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Auteur(s)
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Jean A. CUNGE : Docteur-Ingénieur de l’Université de Grenoble - Diploma of Imperial College (DIC), Université de Londres - Ingénieur diplômé de l’École Polytechnique de Varsovie - Directeur de Recherche et Marketing au Laboratoire d’Hydraulique de France, Échirolles-Grenoble
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les modèles mathématiques en hydraulique et hydrologie sont des outils couramment employés par les ingénieurs. On recherchera notamment des informations plus détaillées sur les modèles mathématiques en hydraulique maritime dans le chapitre Modèles en hydraulique maritime Modèles en hydraulique maritime et sur les modèles mathématiques en hydraulique fluviale dans le chapitre Modèles hydrauliques fluviaux Modèles hydrauliques fluviauxde ce traité. Dans ce qui suit, on tâchera de fournir une perspective plus générale de la modélisation, suivie de la description d’un certain nombre de champs d’application et des points de vue sur les liens de la modélisation avec l’hydraulique numérique. On franchira également un pas supplémentaire en esquissant la place des modèles dans les systèmes hydroinformatiques plus larges, tels que les systèmes d’aide à la décision, d’aide à la gestion des risques et des ressources en eau. Nous tâcherons aussi de préciser la distinction entre modèles, programmes et progiciels, et de fournir une esquisse de la situation actuelle en ce qui concerne les outils disponibles sur le marché.
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Évolution de l’utilisation des modèles : du calcul à l’hydroinformatique3. Hydraulique numérique
3.1 Domaine de l’hydraulique numérique
On a décrit au paragraphe 1.2 comment, dans le passé, le progrès des moyens informatiques a conditionné et accéléré le développement de la conceptualisation hydraulique et comment cette dernière, à son tour, a incité les méthodes numériques à progresser. Elles ont ensuite influé sur la conceptualisation hydraulique pour aboutir, dans les années 70, à la reconnaissance par la communauté des ingénieurs d’une nouvelle branche des sciences de l’ingénieur : l’hydraulique numérique.
L’hydraulique a toujours été une science expérimentale. Quant à l’hydrologie, la part expérimentale, ou d’expérience, y joue également un rôle très important. N’avance-t-on pas toujours que l’expérience du prévisionniste et sa connaissance du bassin versant sont plus importantes dans la prévision et l’annonce des crues que les modèles et les méthodes dont il dispose ? La reconnaissance de ce caractère empirique est essentielle pour comprendre la notion d’hydraulique numérique. En effet, il est intellectuellement réconfortant de constater que les équations de l’écoulement non stationnaire, en une ou deux dimensions spatiales, sont aux dérivées partielles, non linéaires, du type hyperbolique. Il ne reste alors plus qu’à mettre en œuvre une méthode numérique « quelconque » de leur résolution, tirée d’une bibliothèque mathématique disponible sur le marché. Mais que faire alors des géométries complexes (sections en travers irrégulières, zones côtières et estuairiennes...), des ouvrages (seuils, siphons, digues submersibles, déversoirs, vannes et barrages...), des modifications du type d’écoulement (création de ressauts mobiles, leurs propagation et réflexions, passages d’un écoulement tranquille à...
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