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Modeling floods in a dense urban area using 2D shallow water equations

Authors
  • Mignot, Emmanuel Jean Marie
  • Paquier, A.
  • Haider, S.
Publication Date
Jan 01, 2006
Source
HAL-ENAC
Keywords
Language
English
License
Unknown
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Abstract

Un code résolvant les équations de Saint venant 2D par un schéma du second ordre explicite est utilisé pour simuler la crue extrême d'octobre 1988 dans le quartier Richelieu de la ville française de Nîmes. Un calcul de référence utilisant une description détaillée du réseau de rues et des sections en travers des rues mais négligeant le réseau d'assainissement fournit une altitude moyenne du pic 0,13 m plus basse que les laisses de crue avec un écart type de 0,53 m. l'analyse de sensibilité des paramètres topographiques et numériques montre que globalement les résultats gardent le même niveau de précision, ce qui reflète la stabilité de la méthode de calcul et le lissage des résultats. Toutefois, localement des modifications d'écoulement dues à la modification des valeurs des paramètres changent fortement les niveaux d'eau, particulièrement quand le régime est modifié. En outre, la répartition des écoulements dans la partie val du quartier peut être altéré. Finalement, une seconde crue (2002) a été simulée avec le modèle calé donnant des résultats similaires à 1988. Donc, l'article montre qu'après calage, un modèle 2D peut être utilisé pour aider à la planification de mesures de prévention dans une zone urbaine dense. / A code solving the 2-D shallow water equations by an explicit second-order scheme is used to simulate the severe October 1988 flood in the Richelieu urban locality of the French city of Nîmes. A reference calculation using a detailed description of the street network and of the cross sections of the streets, considering impervious residence blocks and neglecting the flow interaction with the sewer network provides a mean peak water elevation 0.13 m lower than the measured flood marks with a standard deviation between the measured and computed water depths of 0.53 m. Sensitivity analysis of various topographical and numerical parameters shows that globally, the results keep the same level of accuracy, which reflects both the stability of the calculation method and the smoothening of results. However, the local flow modifications due to change of parameter values can drastically modify the local water depths, especially when the local flow regime is modified. Furthermore, the flow distribution to the downstream parts of the city can be altered depending on the set of parameters used. Finally, a second event, the 2002 flood, was simulated with the calibrated model providing results similar to 1988 flood calculation. Thus, the article shows that, after calibration, a 2-D model can be used to help planning mitigation measures in a dense urban area.

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