Évaluer numériquement les impacts du changement climatique au sein d’un bassin viticole pour co-construire des stratégies d’adaptation

Les enjeux du changement climatique sont souvent présentés à l’échelle globale, alors que l’adaptation nécessite des connaissances sur ses impacts à une échelle locale. Cet article propose une démarche originale combinant modélisation numérique et démarche participative au sein d’un bassin viticole méditerranéen. Elle a pour objectifs (i) d’utiliser les projections climatiques avec des acteurs, (ii) de quantifier les impacts du changement climatique selon les systèmes de production, et (iii) d’engager des réflexions sur les adaptations à mettre en œuvre. Les résultats de simulation ont montré une vulnérabilité accrue des systèmes viticoles à haut rendement, comparés aux systèmes en AOP. Cependant, des incertitudes subsistent concernant l’occurrence des évènements extrêmes et l’effet de températures élevées. Les adaptations envisagées s’appuient sur ces résultats et sont enrichies des connaissances expertes. Mots clés : sécheresse, viticulture, Méditerranée, modèle de simulation, démarche participative

Modélisation numérique de réseaux de nanocharges en carbone dans les composites de polymères

L'utilisation de modèles informatiques comme outil de conception pour les nanocomposites polymères est discutée. En particulier, un modèle de calcul 3D est utilisé pour étudier la conductivité électrique de polymères chargés de nanotubes de carbone (CNT), de nanoplaquettes de graphène (GNP) et de particules hybrides CNT-GNP. Des lignes directrices qui aident à améliorer la conductivité électrique des composites polymères sont présentées sur la base des résultats de simulation.

Métrologie des rejets des trop-pleins de poste : généralisation et limite de la méthode Coachs

Un des objectifs de ce travail est l’autosurveillance des déversements d’un réseau d’assainissement vers le milieu naturel via la configuration spécifique des trop-pleins. La méthode décrite dans le guide n° 3 Coachs est aujourd’hui régulièrement mise en oeuvre pour ce type d’ouvrage. Le présent article présente neuf configurations qui ont été étalonnées par modélisation numérique 3D, car elles sortent de sa gamme d’application. Les lois hauteur-débit obtenues sont comparées à Coachs. Cette démarche montre que la gamme des diamètres peut être étendue aux Ø100 et Ø800, les débords et les obstacles ont peu d’impact. En revanche, une canalisation non perpendiculaire à la paroi de la chambre a un impact significatif sur la loi h/Q du fait de la déformation de la section mouillée et des lignes de courants à l’engouffrement.

Apports et enjeux de la modélisation hydraulique 3D pour la conception et la réhabilitation des ouvrages hydrauliques

Jusqu'à ces dernières années, les études détaillées des ouvrages hydrauliques étaient réalisées quasiment systématiquement par le biais de modèles physiques. Si l'utilisation de modèles physiques permet de bien appréhender le comportement hydraulique des ouvrages, ils sont en général coûteux, requièrent un temps de mise en œuvre important et ne peuvent représenter que les phénomènes hydrauliques pour lesquels ils ont été définis par similitude. De nos jours, grâce à la puissance de calcul toujours plus grande des ordinateurs et au développement des logiciels spécialisés, la modélisation numérique 3D est devenu un outil flexible et puissant pour accompagner et compléter la modélisation physique, voire même la remplacer dans certains cas. Cet article décrit les apports et enjeux de la modélisation hydraulique 3D pour la conception et la réhabilitation des ouvrages hydrauliques. Il présente, dans un premier temps, comment la modélisation numérique 3D a d'abord été validée sur une large gamme de phénomènes hydrauliques, puis comment elle est exploitée par Tractebel sur plusieurs grands projets, pour analyser et optimiser la conception ou l'exploitation des structures hydrauliques en appui des méthodes analytiques et modèles physiques. Des exemples d'applications complémentaires sont présentés tels que la modélisation de grands évacuateurs de crues, un canal d'amenée, une prise d'eau usinière, ou encore les phénomènes d'entraînement d'air et de dissipation d'énergie dans un ressaut hydraulique ou dans une fosse d'érosion. Les possibilités et les limites de la modélisation 3D sur ces divers sujets sont discutées. Des méthodes de modélisation simplifiées ont été développées pour répondre à des questions spécifiques de manière optimisée. Les procédures élaborées pour chaque cas particulier sont décrites de manière à fournir des processus indicatifs pour le déploiement de la modélisation hydraulique 3D dans des projets d'ingénierie, et ainsi y apporter une valeur ajoutée. En se basant sur l'expérience de Tractebel, les limites et défis qui restent à surmonter sont discutés, avec un accent mis sur la modélisation de l'entraînement d'air.

Apport des campagnes de mesures pour la compréhension des interactions sol-végétation-atmosphère

La synergie entre campagnes de mesures et modélisation numérique a permis de faire fortement progresser notre compréhension des interactions sol-végétation-atmosphère. Ces progrès ont conduit à l'élaboration du modèle de surface Isba développé par Joël Noilhan et utilisé aujourd'hui encore dans les modèles de prévision opérationnelle de Météo-France. Cet article vise à illustrer l'apport des campagnes de mesures dans l'amélioration de nos connaissances des processus en surface à travers trois exemples, Hapex-Mobilhy pour l'étude du bilan hydrique, Carbo-Europe pour l'étude du bilan en carbone et l'étude du brouillard sur l'aéroport Paris-CdG pour l'influence des conditions de surface sur les nuages bas. The synergy between field experiments and numerical modeling has allowed to significantly advance our understanding of soil-vegetation-atmosphere interactions. This progress led to the ISBA surface model developed by Joël Noilhan and used today in Météo-France's operational forecasting models. This article aims to illustrate the contribution of field experiments in improving our knowledge of surface processes through three examples: Hapex-Mobilhy, Carbo-Europe, and the study of fog at Paris-CdG airport.

Modélisation par la méthode des éléments finis avec onelab

Nous présentons ici le logiciel open source ONELAB de modélisation numérique par la méthode des éléments finis pour les applications photoniques. Nous illustrons à l’aide de quelques exemples une bibliothèque évolutive de modèles paramétrables couvrant une large gamme de dispositifs rencontrés en nanophotonique. Celle-ci permet d’aborder facilement la simulation d’applications réalistes tout en permettant au spécialiste de développer ses propres modèles avancés.

Quantifier la contribution des parcelles et les temps de transit de l’eau souterraine pour protéger la qualité des captages d’eau potable

En France, plusieurs milliers de captages d’eau potable présentent une dégradation avérée de la qualité de l’eau due aux pollutions diffuses, par exemple liée aux nitrates ou aux micropolluants. Une bonne partie d’entre eux exploite une ressource de nappe libre, en milieu poreux. Les gestionnaires de ces captages ont besoin de connaître les secteurs sur lesquels agir en priorité pour améliorer la qualité de l’eau prélevée et le temps de retour sur investissement des actions engagées sur les aires d’alimentation de captage (AAC). Cet article présente une méthode cartographique simple d’utilisation permettant d’optimiser les programmes d’actions consacrés à la reconquête qualitative de ces captages. Cette méthode repose sur le choix, la projection et le traitement dans un système d’information géographique (SIG) d’abaques mis à disposition par le Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement (Cerema). Ces abaques ont été élaborés par modélisation numérique déterministe en résolvant l’équation d’advection-dispersion en écoulement inversé. Les données nécessaires pour l’application de cette méthode sont : une cartographie de l’AAC avec la localisation du captage, une carte piézométrique de l’aquifère et sa perméabilité, la recharge pluviométrique de la nappe et le débit du captage. La projection d’un abaque sur une AAC permet d’obtenir une cartographie des parcelles qui ont la plus forte contribution à l’alimentation du captage ainsi que les temps de transit de l’eau souterraine jusqu’au captage les plus courts. Ainsi, la méthode proposée constitue une aide à la décision pour la construction des programmes d’actions destinés à reconquérir la qualité des captages d’eau potable et permet le suivi et l’analyse des actions déjà mises en œuvre.

Modélisation numérique des facettes triangulaires

Ce travail a été réalisé dans le cadre d'un stage d'un mois à la fin de mon année de license trois au département terre-atmosphère-océan de l'école normale supérieure de Paris. J'ai effectué ce stage du 29 mai au 2 juillet 2007 au laboratoire de tectonique de l'université Pierre et Marie Curie de Paris sous la direction de Carole Petit et de Bertrand Meyer. La modélisation numérique de la formation de facettes triangulaires sur un escarpement de faille normale est une étude qui, à ma connaissance, n'a pas encore été menée dans le monde de la recherche. Mon travail a consisté en la prise en main d'un modèle numérique de facettes triangulaires écrit par Carole Petit sous Matlab, la modification de deux parties de ce programme (érosion par diffusion et par advection,) la réalisation de nombreux tests sur quelques paramètres de ce programme, et la réflexion sur une application possible du modèle au cas de la faille de Sparte. — Numerical modeling of triangular facets. This work comes within the scope of a one-month-long training period at the end of my bachelor third year at the terre-atmosphère-océan department of the école normale supérieure in Paris. I worked from May 29th to July 2nd, 2007 at the tectonics laboratory of the Pierre et Marie Curie university in Paris, under the supervision of Carole Petit and Bertrand Meyer. Numerical modeling of the formation of triangular facets on a normal fault scarp is, to my knowledge, a research subject which was not undertaken up to now. My work consisted of getting used to a triangular facets model written by Carole Petit under Matlab. I modified two parts of this model to account for diffusive and advective erosion. The program was tested under varying erosion parameters. The possible application of the developed model to the Sparta fault case has been investigated.