2 Copyright (C) 2015-2016 EDF
4 This file is part of SALOME HYDRO module.
6 SALOME HYDRO module is free software: you can redistribute it and/or modify
7 it under the terms of the GNU General Public License as published by
8 the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9 (at your option) any later version.
11 SALOME HYDRO module is distributed in the hope that it will be useful,
12 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
14 GNU General Public License for more details.
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with SALOME HYDRO module. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
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23 * **Georeferencing**: The projection system depends on the geographic location of the study
24 and must be selected and stored to facilitate study follow up. The reference projection
25 in metropolitan France is Lambert 93.
26 **All data imported into SALOME HYDRO must be in the same (unique) reference frame.**
27 SALOME HYDRO does not propose a coordinate converter.
29 * **Local reference point**: The Cartesian coordinate values, **always expressed in metres**,
30 in a given projection system often represent very large numbers.
31 The Lambert 93 coordinates of a point in continental France, for example,
32 are of the order (400 000, 6 500 000).
33 A simple shift of the origin results in a local reference point,
34 reducing the size of the numbers to be handled.
35 To improve numerical precision in the different study steps (geometry, meshing, simulation, etc.),
36 **the use of a local reference point is highly recommended.**
37 SALOME HYDRO displays coordinates in both coordinate systems (local and global)
38 and automatically applies the translations on import and export.
40 * **Constraint line**: Line used to support and structure the mesh.
41 In SALOME, these lines are defined in the Geometry (GEOM module) as “edge”.
42 Not every line created in the HYDRO module will necessarily be kept in the geometry.
44 * **Hydraulic axis**: The orientation of river flow.
45 Often obtained by connecting the low points of a succession of cross profiles.
47 * **Crest line**: Line joining the highest points of an embankment.
49 * **Partition**: This is a segmentation of the space into **regions** and **zones**.
50 The concepts of zones and regions are introduced in the practice exercise to follow.
51 The boundaries of a region correspond to the constraint lines of the mesh.
52 The regions can be divided into several zones with each zone corresponding
53 to a computational mode for the bathymetry.
55 * **Land Cover Map** : Carte d'occupation des sols, qui donne la nature des terrains, selon une codification
58 * **Table de Strickler** : Donne le *coefficient de Stricker* (frottement au sol)
59 par type de Zone *Corine Land Cover*.
60 Ces coefficients sont à ajuster au cas par cas, selon le type de calcul.
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64 Main steps in a study using SALOME-HYDRO
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67 .. |etapesEtude| image:: /../_static/etapesEtude.png
70 SALOME contains all the modules needed to start a Telemac study.
72 The SALOME-HYDRO application gathers the HYDRO and HYDRO-SOLVER modules,
73 which form the heart of the SALOME system, onto a single platform that integrates the Telemac2D system.
75 The following figure summarises the general steps and the tools used within the SALOME platform.
79 The study will be carried out using the following SALOME modules:
93 * HYDRO: images and/or plans are imported
95 * HYDRO: contour lines of **natural features** (rivers, islands, etc.) and **artificial features**
96 (embankments, channels, obstacles, etc.) are created or imported
98 * HYDRO: bathymetry / altitude fields or series of river profiles are loaded
100 * HYDRO: object elements representing the natural and artificial features are constructed,
102 * HYDRO : a Land Cover Map and a Strickler table are created or imported
104 * HYDRO: a **calculation case** is created by selecting the objects relevant to the case;
105 the **zones** (each associated to a specific method of bathymetry calculation) are grouped into **regions**
106 (the boundaries of which correspond to mesh constraint lines; these are the faces of the final SALOME geometry)
108 * HYDRO: the case is exported to GEOM
110 * GEOM: the case is taken up in GEOM to complete the identification of the groups associated
111 to the different regions of the domain and the boundary conditions
113 * SMESH: the mesh assumptions (“hypotheses” in the dialogs) and algorithms are chosen,
114 the mesh is calculated and the corresponding MED file is exported
116 * HYDROSOLVER: the Z interpolation Python script giving z coordinates on mesh nodes
117 from the MED file and the calculation case is generated and executed
119 * HYDROSOLVER: the Strickler Python script giving Strickler coefficients on mesh nodes
120 from the MED file and the calculation case is generated and executed
122 * HYDROSOLVER: the physical and numerical parameters of the simulation are defined (case file)
124 * HYDROSOLVER: the calculation is executed
126 * PARAVIS: the results are analysed
128 The sequential logic of the operating steps in the HYDRO module itself is as follows
129 (see the different types of manipulated objects in the tree on the left):
133 Satellite imagery and/or maps of the study area are used to locate the absolute and relative positions of the elements to be represented in the mesh. These images must be georeferenced in the same system of coordinates
134 as all the data (for example, Lambert 93). This may, for instance, be a geoportal screenshot.
138 The bathymetries in the form of point cloud and/or cross profile datasets that constitute the terrain model
139 on which the mesh will be based are imported into the project.
143 Polylines (imported into and/or created in SALOME) are used to define the contours of the natural and artificial
144 objects that will intervene in the calculation case. These lines are closed in the general case and some of them will form the mesh constraint lines. Splined polylines permit to define contours without there being any necessity
145 for the mesh based on them to use the points on the line: only the general shape counts. Lines can be drawn with
146 the mouse or imported from a file.Les polylignes (importées et/ou construites dans SALOME) permettent de définir
147 les contours des différents objets
151 These are composite elements comprising, for example, land surfaces, islands, lakes, etc.
152 A bathymetry can generally be associated to them.
154 * ARTIFICIAL OBJECTS:
156 This step involves building structural elements, such as embankments, canals and channels of known geometry.
158 * CALCULATION CASES :
160 When the calculation case is defined, the objects to be meshed are selected and any issues concerning
161 the bathymetric coverage (overlaps/gaps) are resolved.
163 This is a description of a typical sequence;
164 moving backwards and forwards between the various steps is perfectly possible and will certainly occur.
166 Preliminary data requirements
167 =============================
169 * Pour les fichiers image : disposer de fichiers images des fonds carto ou photo et avoir repéré dans le système de travail
170 les coordonnées de 2 ou 3 points bien répartis sur l’image (suffisament éloignés pour améliorer la précision).
171 Avec trois points, on peut faire une transformation affine de l'image, pour le cas improbable ou celle-ci ne
172 correspondrait pas à une projection verticale.
174 * Disposer des données de bathy au format ASCII.
176 Pour l’instant les fichiers de bathymetrie doivent porter l’extension .xyz (3 colonnes x,y,z) ou .asc
177 (format de type grille a pas régulier, tel que fourni dans la BD Alti de l'IGN, par exemple).
179 * Si l'on dispose de profils en travers pour le lit mineur, il peuvent être fournis au format .xyz
180 avec une ligne blanche séparant chaque profil, ou au format SinusX décrit plus loin.
185 Il est possible d’importer des plans, cartes, et photos dans le module Hydro dans le dossier Images de l’arbre de l'étude.
186 L’idée est de partir d’images satellitaires et/ou de cartes de la zone à mailler,
187 géoréférencées dans le même système de coordonnées que l’ensemble des données (Lambert93 par exemple).
188 Il est possible de récupérer l’intersection de deux images, de les fusionner, de restreindre une image à partir d’une polyline.
190 Les manipulations d'images sont introduites dans l'exercice plus bas.
192 Choix d'un repère local
193 =======================
195 **Il est vivement conseillé de changer l’origine du système de coordonnées local**
196 pour éviter de manipuler de très grands nombres et avoir plus de précisions dans les différents calculs, notamment pour le maillage.
198 Pour cela il faut utiliser le menu *Hydro/change local CS* et renseigner les coordonnées de la nouvelle origine.
200 Import de Bathymetries
201 =======================
203 Le mode opératoire est expliqué dans l'exercice plus bas.
205 * **remarque** : Si les altitudes sont inférieures à 0, la bathymétrie peut être cachée par les cartes ou photos
206 (qui sont à Z = 0 par convention). Si l'on a besoin de voir simultanément la bathymétrie et les images,
207 on peut, par exemple, soit passer en vue de dessous, soit éditer la bathymetrie (menu contextuel "edit imported bathymetry")
208 pour inverser les z, le temps de contrôler la superposition des cartes et de la bathymétrie
209 (ne pas oublier d'enlever l'inversion de z après !).
211 Récupération de données de bathymétrie d'un ancien maillage
212 -----------------------------------------------------------
214 Pour les différentes opérations ci-dessous, le mode opératoire précis reste à détailler. Les scripts Python cités
215 ne sont pas fournis avec cette version, is nécesitent des adaptations au cas par cas.
217 * Il est possible de récupérer un ancien maillage d’un cas d’étude, en le transformant avec un convertisseur
218 intégré dans SALOME-HYDRO du format selafin (.slf) au format .med (format dédié pour la plate-forme Salomé en général).
220 * A partir de l’ancien maillage, il peut être nécessaire d’appliquer une translation (par exemple +2 000 000)
221 à la position y des nœuds pour passer en système de géoréférencement connu (par exemple LambertIIEtendu).
223 * Puis la bathymétrie (champ de fond Z) est récupérée à l’aide d’un script Python qui crée un fichier .xyz
224 (position x du nœud, position y du nœud, Champ Z associé).
226 * Ce fichier .xyz est converti en Lambert93 grâce au logiciel libre Circé (sous Windows).
228 * Ensuite les positions des nœuds des bords sont récupérées à l’aide d’un script Python qui parcourt les nœuds,
229 constate s'ils sont au bord et crée un fichier dans lequel chaque bord récupéré est mis en forme pour un import direct
230 dans le module HYDRO.
232 * On peut isoler de cette façon le contour de l’emprise, des piles de ponts, et les îles éventuelles.
234 Import d'objets de type lignes
235 ==================================
237 Le format SinusX (ASCII) décrit en annexe permet de décrire plusieurs types de lignes et de profils.
238 Les fichiers au format SinusX qui respectent les conventions décrites en annexe peuvent être importés
244 définition : lignes dans le plan XY, généralement utilisées pour définir des contours, des zones.
249 Deux types de profils : géoréférencés ou non.
251 Les profils géoréférencés sont définis dans XYZ, les autres dans XZ (XY).
252 Utilité : section de digue, de canal, de rivière.
254 On définit une seule section pour un canal ou une digue, une série de profils pour une rivière.
256 Pour une digue, la valeur Z=0 correspond à la ligne de crête, pour un canal, c'est la ligne de fond.
258 On considère uniquement des profils symétriques (par rapport à la ligne de crête ou de fond).
264 Rivière décrite par une succession de profils en travers, ordonnés via une ligne amont-aval qui passe par ces profils.
265 Cette ligne peut être l'axe hydraulique, mais ce n'est pas obligatoire.
267 Les fichiers de stream peuvent être des fichiers XYZ pour lequels chaque profil est séparé par une ligne vide.
273 Les contours de type polyligne sont nécessaires à la création de la géométrie.
274 Ils permettent la construction de l’emprise du modèle, des îles, du lit mineur d’un fleuve, ainsi que des digues, des canaux, des routes...
276 On peut afficher la bathymetrie ou les cartes lors de la saisie des contours pour se repérer.
281 Dans SALOME les polylignes sont de deux types :
283 * polylignes (ligne brisée constituée d'une série de segments droits, pour décrire un objet géométrique)
285 * splines (suite d’arcs qui donne une courbe à dérivée continue,
286 pour décrire une courbure naturelle, qui s’adaptera à la finesse de la discrétisation).
288 L’utilisation de splines permet de définir des contours sans que le maillage qui s’appuie dessus
289 ne s’accroche à tous les points de la ligne : seule la forme générale compte.
291 Le mode opératoire est détaillé dans l'exercice ci-dessous.
293 Il est possible de créer des lignes combinant polylignes et splines.
294 Voir plus loin le pararaphe de manipulation des polylignes.
296 profils de digue ou canal
297 --------------------------
299 On peut importer ou dessiner ce type de profils.
300 Le mode opératoire du dessin est détaillé dans l'exercice ci-dessous.
305 Seul l'import de ces profils est prévu.
307 Création d'objets "naturels" type "zone immersible"
308 ===================================================
310 Une **zone immersible** est une zone qui sera maillée. Les iles qui ne sont pas submersibles peuvent être exclues du maillage.
311 Dans SALOME HYDRO, on distingue les îles du reste en désactivant leur attribut **Submersible**.
313 Créer une zone immersible consiste à créer une face géométrique à partir d’un des contours dessinés précédemment.
314 On renseigne donc pour cela la polyline (obligatoire) sur laquelle va reposer la face et la bathymétrie (facultative)
315 que l’on souhaite associer à cette zone géographique.
317 * Remarque : la bathymétrie est facultative dans la création des objets naturels, notamment dans le cas des îles.
319 * Remarque : Il est possible de changer l’ordre d’affichage des différents objets naturels et artificiels qui sont tous par convention
320 dans le plan z=0, pour remettre "dessus" les petits objets.
322 Création d'objets "naturels" type "stream"
323 ==========================================
325 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
327 Création d'objet "artificiel" type digue ou canal
328 =================================================
330 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
335 Objets géométriques complexes (bâtiments...) importés depuis GEOM,
336 pour constituer des zones non submersibles ("iles" ou assimilés).
337 Il faut mettre ces objets dans le repère local avant des les importer.
339 Tables de coefficients de Strickler, Land Cover maps
340 ====================================================
342 Il est possible définir une carte des coefficients de Strickler (frottements sur le fond) couvrant le domaine d'étude.
344 Des cartes décrivant la nature des sols (Land cover Map) peuvent être récupérées sur différents sites.
345 Il est notamment possible de télécharger et d'éditer dans un outil de SIG (Systeme d'Information Géographique)
346 comme *qgis* les cartes "Corine Land Cover".
347 Ces cartes s'appuient sur une nomenclature standard des différents types de territoire.
349 On définit en parallèle une table des coefficients de Strickler qui donne le coefficient pour chaque type défini dans la nomenclature.
350 Les coefficients de Strickler sont en général ajustés pour une étude donnée, pour recaler le modèle.
352 Les Land Cover Map peuvent être importées depuis qgis ou créées "from scratch" dans SALOME-HYDRO.
353 Il est également possible d'éditer ces cartes dans SALOME-HYDRO : ajout, suppression, regroupement, modification de zones...
355 Constitution d'un cas de calcul
356 ================================
358 Lors de la constitution d'un cas de calcul, il est possible de ne sélectionner que certains des objets définis précedemment.
359 A partir d'une même base d'objets, on peut créer plusieurs cas de calculs plus ou moins complexes (prise en compte ou non
360 de détails comme des piles de ponts, par exemple).
362 L'emprise du domaine est définie par un contour polygonal particulier.
364 Le chevauchement des différents objets crée des zones "en conflit" pour lesquelles il faut faire des choix pour le calcul de
367 Le résultat du découpage en zones des différents objets se chevauchant constitue l'opération dite de **partition**.
369 On peut regrouper des zones en régions homogènes dans la structure du maillage visée,
370 pour s’affranchir des contours que l'on ne veut pas garder en tant que lignes de contraintes.
372 Dans le cas de calcul, il est possible d'identifier certaines lignes qui serviront de support aux conditions limites.
374 Le resultat est exporté dans le module de géométrie.
376 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
378 Géométrie: Module GEOM
379 ======================
381 Une fois le cas de calcul terminé et exporté il apparaît dans le module GEOM.
383 Il faut activer ce module pour pouvoir visualiser et modifier le cas exporté.
385 Il est conseillé de faire un *show only* sur la géométrie :
386 dans l'arbre, se placer sur le cas de calcul dans la géométrie et menu contextuel clic droit *show only*.
388 Dans GEOM, on voit notre cas de calcul sous le nom <nom de cas>_N auquel est attaché le (ou les) contour(s)
389 choisis au moment au moment de la définition du cas de calcul.
391 Il se peut qu’on ait besoin d'identifier certaines parties :
393 * Faces : pour mailler de façon différentes certaines zones
395 * Segments : pour définir les conditions aux limites.
397 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
399 * remarque : Il est possible d'utiliser le module de géométrie pour définir un certain nombre de
400 contraintes sur le maillage. par exemple, on peut définir des points fixes de notre maillage
401 (qui vont par exemple correspondre à des points de mesure).
402 **Toute modification de la géométrie se traduit par la création d'un nouvel objet et la perte des groupes
403 définis dans l'objet initial. Il faut donc créer les groupes en dernier, sur la géométrie finale,
404 et, si possible éviter les modifications qui font perdre les définitions automatiques du module HYDRO.**
406 Maillage: Module SMESH
407 =======================
409 On se réferera aux formations SALOME pour l'utilisation du module SMESH.
411 Le mode opératoire pour SALOME-HYDRO est détaillé dans l'exemple plus bas.
419 En hydrodynamique il est primordial de connaître la valeur de la bathymétrie en chaque nœud de calcul.
421 Le calcul de la bathymétrie est fait zone par zone, a chaque zone est associé un mode de calcul de la bathymétrie :
423 * à partir des nuages de points
425 * à partir des profils de rivière
427 * à partir de l'axe et de la section des digues et canaux
429 * à partir de la CAO des obstacles
431 Pour les nuages de points, on dispose dans HYDROSOLVER d’un utilitaire générant un script Python
432 qui permet d’interpoler la bathymétrie sur le maillage.
433 Ce script utilise un algorithme qui prend soit la valeur du Z du point le plus proche, soit la valeur Z interpolée
434 sur une triangulation préalable du nuage.
436 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
438 Mise en données Physico-numérique pour TELEMAC
439 ===============================================
441 Cette mise en données fait intervenir le module HYDROSOLVER pour l'assemblage du cas de calcul.
443 description des conditions limites
444 ----------------------------------
446 Chaque zone de condition limite correspond à un groupe nommé dans le maillage.
447 Les types de conditon limites associés à un groupe sont définis dans un fichier.
448 Dans le module HYDROSOLVER, un outil permet d'associer des types de condition limites aux groupes concernés ans le maillage,
451 édition du fichier Cas
452 ----------------------
454 Les paramètres de calcul sont définis dans le fichier Cas avec la syntaxe TELEMAC 2D (avec un éditeur de texte standard).
456 inventaire des fichiers utilisés par TELEMAC 2D
457 -----------------------------------------------
459 A compléter, voir l'exemple ci-dessous.
461 Lancement et suivi du calcul
462 ============================
464 Le module HYDROSOLVER permet de lancer TELEMAC 2D.
466 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
468 Dépouillement des résultats
469 ===========================
471 Le module PARAVIS est utilisé pour l'exploitation des résultats.
472 On se réferera aux formations SALOME pour l'utilisation du module PARAVIS.
