Macroscopic modelling of urban floods

Modélisation macroscopique des inondations urbaines

Université Montpellier 2 / HSM UMR 5569,
vincent.guinot@um2.fr, carole.delenne@um2.fr

Abstract

Modelling urban floods at the scale of the conurbation remains a challenging task owing to the size ratio between the hydraulic features and the modelling domain. Upscaling makes such modelling possible. Macroscopic models allow CPU and model pre-processing times to be divided by 102 to 103 compared to classical models. Macroscopic inundation fields may be interpolated for finer scale simulations. Four types of macroscopic urban flood models are currently available from the literature: the single porosity model, the integral porosity approach, the conveyance reduction factor model and the multiple porosity model. Analysing the four formulations indicates that they can be expected to exhibit significantly different behaviour in a variety of hydraulic configurations. So far, they have been applied to different types of urban layouts or only compared to numerical simulations. Identifying the best formulations call for a systematic experimental benchmarking involving steady state and transient regimes.

Résumé

Le ratio entre les échelles du détail hydraulique pertinent et de la zone urbaine rend la simulation des crues urbaines difficilement envisageable à l'échelle de l'agglomération. Le transfert d'échelle rend possible ce type d'opération. Les modèles macroscopiques permettent typiquement un gain de temps de calcul d'un facteur 102 à 103 par rapport aux modèles détaillés. Ils sont obtenus à partir des modèles à surface libre classiques par des opérations de prise de moyenne. Ils permettent de produire des champs inondants à des échelles de l'ordre de la centaine de mètres. Ces champs peuvent être réutilisés comme conditions aux limites de modèles détaillés, de taille plus réduite. Les quatre modèles macroscopiques proposés jusqu'à présent dans la littérature sont le modèle à porosité simple, le modèle à formulation intégrale, le modèle à réduction de débitance et le modèle à porosité multiple. L'analyse de leur formulation indique que leurs comportements devraient être assez différents dans un certain nombre de configurations. Cependant, ils ont été en général appliqués sur des situations différentes ou comparés uniquement à des simulations numériques. L'évaluation de leurs performances respectives appelle la réalisation de benchmarks expérimentaux systématiques, faisant intervenir sur les mêmes configurations géométriques des régimes permanents et des régimes transitoires.