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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 * **Géoréférencement** : Le système de projection à utiliser dépend de
24 la localisation géographique de l'étude et doit être choisi et noté
25 pour faciliter la reprise de l'étude. En France métropolitaine, la
26 projection de référence est Lambert 93.
27 **Toutes les données importées dans SALOME-HYDRO doivent être dans le même réferentiel.**
28 SALOME-HYDRO ne propose pas de convertisseur.
30 * **Repère Local** : Les coordonnées planes, **toujours exprimées en mètres**,
31 dans la projection utilisée correspondent souvent à des grands nombres.
32 Par exemple, les coordonnées en Lambert 93 d'un point du territoire
33 métropolitain sont par exemple de l'ordre de (400 000, 6 500 000).
34 Le repère local consiste en un simple décalage de l'origine, permettant
35 de manipuler de plus petits nombres.
36 Pour améliorer la précision numérique dans les différentes étapes de
37 l'étude (géométrie, maillage, calcul...),
38 **il est très fortement recommandé de prendre un repère local**.
39 SALOME-HYDRO affiche les coordonnées dans les deux repères (local et global)
40 et assure les translations automatiquement à l'import et à l'export.
42 * **ligne de contrainte** : Ligne sur laquelle le maillage va s'appuyer.
43 Dans SALOME, ces lignes sont définies dans la Géométrie (module GEOM) en tant que "edge".
44 Toutes les lignes que l'on construit dans le module HYDRO ne sont pas forcément gardées dans la géométrie.
46 * **axe hydraulique** : Ligne d'écoulement d'une rivière.
47 Souvent obtenue en reliant les points bas d'une succession de profils en travers.
49 * **ligne de crête** : Ligne reliant les points les plus hauts d'une digue.
51 * **partition** : Il s'agit d'une partition de l'espace en **zones** et **régions**.
52 Les concepts de zones et de régions sont introduits par la pratique dans l'exercice plus bas.
53 Les frontières d'une région correspondent aux lignes de contrainte du maillage. Les régions peuvent
54 être découpées en plusieurs zones. Une zone correspond à un mode de calcul de la bathymétrie.
56 * **Land Cover Map** : Carte d'occupation des sols, qui donne la nature des terrains, selon une codification
59 * **Table de Strickler** : Donne le *coefficient de Stricker* (frottement au sol) 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 Principales étapes d'une étude avec SALOME-HYDRO
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67 .. |etapesEtude| image:: /_static/etapesEtude.png
70 SALOME contient l’ensemble des modules nécessaires au lancement d’une étude Telemac.
72 L’application SALOME-HYDRO concentre les modules HYDRO et HYDRO-SOLVER au sein de la plate-forme SALOME
73 et intègre le système Telemac2D.
75 La figure ci-dessous résume les étapes générales et les outils utilisés au sein de la plate-forme SALOME.
79 L’étude se déroulera en passant par les différents modules de SALOME :
93 * HYDRO : on importe des images et/ou des plans
95 * HYDRO : on crée ou importe des lignes de contour d'**objets naturels** (rivières, iles...)
96 et **artificiels** (digues, canaux, obstacles...),
98 * HYDRO : on importe des champs de bathymétrie / altimétrie, ou des séries de profils de rivière,
100 * HYDRO : on constitue des objets naturels et artificiels,
102 * HYDRO : on importe ou crée une carte des occupations des sols (Land Cover Map)
103 et une table donnant les coefficients de Strickler par type de zone (frottements au sol),
105 * HYDRO : on constitue un **cas de calcul** en choisissant les objets utiles au cas,
106 on regroupe les **zones** (une zone correspond à un mode de calcul particulier de la bathymétrie)
107 en **régions** (Les frontières des régions correspondent aux lignes de contrainte du maillage,
108 ce sont les faces de la géométrie finale SALOME), on associe au cas la Land Cover Map et la table de Strickler,
110 * HYDRO : on exporte le cas vers GEOM,
112 * GEOM : on reprend le cas dans GEOM, pour compléter l'identification des groupes liés aux différentes régions du domaine
113 et des conditions limites,
115 * SMESH : on choisit les algorithmes et hypothèses de maillage, on calcule le maillage et exporte le fichier MED du maillage,
117 * HYDROSOLVER : on génère et exécute le script Python qui permet le calcul de l'interpolation en Z aux noeuds du maillage,
118 à partir du fichier MED et du cas de calcul,
120 * HYDROSOLVER : on génère et exécute le script Python qui permet l'affectation des coefficients de Strickler aux noeuds du maillage,
121 à partir du fichier MED et du cas de calcul,
123 * HYDROSOLVER : on définit le paramétrage physico numérique du calcul (fichier cas),
125 * HYDROSOLVER : on exécute le calcul,
127 * PARAVIS : on dépouille les résultats
129 Dans le module HYDRO lui-même, la logique d’enchaînement des étapes est la suivante
130 (voir les différents types d’objets manipulés dans l’arbre de gauche) :
132 Il s’agit ici de la description d’un déroulement type, des allers-retours entre les différentes étapes
133 sont tout à fait possibles et se produiront certainement.
137 L’idée est de partir d’images satellitaires et/ou de cartes de la zone à mailler
138 pour situer les différents éléments de l’étude., Ces images devront être géoréférencées
139 dans le même système de coordonnées que l’ensemble des données (Lambert93 par exemple).
140 Il peut s’agir de capture d’écran du géoportail par exemple.
144 Les bathymétries constituées de nuages de points et/ ou de profils qui constituent le modèle de terrain
145 sur lequel va s’appuyer le maillage sont importées dans le projet.
149 Les polylignes (importées et/ou construites dans SALOME) permettent de définir les contours des différents objets
150 naturels et artificiels qui vont intervenir dans le cas de calcul. Ce sont des lignes fermées dans le cas général.
151 Certaines de ces lignes constitueront les lignes de contrainte du maillage.
152 Les polylignes splines permettent de définir des contours sans que le maillage qui
153 s’y appuiera ne doive utiliser strictement les points de la ligne. Seule la forme générale compte.
154 On peut tracer les lignes à la souris ou les importer à partir d’un fichier.
158 Il s’agit des éléments constitués par exemple de l’emprise d’un domaine, d’îles, de lacs...
159 On sait en général leur associer une bathymétrie.
161 * ARTIFICIAL OBJECTS :
163 Il s’agit de construire des éléments tels que des digues ou des canaux de géométrie connue.
165 * CALCULATION CASES :
167 Lors de la définition du cas de calcul on sélectionne les objets à mailler et on résout les conflits
168 de recouvrement des bathymétries.
173 * Pour les fichiers image : disposer de fichiers images des fonds carto ou photo et avoir repéré dans le système de travail
174 les coordonnées de 2 ou 3 points bien répartis sur l’image (suffisament éloignés pour améliorer la précision).
175 Avec trois points, on peut faire une transformation affine de l'image, pour le cas improbable ou celle-ci ne
176 correspondrait pas à une projection verticale.
178 * Disposer des données de bathy au format ASCII.
180 Pour l’instant les fichiers de bathymetrie doivent porter l’extension .xyz (3 colonnes x,y,z) ou .asc
181 (format de type grille a pas régulier, tel que fourni dans la BD Alti de l'IGN, par exemple).
183 * Si l'on dispose de profils en travers pour le lit mineur, il peuvent être fournis au format .xyz
184 avec une ligne blanche séparant chaque profil, ou au format SinusX décrit plus loin.
189 Il est possible d’importer des plans, cartes, et photos dans le module Hydro dans le dossier Images de l’arbre de l'étude.
190 L’idée est de partir d’images satellitaires et/ou de cartes de la zone à mailler,
191 géoréférencées dans le même système de coordonnées que l’ensemble des données (Lambert93 par exemple).
192 Il est possible de récupérer l’intersection de deux images, de les fusionner, de restreindre une image à partir d’une polyline.
194 Les manipulations d'images sont introduites dans l'exercice plus bas.
196 Choix d'un repère local
197 =======================
199 **Il est vivement conseillé de changer l’origine du système de coordonnées local**
200 pour éviter de manipuler de très grands nombres et avoir plus de précisions dans les différents calculs, notamment pour le maillage.
202 Pour cela il faut utiliser le menu *Hydro/change local CS* et renseigner les coordonnées de la nouvelle origine.
204 Import de Bathymetries
205 =======================
207 Le mode opératoire est expliqué dans l'exercice plus bas.
209 * **remarque** : Si les altitudes sont inférieures à 0, la bathymétrie peut être cachée par les cartes ou photos
210 (qui sont à Z = 0 par convention). Si l'on a besoin de voir simultanément la bathymétrie et les images,
211 on peut, par exemple, soit passer en vue de dessous, soit éditer la bathymetrie (menu contextuel "edit imported bathymetry")
212 pour inverser les z, le temps de contrôler la superposition des cartes et de la bathymétrie
213 (ne pas oublier d'enlever l'inversion de z après !).
215 Récupération de données de bathymétrie d'un ancien maillage
216 -----------------------------------------------------------
218 Pour les différentes opérations ci-dessous, le mode opératoire précis reste à détailler. Les scripts Python cités
219 ne sont pas fournis avec cette version, is nécesitent des adaptations au cas par cas.
221 * Il est possible de récupérer un ancien maillage d’un cas d’étude, en le transformant avec un convertisseur
222 intégré dans SALOME-HYDRO du format selafin (.slf) au format .med (format dédié pour la plate-forme Salomé en général).
224 * A partir de l’ancien maillage, il peut être nécessaire d’appliquer une translation (par exemple +2 000 000)
225 à la position y des nœuds pour passer en système de géoréférencement connu (par exemple LambertIIEtendu).
227 * Puis la bathymétrie (champ de fond Z) est récupérée à l’aide d’un script Python qui crée un fichier .xyz
228 (position x du nœud, position y du nœud, Champ Z associé).
230 * Ce fichier .xyz est converti en Lambert93 grâce au logiciel libre Circé (sous Windows).
232 * Ensuite les positions des nœuds des bords sont récupérées à l’aide d’un script Python qui parcourt les nœuds,
233 constate s'ils sont au bord et crée un fichier dans lequel chaque bord récupéré est mis en forme pour un import direct
234 dans le module HYDRO.
236 * On peut isoler de cette façon le contour de l’emprise, des piles de ponts, et les îles éventuelles.
238 Import d'objets de type lignes
239 ==================================
241 Le format SinusX (ASCII) décrit en annexe permet de décrire plusieurs types de lignes et de profils.
242 Les fichiers au format SinusX qui respectent les conventions décrites en annexe peuvent être importés
248 définition : lignes dans le plan XY, généralement utilisées pour définir des contours, des zones.
253 Deux types de profils : géoréférencés ou non.
255 Les profils géoréférencés sont définis dans XYZ, les autres dans XZ (XY).
256 Utilité : section de digue, de canal, de rivière.
258 On définit une seule section pour un canal ou une digue, une série de profils pour une rivière.
260 Pour une digue, la valeur Z=0 correspond à la ligne de crête, pour un canal, c'est la ligne de fond.
262 On considère uniquement des profils symétriques (par rapport à la ligne de crête ou de fond).
268 Rivière décrite par une succession de profils en travers, ordonnés via une ligne amont-aval qui passe par ces profils.
269 Cette ligne peut être l'axe hydraulique, mais ce n'est pas obligatoire.
271 Les fichiers de stream peuvent être des fichiers XYZ pour lequels chaque profil est séparé par une ligne vide.
277 Les contours de type polyligne sont nécessaires à la création de la géométrie.
278 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...
280 On peut afficher la bathymetrie ou les cartes lors de la saisie des contours pour se repérer.
285 Dans SALOME les polylignes sont de deux types :
287 * polylignes (ligne brisée constituée d'une série de segments droits, pour décrire un objet géométrique)
289 * splines (suite d’arcs qui donne une courbe à dérivée continue,
290 pour décrire une courbure naturelle, qui s’adaptera à la finesse de la discrétisation).
292 L’utilisation de splines permet de définir des contours sans que le maillage qui s’appuie dessus
293 ne s’accroche à tous les points de la ligne : seule la forme générale compte.
295 Le mode opératoire est détaillé dans l'exercice ci-dessous.
297 Il est possible de créer des lignes combinant polylignes et splines.
298 Voir plus loin le pararaphe de manipulation des polylignes.
300 profils de digue ou canal
301 --------------------------
303 On peut importer ou dessiner ce type de profils.
304 Le mode opératoire du dessin est détaillé dans l'exercice ci-dessous.
309 Seul l'import de ces profils est prévu.
311 Création d'objets "naturels" type "zone immersible"
312 ===================================================
314 Une **zone immersible** est une zone qui sera maillée. Les iles qui ne sont pas submersibles peuvent être exclues du maillage.
315 Dans SALOME HYDRO, on distingue les îles du reste en désactivant leur attribut **Submersible**.
317 Créer une zone immersible consiste à créer une face géométrique à partir d’un des contours dessinés précédemment.
318 On renseigne donc pour cela la polyline (obligatoire) sur laquelle va reposer la face et la bathymétrie (facultative)
319 que l’on souhaite associer à cette zone géographique.
321 * Remarque : la bathymétrie est facultative dans la création des objets naturels, notamment dans le cas des îles.
323 * Remarque : Il est possible de changer l’ordre d’affichage des différents objets naturels et artificiels qui sont tous par convention
324 dans le plan z=0, pour remettre "dessus" les petits objets.
326 Création d'objets "naturels" type "stream"
327 ==========================================
329 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
331 Création d'objet "artificiel" type digue ou canal
332 =================================================
334 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
339 Objets géométriques complexes (bâtiments...) importés depuis GEOM,
340 pour constituer des zones non submersibles ("iles" ou assimilés).
341 Il faut mettre ces objets dans le repère local avant des les importer.
343 Tables de coefficients de Strickler, Land Cover maps
344 ====================================================
346 Il est possible définir une carte des coefficients de Strickler (frottements sur le fond) couvrant le domaine d'étude.
348 Des cartes décrivant la nature des sols (Land cover Map) peuvent être récupérées sur différents sites.
349 Il est notamment possible de télécharger et d'éditer dans un outil de SIG (Systeme d'Information Géographique)
350 comme *qgis* les cartes "Corine Land Cover".
351 Ces cartes s'appuient sur une nomenclature standard des différents types de territoire.
353 On définit en parallèle une table des coefficients de Strickler qui donne le coefficient pour chaque type défini dans la nomenclature.
354 Les coefficients de Strickler sont en général ajustés pour une étude donnée, pour recaler le modèle.
356 Les Land Cover Map peuvent être importées depuis qgis ou créées "from scratch" dans SALOME-HYDRO.
357 Il est également possible d'éditer ces cartes dans SALOME-HYDRO : ajout, suppression, regroupement, modification de zones...
359 Constitution d'un cas de calcul
360 ================================
362 Lors de la constitution d'un cas de calcul, il est possible de ne sélectionner que certains des objets définis précedemment.
363 A partir d'une même base d'objets, on peut créer plusieurs cas de calculs plus ou moins complexes (prise en compte ou non
364 de détails comme des piles de ponts, par exemple).
366 L'emprise du domaine est définie par un contour polygonal particulier.
368 Le chevauchement des différents objets crée des zones "en conflit" pour lesquelles il faut faire des choix pour le calcul de
371 Le résultat du découpage en zones des différents objets se chevauchant constitue l'opération dite de **partition**.
373 On peut regrouper des zones en régions homogènes dans la structure du maillage visée,
374 pour s’affranchir des contours que l'on ne veut pas garder en tant que lignes de contraintes.
376 Dans le cas de calcul, il est possible d'identifier certaines lignes qui serviront de support aux conditions limites.
378 Le resultat est exporté dans le module de géométrie.
380 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
382 Géométrie: Module GEOM
383 ======================
385 Une fois le cas de calcul terminé et exporté il apparaît dans le module GEOM.
387 Il faut activer ce module pour pouvoir visualiser et modifier le cas exporté.
389 Il est conseillé de faire un *show only* sur la géométrie :
390 dans l'arbre, se placer sur le cas de calcul dans la géométrie et menu contextuel clic droit *show only*.
392 Dans GEOM, on voit notre cas de calcul sous le nom <nom de cas>_N auquel est attaché le (ou les) contour(s)
393 choisis au moment au moment de la définition du cas de calcul.
395 Il se peut qu’on ait besoin d'identifier certaines parties :
397 * Faces : pour mailler de façon différentes certaines zones
399 * Segments : pour définir les conditions aux limites.
401 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
403 * remarque : Il est possible d'utiliser le module de géométrie pour définir un certain nombre de
404 contraintes sur le maillage. par exemple, on peut définir des points fixes de notre maillage
405 (qui vont par exemple correspondre à des points de mesure).
406 **Toute modification de la géométrie se traduit par la création d'un nouvel objet et la perte des groupes
407 définis dans l'objet initial. Il faut donc créer les groupes en dernier, sur la géométrie finale,
408 et, si possible éviter les modifications qui font perdre les définitions automatiques du module HYDRO.**
410 Maillage: Module SMESH
411 =======================
413 On se réferera aux formations SALOME pour l'utilisation du module SMESH.
415 Le mode opératoire pour SALOME-HYDRO est détaillé dans l'exemple plus bas.
423 En hydrodynamique il est primordial de connaître la valeur de la bathymétrie en chaque nœud de calcul.
425 Le calcul de la bathymétrie est fait zone par zone, a chaque zone est associé un mode de calcul de la bathymétrie :
427 * à partir des nuages de points
429 * à partir des profils de rivière
431 * à partir de l'axe et de la section des digues et canaux
433 * à partir de la CAO des obstacles
435 Pour les nuages de points, on dispose dans HYDROSOLVER d’un utilitaire générant un script Python
436 qui permet d’interpoler la bathymétrie sur le maillage.
437 Ce script utilise un algorithme qui prend soit la valeur du Z du point le plus proche, soit la valeur Z interpolée
438 sur une triangulation préalable du nuage.
440 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
442 Mise en données Physico-numérique pour TELEMAC
443 ===============================================
445 Cette mise en données fait intervenir le module HYDROSOLVER pour l'assemblage du cas de calcul.
447 description des conditions limites
448 ----------------------------------
450 Chaque zone de condition limite correspond à un groupe nommé dans le maillage.
451 Les types de conditon limites associés à un groupe sont définis dans un fichier.
452 Dans le module HYDROSOLVER, un outil permet d'associer des types de condition limites aux groupes concernés ans le maillage,
455 édition du fichier Cas
456 ----------------------
458 Les paramètres de calcul sont définis dans le fichier Cas avec la syntaxe TELEMAC 2D (avec un éditeur de texte standard).
460 inventaire des fichiers utilisés par TELEMAC 2D
461 -----------------------------------------------
463 A compléter, voir l'exemple ci-dessous.
465 Lancement et suivi du calcul
466 ============================
468 Le module HYDROSOLVER permet de lancer TELEMAC 2D.
470 Le mode opératoire est détaillé dans l'exemple plus bas.
472 Dépouillement des résultats
473 ===========================
475 Le module PARAVIS est utilisé pour l'exploitation des résultats.
476 On se réferera aux formations SALOME pour l'utilisation du module PARAVIS.
