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Hall hydraulique : des crues au labo !

Expérimentation au sein du hall hydraulique © Irstea / T. Fournier

26/05/2015

Chaque bassin a ses caractéristiques propres (aménagement des rivières, végétation, etc.). Difficile alors de prédire les écoulements de l’eau et donc de prévenir le risque Inondation ! A Lyon, une équipe de scientifiques étudie de près ces écoulements grâce à un équipement exceptionnel : le hall hydraulique.

En direct du hall hydraulique, au centre Irstea de Lyon-Villeurbanne. Un équipement exceptionnel pour simuler les crues et toujours mieux comprendre ces phénomènes naturels. Des crues au labo ?

Pour bien comprendre l’intérêt d’un tel équipement, il faut revenir au phénomène en lui-même, la crue qui conduit à l’inondation : quand la rivière déborde, elle quitte son lit habituel (dit mineur) pour occuper le lit majeur composé de prairies, forêts et habitats. Cette occupation du sol influence l’écoulement de l’eau. Une question se pose alors : si l’aménagement du lit majeur change, quel impact cela aura-t-il sur la prochaine crue ?

© Irstea

Pour étudier les rivières et les écoulements de l’eau, les scientifiques ont recourt à des modèles numériques, mais ils sont parfois insuffisants face aux spécificités des bassins (topographie, aménagement, etc.) et nécessitent une validation par des données. Or, les  données terrain peuvent être dangereuses lors de crues importantes voire peuvent manquer pour des événements extrêmes. Comment alors prévoir ces crues extrêmes, par définition rares ?

L’expérimentation en laboratoire ! Le hall hydraulique permet de simuler ces crues et ainsi d’acquérir des connaissances pointues sur les écoulements et l’effet de l’occupation du sol. Idéal pour prévenir le risque inondation.

Une rivière de laboratoire

Le hall hydraulique, c’est une plateforme expérimentale de 300 m2, créée en 2013 et composée de 2 canaux de verre.

Une plateforme unique en Europe :

  • par la dimension de ces canaux de verre : 18m de long et 3m de large pour le premier canal et 18m de long et 1m de large pour le second (pour l’étude du transport des sédiments),
  • par la possibilité de faire des mesures optiques sur l’intégralité de l’écoulement (grâce aux panneaux vitrés)
  • et par la possibilité  de travailler avec des sédiments grossiers et fins.
© Irstea / T. Fournier © Irstea / T. Fournier
© Irstea / T. Fournier

Comment cela fonctionne ? L’expérimentation en laboratoire permet d’étudier une réalité simplifiée : le canal principal (dit canal large) représente une rivière en modèle réduit (à l’échelle 1/100). Pour symboliser les lits majeurs : des banquettes de verre. Les prairies : de l’herbe synthétique. Et les forêts : des bâtonnets de bois.

Grâce à cette installation, les chercheurs peuvent isoler les phénomènes physiques dans différentes configurations (prairie seule ou prairie + forêt) et dans des conditions contrôlées. Une série de capteurs leur permet de recueillir des données précises concernant les débits, les hauteurs d’eau et les vitesses d’écoulement et ainsi mieux prédire les débordements en plaine d’inondation.

© Irstea

Une meilleure prédiction des crues extrêmes

Le hall permet notamment de simuler des crues extrêmes/rares, afin de prévenir le risque inondation et les risques liés à l’aménagement. A partir de données terrain références sur des crues (par exemple, la crue centennale du Rhône en 2003), des modèles numériques "classiques" ont été développés et sont utilisés pour des crues extrêmes. Mais ces données sont-elles valides, fiables ?

Les crues extrêmes sont par définition rares ; les chercheurs manquent donc de données terrain pour les qualifier. L’expérimentation en laboratoire permet d’obtenir des données et de réaliser des simulations. Des modèles "améliorés" sont alors développés, puis comparés aux modèles "classiques" au cours d’expérimentations : données terrain vs données labos, quelles différences ? Les chercheurs quantifient les incertitudes sur les hauteurs et vitesses ; 2 paramètres qui caractérisent la dangerosité d’une crue pour les personnes et les biens. Et par la même occasion, répondent aux demandes de la Directive européenne Inondation en termes de connaissance des événements extrêmes.

Des simulations qui dépassent la simple sphère de la recherche et qui intéressent notamment pour la protection des centrales nucléaires. Un guide de simulation de crues extrêmes à destination des gestionnaires est d’ailleurs en projet.

[Vidéo] Visite guidée du hall hydraulique

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