Modélisation des effets des inondations sur les structures en présence d'un couvert de glace

Les inondations sont reconnues comme les catastrophes naturelles les plus fréquentes et les plus destructrices dans le monde. Dans les pays du nord, les inondations dues à la glace sont à l’origine des désastres les plus importants et les plus dévastateurs. En effet, les inondations en présence de glace sont souvent associées à des niveaux d’eau et des dommages plus importants que celles sans. Ces dernières sont d’autant plus dangereuses par leur caractère imprévisible. Elles peuvent causer des inondations en amont et des crues éclaires en aval. En plus des dommages causés par l’eau de crue, et les courants rapides, la charge appliquée par les gros blocs de glace aggrave les dommages et peut créer des conditions mortelles. Le changement climatique exacerbe ces phénomènes dans certaines régions du monde, par l’augmentation globale des températures et des précipitations. Mais le changement climatique est également à l’origine des évènements de températures extrêmes, et donc de froid intense. Les structures construites dans les zones à risque d’inondation, comme les ponts, les routes et les barrages, sont d’autant plus vulnérables aux inondations sévères. Dans les problèmes impliquant des écoulements d’eau, les chercheurs en hydraulique considèrent généralement que les structures sont infiniment rigides. Mais en réalité, les structures peuvent se déformer, vibrer, et s’endommager lors des inondations. Du point de vue de l’ingénieur structurel, il est important d’incorporer la flexibilité des structures pour adopter une approche plus réaliste et moins conservatrice. Un modèle numérique 3D en éléments finis et mécanique des fluides numérique d’un cas expérimental d’une structure rigide impactée par une rupture de barrage a été construit et validé. Une étude de convergence a été réalisée sur ce modèle. L’influence de la flexibilité, des conditions de bords de la structure, et de la hauteur du lit d’eau ont également été étudiés. Ces paramètres ont tous un impact sur le déplacement relatif de la structure, la réaction à la base, et les contraintes. Le domaine du fluide est beaucoup plus grand que celui du solide. Afin d’étudier le comportement de la structure, son maillage doit être raffiné. Mais son raffinement entraîne aussi celui du fluide, et le temps de calcul devient d’autant plus long. Cet effet est exacerbé lorsque la modélisation est en 3D. Afin d’optimiser le temps de calcul, des modèles tronqués ont été créés en diminuant le domaine de fluide. Les résultats des modèles complets et tronqués concordent, ce qui démontre l’efficacité de la troncation.