Modélisation 1D par lit (ISM) d’un réseau hydraulique ramifié maillé : application au contexte opérationnel de la prévision des fortes crues et des crues de dimensionnement d’ouvrages

L'objectif de cette thèse est de rendre opérationnelle une méthode de modélisation unidimensionnelle améliorée (1D+) des rivières débordantes, appelée Independent Sub-section Method (ISM) [Proust et al., 2009]. Alors que les modèles 1D classiques résolvent l’équation de Saint-Venant ou de Bernoulli sur la section totale de l'écoulement débordant (ou en lit composé), l’ISM résout une équation de quantité de mouvement dans chaque sous-section. De plus, l’ISM modélise explicitement le transfert latéral de masse entre sous-sections, ainsi que le transfert latéral de quantité de mouvement. Avant la thèse, ce modèle a été validé à partir de données expérimentales collectées dans différents laboratoires, en régime permanent uniforme et non-uniforme [Proust et al., 2009, 2010; Bousmar et al., 2016; Proustet al., 2016]. Dans un premier temps, l'ISM a été validée en régime transitoire. Ainsi, une expérience en régime transitoire a été conçue pour acquérir des données de validation spécifiques. Cette expérience a été ensuite modélisée avec l'ISM et avec un modèle 1D classique pour comparer les approches 1D+ et 1D. Il a été conclu que l'ISM reproduit mieux les hauteurs d’eau que le 1D, en raison : (i) de la prise en compte de la répartition des débits par sous-section aux conditions limites amont, (ii) de la modélisation explicite tout au long du canal du débit latéral entre lits, (iii) de l’échange de quantité de mouvement par les structures turbulentes quasi-2D, et (iv) de l’échange de quantité de mouvement par le débit latéral entre lits (lorsque les vitesses en lit mineur et lit majeur diffèrent). De plus, à l'interface entre sous-sections, la vitesse latérale et le débit latéral sont également bien reproduits par le 1D+.Dans un second temps, deux questions méthodologiques permettant d'appliquer l'ISM en conditions opérationnelles sont traitées. La première question cherche à reconstruire des conditions aux limites amont pour l'ISM (1 débit par sous-section) à partir des données disponibles (1 débit unique sur la section totale). On a alors proposé de répartir le débit total amont selon la répartition du régime uniforme calculé avec l'ISM. Cette répartition du débit total amont est comparée à celles données par différentes méthodes existantes. La deuxième question concerne la modélisation des confluences jusqu’ici inaccessible à l’ISM. Le travail réalisé a consisté à trouver une solution pour répartir les débits par lits de chaque branche entrante sur les trois li