point.
Vous pouvez changer ce symbole dans le Panneau de configuration de
Windows, l'item Paramtres rgionaux, l'onglet Nombre.
Les menus de HEC-RAS Suite au dmarrage de HEC-RAS, vous devez
obtenir la fentre principale de HEC-RAS qui est illustre la figure
ci-dessous, sans toutefois les donnes qui y sont inscrites. Elle
comporte une barre de menu qui est situe dans le haut de la fentre,
ainsi qu'une barre de boutons situe juste au-dessous. Ces deux
lments importants sont prsents un peu plus loin. Parmi les autres
lments de la fentre principale, on retrouve des espaces prvus pour
afficher les donnes prsentement utilises, soit le titre du Projet
en cours, une description du Plan, de la gomtrie et des donnes de
dbits utilises. Le nom et le chemin du fichier de chacun de ces
lments sont indiqus dans la deuxime colonne.
Fentre principale de HEC-RAS
La barre de menu comprend toutes les fonctions disponibles de
HEC-RAS et la figure de la page suivante prsente son contenu. Le
menu File permet d'ouvrir, de crer et de sauvegarder un Projet
(fichiers avec l'extension .prj). Les autres options permettent de
modifier le titre du Projet ou d'effacer tous les fichiers relis un
projet. Utilisez cette dernire option avec prcaution!
Outre le menu File, le menu Edit est galement important et
permet de spcifier les donnes de base dcrivant le systme
hydrographique devant tre modlis ainsi que les conditions de dbit
dans ce systme.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
CTN-762 Ressources hydriques Page 5
Barre de menu HEC-RAS
La principale tape de la cration d'un projet de modlisation avec
HEC-RAS est de dfinir la gomtrie de notre cours d'eau, au moyen de
sections transversales. Cette tape, qui sera vue plus en dtail la
section 3.2, est ralise en choisissant l'option Geometric Data...
Toutes les donnes relies la gomtrie du cours d'eau sont sauvegardes
dans les fichiers dont l'extension est .G** o ** dsigne des
chiffres reprsentant une numrotation squentielle.
Une autre option disponible dans le menu Edit pour l'tude des
coulements permanents dans le cours d'eau est Steady Flow Data...
Cette option permet de spcifier la ou les valeurs de dbits dans le
cours d'eau qui devront tre modliss, ainsi que les conditions
limites de l'coulement. Un Profile dsigne l'ensemble des niveaux
d'eau calculs pour des conditions particulires de dbit. Les
informations qui sont spcifies avec cette option sont contenues
dans les fichiers .F**. Les options Unsteady Flow Data...
(coulements non permanents) et Sediment Data... (Transport de
sdiments) ne seront pas utilises dans le cadre du cours.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
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L'autre lment important de la fentre principale pour la cration
d'un projet et la ralisation de simulations est le menu Run. Trois
options y sont disponibles: Steady Flow Analysis... , Unsteady Flow
Analysis et Hydraulic Design... Tout comme pour l'tape prcdente,
seulement l'option coulements permanents (Steady Flow Analysis)
sera utilise. Cette option permet ici de dfinir le Plan, qui
contient la rfrence au rgime d'coulement modlis, la gomtrie du
cours d'eau et aux dbits simuls (voir la figure de la page 2).
Aprs avoir ralis une simulation, vous pouvez consulter le menu
View. Il permet de consulter les diffrents rsultats obtenus, soit
graphiquement avec les fonctions de la partie suprieure du menu, ou
bien de faon tabulaire avec les autres. Mme s'il n'y a pas de
rsultats calculs, les fonctions graphiques peuvent tre utilises
pour visualiser de faon schmatique les donnes entres et ainsi
percevoir certaines incohrences, s'il y a lieu.
Le menu Options contient certains paramtres de fonctionnement de
HEC-RAS. Dans Program Setup, allez Set Time for Automatic Backup...
Cette option permet de spcifier l'intervalle de temps qui sera
utilis pour la sauvegarde automatique des donnes de votre projet.
Dans le mme menu, vrifiez que Automatically Backup Data est coch.
Ainsi, par mesure de scurit, toutes vos donnes seront sauvegardes
dans le fichier RasBackup.prj, situ dans le rpertoire
d'installation de HEC-RAS. La fonction Default Parameters permet de
spcifier les coefficients d'expansion et de rtrcissement utiliss
par dfaut pour chaque nouvelle section transversale. Unit System
permet de spcifier quel systme d'units est utilis pour le projet en
cours (actuellement US customary) et permet aussi de changer le
systme d'unit utilis par dfaut pour chaque nouveau projet.
Finalement, la dernire fonction, Convert Project Units..., permet
de convertir un projet d'un systme d'units un autre.
Le dernier item de la barre de menu, Help, peut tre consult pour
obtenir de l'aide sur diffrents sujets d'intrt. Il contient une
version en ligne des principaux lments contenus dans le document
HEC-RAS User's Manual, cit en rfrences. En plus du prsent guide,
l'aide en ligne, bien qu'en langue anglaise seulement, est
suffisante pour bien comprendre et utiliser efficacement HEC-RAS.
La documentation cite en rfrence est aussi disponible sur chaque
poste de travail, dans le dossier HEC situ sur le Bureau Windows de
chaque poste de travail.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
CTN-762 Ressources hydriques Page 7
Barre de boutons HEC-RAS
Finalement, la barre de boutons constitue un accs aux fonctions
utilises le plus couramment dans HEC-RAS. La figure ci-dessus
prsente leur description. En plaant le curseur de la souris
au-dessus d'un bouton, la description est affiche dans la barre de
titre de la fentre ainsi que dans un lment textuel. L'icne utilise
est aussi reprsentative de cette fonction. Elles ont pour la
plupart t abordes prcdemment ou seront vues ultrieurement lors de
la ralisation d'un exemple. Fait noter, les lments de la barre de
boutons sont placs dans un ordre logique de ralisation d'un Projet
avec HEC-RAS, mais ce ne sont pas toutes ces fonctions qui doivent
ncessairement tre utilises dans un projet. Le chapitre suivant
prsente justement, travers un exemple simple, les principales tapes
de la modlisation hydraulique avec HEC-RAS. Finalement, dans le
coin infrieur droit de la fentre principale, le systme d'unit
utilis est indiqu en permanence.
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3 tapes de la modlisation Vous tes maintenant familiers avec les
menus et les diffrentes fonctions de HEC-RAS et aussi suffisamment
renseigns pour crer vous mme votre propre Projet. Les principales
tapes requises pour la cration d'un projet avec HEC-RAS sont
dcrites ici travers un cas simple. Le bassin versant de la Rivire
du Loup est nouveau utilis titre d'exemple. Toutefois, les valeurs
utilises ici ne reprsentent pas le systme hydrographique rel.
3.1 Projet Dans le menu File, choisir l'option New Project pour
obtenir une fentre similaire celle illustre plus bas. La premire
tape est de choisir le dossier de travail o le projet sera
sauvegard. Un nouveau rpertoire peut d'ailleurs tre cr avec le
bouton Create Directory. Le titre du projet sera par la suite
spcifi dans la ligne du haut et un nom de fichier doit aussi tre
indiqu dans la case suivante, tout en conservant l'extension .prj .
Entrez les informations suivantes dans un dossier de votre choix
:
Title: Riviere du Loup - partie aval ; File name : rivduloup.prj
.
Vous ne devez pas utiliser les accents lorsque vous indiquez un
Titre car cette information n'apparatra pas la prochaine fois que
vous ouvrirez le projet, mme si toutes les autres informations
seront prsentes. Aussi, il ne faut pas utiliser les accents pour un
nom de fichier. Aprs avoir appuy sur OK, un message apparat pour
confirmer les informations soumises. Appuyez nouveau sur OK et les
donnes seront sauvegardes dans le fichier et le rpertoire indiqu.
Au bas de la fentre principale de HEC-RAS, vous pouvez maintenant
entrer des informations supplmentaires sur votre projet l'item
Project Description. Appuyez sur le bouton "..." droite pour largir
cette fentre et indiquez des renseignements tels que le titre du
cours, la date, les membres de votre quipe...
Fentre New Project
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Avant d'entrer les informations relies la gomtrie et aux dbits,
il faut spcifier le systme d'units utilis. Dans le menu Options,
allez Units System et choisissez System International (Metric
System). Vous pouvez aussi indiquer que ce systme d'units sera
utilis par dfaut pour tous les nouveaux projets. galement dans le
menu Options, il peut galement tre utile de spcifier ce stade-ci
les coefficients d'expansion et de rtrcissement qui seront utiliss
par dfaut pour toutes les nouvelles sections, puisque pour la
plupart des sections o il n'y a pas de changement brusque de
gomtrie, ces valeurs ne changent pas. Allez Default Parameters,
Expansion and Contraction Coef. pour entrer les valeurs utiliser
(N'oubliez pas, le symbole dcimal utilis est le point):
Cross Section flow Contraction Coeff = 0.1 ; Cross Section flow
Expansion Coeff = 0.3 .
3.2 Gomtrie des sections Aprs avoir dfini les principaux
paramtres du projet, la deuxime tape est de dfinir les
caractristiques gomtriques du systme modlis. Slectionnez Edit /
Geometric Data... et la fentre Base Geometry Data apparat.
Augmentez cette fentre sa taille maximale. Pour vous aider tracer
le tronon de rivire l'tude, vous pouvez ajouter une image de fond
cette fentre. Appuyez sur le bouton Add/Edit background pictures...
et appuyez sur Add afin de slectionner le fichier rivduloup.jpg.
Aprs avoir appuy sur Close, un message apparat car la taille de
l'image est plus grande que la taille actuelle de l'cran. Il est
possible d'ajuster l'chelle en choisissant dans le menu View
l'option Full Plot (Afficher l'image en entier). La fentre illustre
la page suivante devrait correspondre ce que vous obtenez, sans
toutefois le tronon de rivire qui y est dessin.
Pour sauvegarder les tapes accomplies jusqu' maintenant, allez
File / Save Geometry Data as.... Sauvegardez les donnes de la
gomtrie avec les informations suivantes:
Title: Riv. du Loup - Geometrie sans batardeau
La partie de la rivire qui sera tudie est en effet reprsente
d'un trait fin sur cette figure; elle va du barrage de
Rivire-du-Loup jusqu'au fleuve St-Laurent. Pour reprsenter ce
tronon, cliquez sur le bouton River Reach. Le curseur se transforme
en crayon et vous pouvez alors dessiner le tronon de rivire l'aide
d'une suite de points qui vont de l'amont vers l'aval, en suivant
le centre de la rivire sur l'image de rfrence. Vous double-cliquez
pour indiquer la fin du tronon. ce moment, une fentre apparat vous
demandant d'indiquer le nom de la rivire et le nom du tronon.
Indiquez les informations suivantes:
River: Riviere du Loup ; Reach: Aval Dans un but de
simplification, l'exemple prsent ici de mme que le projet raliser
ne comportent qu'un seul tronon. En pratique, le systme modlis
comporte bien souvent plusieurs tronons et parfois mme plus qu'une
rivire. Dans cette situation, les caractristiques des points de
confluence (bouton Junction) doivent tre spcifies. Cette fonction
ne sera toutefois pas utilise ici.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
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Fentre Base Geometry Data
Les autres caractristiques gomtriques ncessaires cette tape sont
les sections transversales diffrents endroits de la rivire. Les
sections transversales sont reprsentes au moyen de points
reprsentant des coordonnes X-Y, o X est la distance par rapport un
point de rfrence arbitraire plac sur la rive et Y est l'lvation du
fond de la rivire.
Fentre Cross Section Data Editor
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
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Pour entrer les donnes, vous devez cliquer sur le bouton
Cross-Section dans la partie gauche pour obtenir une fentre
similaire celle illustre ci-haut, sans toutefois les donnes qui y
sont prsentes. Dans le menu Options, choisissez Add a new Cross
Section... Il vous est alors demand de dfinir la station (River
Station) de cette section transversale, qui est en fait un
identificateur numrique. HEC-RAS place sur un tronon de rivire les
stations en ordre dcroissant de la partie amont vers la partie
aval. Gnralement, la distance depuis l'embouchure est utilise comme
station. Inscrivez donc ici 10.0 comme identificateur.
Inscrivez pour cette premire section transversale les valeurs
qui sont indiques la figure prcdente. La signification de chacun
des termes que l'on y retrouve est dcrite ci-dessous.
River: Nom de la rivire sur laquelle la nouvelle section sera
ajoute; Reach: Nom du tronon de rivire sur laquelle la nouvelle
section sera ajoute; River station: Identification numrique de la
section transversale; Description: Commentaires de l'utilisateur
sur cette section; Cross-section coordinates: Coordonnes relatives
dans le plan X-Y des points dfinissant la section transversale;
Downstream Reach Lengths: Distance en mtres jusqu' la prochaine
section transversale situe en aval. Left Overbanks (LOB) signifie
la partie gauche de la plaine inondable, Right Overbanks (ROB) sa
partie droite, alors que Channel dsigne le lit principal de la
rivire; Manning's n values: Coefficients de Manning de chaque
portion de la section transversale; Main channel bank stations:
Coordonnes, dans le plan X seulement, des limites gauches et
droites du lit principal (Channel) de la rivire. Les valeurs
fournies doivent correspondre une valeur dj prsente dans la partie
Cross-section coordinates. Sinon, un message apparatra demandant si
vous dsirez que la valeur X spcifie soit calcule par interpolation
et ajoute aux autres coordonnes.
Aprs avoir entr les donnes, cliquez sur Apply Data. Vous pourrez
alors visualiser la section transversale que vous venez de dfinir
dans la partie adjacente de la fentre. Vous devriez obtenir le mme
rsultat qu' la figure prsente plus haut. Certains des termes qui
viennent d'tre dfinis y sont d'ailleurs illustrs. Les parties de la
section transversale de la rivire, soit LOB, Channel et ROB sont
dlimites dans le haut de la section, accompagnes de la valeur du
coefficient de Manning correspondant chacune d'elles.
Vous tes maintenant familiers avec la faon d'entrer la gomtrie
d'une section transversale. Pour l'exemple vu ici, les prochaines
sections seront bases sur une gomtrie similaire, o huit points sont
utiliss pour reprsenter de faon simplifie la gomtrie de chaque
section transversale. Dans la ralit, un plus grand nombre de points
peuvent tre ncessaires afin que les caractristiques relles de la
section (Primtre mouill et aire de la section) soient bien
reprsentes dans le modle.
Le tableau la page suivante prsente les valeurs de Station et
Elevation pour les quatre autres sections transversales que vous
devrez crer, soit les sections 7 , 6 , 4 et 0. On rptera alors
l'tape Add a new Cross Section... dans le menu Options quatre
reprises pour entrer le nom de chaque section (River station) et la
gomtrie de chacune d'elles.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
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Tableau des donnes de sections transversales
River station:
7 River
station:
6 River
station:
4 River
station:
0
Station Elevation Station Elevation Station Elevation Station
Elevation 100 31 100 30 100 23 100 20 108 21 108 20 110 13 110
10
LB 164 19 164 18 180 11 180 8 172 11 172 10 190 3 192 0 188 12
188 11 210 4 216 1
RB 196 20 196 19 220 12 228 9 252 22 252 21 290 14 298 11 260 31
260 30 300 23 308 20
Les valeurs pour Main Channel Bank Stations, Left Bank (LB) et
Right Bank (RB), sont en gras dans le tableau. Les valeurs pour
Downstream Reach Lengths, LOB, Channel et ROB, sont fonction de la
distance (m) de la section en aval. Ainsi, les valeurs seront de
1000 pour la section 7, puisque la station 6 est 1000 m en aval.
Pour une mme section, on considre ici que les trois valeurs (LOB,
Channel et ROB) sont les mmes.
Pour augmenter la stabilit des calculs de niveau par le modle,
il est recommand d'avoir une distance raisonnable entre deux
sections transversales. En assumant que la pente et les proprits
des sections varient de faon linaire entre deux sections
conscutives, la fonction XS Interpolation dans le menu Tools permet
d'ajouter par interpolation de nouvelles sections entre deux
sections existantes. Choisissez la fonction Between 2 XS's... Vous
choisissez alors la section amont o dbute l'interpolation ainsi que
la section aval. Choisissez respectivement les sections 10.0 et 7.0
et spcifiez une distance maximale de 50 m. Cliquez sur Interpolate
pour ajouter les nouvelles sections. Procdez de la mme faon pour
toutes les autres sections conscutives. Toutefois, entre les
sections 7.0 et 6.0, entrez une distance maximale de 10 m. Dans les
autres cas, utilisez 50 m.
En terminant, vous pouvez vrifier les donnes spcifies avec le
menu Tables. Les mmes paramtres pour toutes les sections y sont
regroups l'intrieur d'un mme tableau et peuvent y tre modifis. Cela
peut tre utile pour changer rapidement certains paramtres lorsque
l'on effectue une analyse de sensibilit du modle. Vous avez utilis
jusqu' prsent Reach Lengths, mais observez aussi le tableau
Manning's n ou celui des River Stations. Avant de quitter la fentre
Geometric Data, sauvegardez les informations que vous avez
entres.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
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3.3 Dbits et conditions limites L'tape suivante de la
modlisation hydraulique avec HEC-RAS est de spcifier les dbits
utiliss pour calculer les profils d'coulement. Dans la fentre
principale, cliquez sur le bouton Steady Flow Data. Les rsultats
d'une analyse de frquence des dbits maximums sont utiliss ici pour
calculer les profils d'coulement correspondants. Les valeurs
obtenues sont tabules la figure suivante. Pour entrer ces valeurs
de dbits, indiquez d'abord Number of Profiles: 4. Par la suite,
dans le menu Options, allez Edit Profile Names... et indiquez les
noms de profils appropris. Les valeurs de dbit qui sont entres aux
cases correspondantes sont reprsentatives de la section amont
(River Station 10.0) et sont considres valides sur tout le tronon
de rivire, c'est--dire que le dbit ne change pas dans le tronon.
HEC-RAS permet toutefois de reprsenter des changements de dbits aux
sections transversales, lorsquun affluent important entrane un
changement de dbit dans le tronon.
Fentre Steady Flow Data
Lorsque les dbits correspondants aux diffrents profils devant
tre calculs sont spcifis, il faut par la suite dfinir les
conditions limites de l'coulement en cliquant sur le bouton Reach
Boundary Conditions. Les conditions limites sont ncessaires pour
calculer la hauteur d'eau initiale aux extrmits de chaque tronon.
Pour un coulement infracritique, seulement les conditions la
section aval sont ncessaires, tandis que pour un coulement
supercritique, les conditions limites l'amont seulement sont
utilises. Selon le rgime d'coulement modlis, une seule des deux
conditions limites peut tre indique.
Pour cet exemple, l'coulement simul est infracritique,
c'est--dire qu'il y a une obstruction ou une perturbation dans la
gomtrie du cours d'eau, ou encore un niveau d'eau lev l'aval, qui
provoque des ondes de gravit qui se propagent en partie vers
l'amont. Pour la section aval (Downstream), slectionnez la case
approprie et appuyez sur Known WS (Niveau d'eau connu) pour
spcifiez un niveau de 7,0 m. Ceci reprsente en fait le niveau
approximatif du fleuve St-Laurent cet endroit. C'est donc dire que
le niveau du fleuve va influencer les niveaux d'eau qui seront
calculs en rivire. Avant de passer l'tape suivante, sauvegardez ces
donnes avec File / Save Flow Data As... Entrez le titre : Periodes
de retour et quittez cette fentre pour revenir au menu principal de
HEC-RAS.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
CTN-762 Ressources hydriques Page 14
3.4 Simulation hydraulique La dernire tape ncessaire la
modlisation avec HEC-RAS est de dfinir le Plan utilis. Cliquez sur
le bouton Perform a Steady Flow Simulation pour obtenir la fentre
prsente plus bas. Le Geometry File et Steady Flow File que vous
avez crs y sont indiqus. Dans le menu File, choisissez New Plan.
Lorsque requis, entrez le titre et l'identificateur indiqu sur la
figure ci-dessous. Ce premier Plan sera sauvegard dans le fichier
rivduloup.p01, nom qui est dtermin par le logiciel.
Fentre Steady Flow Analysis
Choisissez le rgime d'coulement infracritique (Subcritical) et
appuyez sur Compute pour dbuter la simulation. Une fentre montrant
la progression de la simulation s'ouvrira et les calculs
s'effectueront. Lorsque le programme a termin, vous pouvez fermer
la fentre Hydraulic Computation, ainsi que la fentre Steady Flow
Analysis. Vous tes maintenant de retour la fentre principale de
HEC-RAS. Pour visualiser les rsultats obtenus, diffrentes fonctions
seront prsentes au chapitre suivant.
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Guide de laboratoire pour HEC-RAS
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4 Visualisation des rsultats la suite de la simulation, les
rsultats sont automatiquement sauvegards dans le fichier
rivduloup.o01. Un des rsultats intressants consulter est la vue en
profil du tronon simul. Cette fonction, View Profiles, est situe
dans la barre de boutons. La figure suivante montre un exemple de
vue en profil des rsultats. Allez galement dans le menu Options de
cette fentre. Vous y trouverez les options d'affichage, telles que
Zoom et Pan. Il y a galement d'autres options qui permettent
d'afficher les rsultats d'un ou plusieurs Plans, d'ajouter ou
supprimer l'affichage de certains Profiles, de changer le tronon
(Reaches) dont les rsultats sont actuellement affichs. Ce menu
Options est d'ailleurs similaire pour les diffrentes fentres
graphiques permettant de visualiser les rsultats.
Fentre Profile Plot
Une autre option graphique intressante est accessible via le
bouton View 3D multiple cross section plot. Un exemple est montr la
figure suivante. Les sections transversales de dbut et de fin
peuvent tre modifies pour n'afficher qu'une partie du tronon
l'tude. Rotation et Azimuth permettent quant eux de modifier
l'angle de vue. Pour ne voir qu'une seule section, il est prfrable
d'utiliser le bouton View Cross Sections qui a t utilis prcdemment.
Vous retrouvez nouveau le menu Options dans la fentre Cross
Sections, mme s'il diffre lgrement du prcdent.
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Fentre X Y Z Perspective Plot
Deux autres boutons, View detailed Output at XS... et View
Output at Multiple..,, permettent de voir les rsultats sous forme
tabulaire. La fonction Summary of Errors... devrait aussi tre
consulte aprs chaque simulation pour prendre connaissance, s'il y a
lieu, de certains problmes rencontrs lors de la simulation.
Fentre Cross Section Output
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Finalement, comme on peut voir dans le tableau des rsultats des
sections transversales, il y a plusieurs variables qui sont
calcules par HEC-RAS en plus des niveaux d'eau. Dans certains cas,
on s'intressera aux vitesses afin de quantifier les possibilits
d'rosion ou de voir dans quelles conditions de dbit il y aura dbut
de la formation d'un couvert de glace, dans quelles conditions le
couvert de glace sera stable, etc...
Fentre General Profile Plot
5 Rfrences User's Manual * HEC, (2002)
* Disponible la rserve de la bibliothque de l'TS
This manual is a guide to using HEC-RAS. The manual provides an
introduction and overview of the modeling system, installation
instructions, how to get started, simple examples, detailed
descriptions of each of the major modeling components, and how to
view graphical and tabular output.
Hydraulic Reference Manual HEC, (2001)
This manual describes the theory and data requirements for the
hydraulic calculations performed by HEC-RAS. Equations are
presented along with the assumptions used in their derivation.
Discussions are provided on how to estimate model parameters, as
well as guidelines on various modeling approaches.
Applications Guide HEC, (2001)
This document contains a series of examples that demonstrate
various aspects of the HEC-RAS. Each example consists of a problem
statement, data requirements, general outline of solution steps,
displays of key input and output screens, and discussions of
important modeling aspects.