¶ Gestionnaire de scenario
Le menu principal 
scenarios/Settings permet de créer de nouveaux scénarios et définit tous les paramètres du scénario nécessaires au bon déroulement d’une simulation :
L'ajout et la suppression de scénarios se font via les boutons 
et 
.
Le bouton clone scénario permet de créer un nouveau scénario en dupliquant tous les paramètres d’un scénario déjà créé.
Le bouton Import from file permet de sélectionner un fichier d'échange au format .csv et d'importer les scénarios renseignés dans ce fichier. Le bouton ? donne accès à la documentation sur le format des données à respecter. Cette fonctionnalité est surtout utile pour importer des scénarios d'études réalisées avec les logiciels Hydranet et HydraCity.
Le gestionnaire de scénario comprend six onglets détaillés ci-après.
¶ Menu Computation settings (Paramètres de calcul)
Les valeurs par défaut dont indiquées ci-dessus. A noter que les temps sont renseignés en format date. Les différentes rubriques sont définies comme suit :
¶ Computation mode
Par défaut une simulation enchaîne les deux étapes de calcul hydrologique et de calcul hydraulique (option Hydrologic and hydraulic). Deux options complémentaires sont disponibles :
- Le calcul hydrologique (Hydrology) mobilise uniquement le domaine hydrologique d’un modèle et se conclue par le calcul des hydrogrammes d’apport dans le réseau hydraulique au niveau de chaque objet hydrograph. Il intègre donc le calcul des apports de temps sec associés aux secteurs d’apports.
- Le calcul hydraulique (Hydraulic) mobilise uniquement le réseau hydraulique ; les hydrogrammes d’injection au niveau de chaque objet hydrograph sont lus dans un scénario antérieur qui a déjà tourné. Ce scénario est déclaré dans le sous menu hydrology settings (Hydrographs from other scenario).
¶ Computation starting date
Date calendaire de démarrage effectif des calcul au temps relatif t=0. En réalité le calcul en régime transitoire et en démarrage à froid démarre à un temps relatif négatif suffisant pour atteindre les conditions de régime établi au temps t=0. Ce temps est défini dans l'onglet Initial conditions settings.
¶ Computation duration
Durée de la simulation : à compter de la date Computation starting date
¶ Hydrologic computation time step
Pas de temps de calcul dth dans l’étape de calcul hydrologique. Le pas de temps est exprimé en hr:mn:sec.
Il doit être réglé pour satisfaire la condition
¶ Hydraulic computation time step
Les 2 valeurs min et max contrôlent la fourchette de variation du pas de temps de calcul. Le pas de temps min est réglé automatiquement par le programme durant l'exécution des calculs. Le pas de temps max doit en revanche être ajusté à la nature de la simulation :
- pour les simulations de réseau d’assainissement ou les études courantologiques locales, il conviendra de se limiter à 0.1h au maximum, la valeur plus faible de 0.02 heures étant recommandée pour minimiser les risques de diffusion numérique dans le cas de réseaux à fortes pentes.
- Pour les simulations fluviales de propagation de crues le pas de temps maximum peut être porté à 0.5h ou plus.
¶ Water surface variation between two time steps
Ces paramètres règlent l’algorithme de pas de temps adaptatif appliqué par le programme de calcul :
- min : variation de hauteur d'eau minimale sur l'ensemble des noeuds de calcul permettant d'augmenter le pas de temps de calcul,
- max : variation de hauteur d'eau maximale sur l'ensemble des noeuds de calcul entrainant une réduction du pas de temps de calcul.
En pratique, les valeurs par défaut proposées sont correctement ajustées et conviennent pour la quasi-totalité des simulations. Elles ne doivent donc pas être modifiées, saut cas très exceptionnel.
Note
les paramètres :
Min computation_time_step,Min water_surce_variationetMax water_surface_variationsont désormais automatiquement réglés par le programme : l'utilisateur n'a plus à s'en préoccuper et n'y a donc plus accès.
¶ Output time for hot start scenario
Cette option permet de stocker l’état hydraulique d’un système à un instant donné, pour une reprise des calculs à cet instant par un scénario ultérieur (Initial conditions settings/Hot start scenario).
Cette option est très utile dans le cas de simulations de longue durée, elle permet de scinder un calcul en plusieurs scénarios successifs tout en assurant une continuité parfaite des calculs entre 2 scénarios successifs.
¶ Initial conditions settings
Deux options mutuellement exclusives :
- dans l’option start from rest, le démarrage d’un calcul se fait à froid, avec des conditions de débit nul dans toutes les branches et à travers toutes les liaisons. Il faut alors définir un temps tini (
Duration of initial conditions settings simulation (hr:mn)), nécessaire à l’établissement du régime établi. Ce temps est calé sur le temps de propagation le long du système hydraulique modélisé. - Si l’option
hot start scénarioest activée, il faut préciser le scénario pour lequel une sauvegarde a été faite et indiquer le temps relatif de reprise dans le repère de temps du nouveau scénario.
¶ Computation output time interval
Définition des pas de temps de stockage des résultats (Output time step (hr:mn)) pour tous les types de sorties et de l’intervalle de temps pendant lequel les résultats sont stockés.
Par défaut tmin = 0. et tmax= 12h.
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Penser à ajuster le temps max des sorties à la durée effective du calcul.
¶ Graphic control during computation
Cette option permet de contrôler graphiquement la bonne exécution des calculs en visualisant l’évolution temporelle des lignes et des débits le long des branches filaires.
Cet outil est intéressant en phase de réglage du modèle; il permet notamment de mettre en évidence certaines anomalies de cotes de fond ou de cotes de débordement, ou d’identifier les zones responsables d’un ralentissement des calculs et nécessitant généralement des corrections locales à apporter au modèle.
¶ Reference scenario
Cette option évite de générer les fichiers de données structurelles exploitées par le moteur de calcul d'HYDRA si celles ci ont été générées dans un scénario antérieur appelé Reference scenario. Elle se traduit par des gains de temps très appréciables pour les simulations de gros modèles.
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Cette option doit être utilisée à bon escient : uniquement dans le cas où les données structurelles du modèles n'on pas été modifiées depuis la date de calcul du scénario de référence. Il faut notamment veiller à ce que les paramètres de configuration soient les mêmes pour les deux scénarios. En revanche toutes les autres données de paramétrage définies dans les différents onglets du gestionnaire de scénario peuvent être différentes.
¶ Menu Hydrology settings (Paramètres hydrologiques)
¶ Rainfall scenario
Sélection du scénario de pluie dans la bibliothèque définie dans le menu principal hydrology/Rainfall.
Par défaut, aucun scénario de pluie n'est défini.
¶ Dry inflow scénario
Sélection du scénario d’apport de temps sec dans la bibliothèque définie dans le menu principal hydrology/Dry flow scenario.
Par défaut, aucun scénario de temps sec n'est défini.
¶ Hydrographs from other scenario
Cette option permet de s'affranchir des calculs hydrologiques (modèle pluie débit de grande ampleur par exemple) pour simuler des scénarios d'aménagement n'intégrant que des modifications structurelles du modèle via des configurations ou des modes de régulations distincts reprenant les entrants hydrologiques d'un scénario de référence.
¶ Hydrologic initial conditions
- Initial soil conditions
Permet de 'forcer' les conditions initiales de sol. Ces paramètres sont définis pour chacune des lois de production disponibles dans Hydra.
- Lois de production de type Hydra, GR4, SCS et Holtan : coefficient initial de saturation des sols en début de simulation compris entre 0 et 1. Un coefficient est associé à chacun des réservoirs de sol associés à ces modèles de production
- Lois de production de type Coefficient de ruissellement constant ou Horner : coefficient multiplicateur des coefficients définis par défaut
- From previous scenario : les conditions initiales de sols sont lues dans un fichier généré en fin de simulation d'un scénario ayant déjà tourné. Cette option est utile dans les applications suivantes:
- chroniques longues scindées en plusieurs scénarios,
- prise en compte d'une période préparatoire sur une longue durée permettant de prendre en compte l'état de saturation des sols à l'arrivée d'un événement pluviométrique intense, ne nécessitant que des calculs hydrologiques.
¶ Hydrology network auto-dimensionning
Cette application permet, pour une pluie donnée, de dimensionner automatiquement le diamètre équivalent de canalisations et le volume de bassins de rétention d’un réseau hydrologique, les autres caractéristiques du réseau étant rentrées par l’utilisateur, à savoir :
- la description topologique du réseau,
- les données altimétriques des collecteurs et notamment les pentes des fils d’eau,
- les débits de fuite des bassins.
Cette application s’avère utile pour les projets de dimensionnement de réseaux pluviaux neufs de ZAC ou des diagnostics de réseaux secondaires pluviaux.
¶ Paramétrage
Considérons le réseau test suivant :
Ce réseau hydrologique comprend 2 BV, 3 tronçons de canalisations et un bassin. On souhaite calculer les diamètres de collecteurs et le volume du bassin nécessaires pour faire passer une pluie de type Caquot sans excéder la capacité du réseau.
Il faut dans tous les cas renseigner les objets, mais on peut donner des valeurs quelconques aux diamètres de canalisations et au volume du bassin. Les autres paramètres doivent être définis précisément.
Pour activer le calcul de dimensionnement automatique il suffit de cocher la case hydrology_network_auto-dimensionning dans l’écran ci-dessous :
¶ Résultats
Après calcul deux fichiers sont générés dans le sous répertoire [scenario]\hydrology :
-
le fichier [scenario]_[model]_pipe_redim_hydrol.csv : fournit les nouveaux diamètres de canalisations si les diamètres initialement rentrés sont insuffisants
-
le fichier [scenario]_[model]_reservoir_redim_hydrol.csv : fournit les nouveaux volumes des bassins si les volumes initialement rentrés sont insuffisants
¶ External file hydrographs
Liste des fichiers d’hydrogrammes externes lus par le programme de calcul pour les objets hydrographs lorsque l’option external file data est activée (cf. 
Hydrograph). Ces fichiers peuvent également contenir des courbes de marée et des courbes de vent.
Le bouton ? donne accès à la documentation les différents formats disponibles.
¶ Hydrograph derouting
Cette option permet de modifier les hydrogrammes d'apports calculés dans les objets de type Hydrograph à la fin de la phase de calcul hydrologique via des opérations de déroutages d'un hydrogramme from vers un hydrogramme to.
Les déroutages entre hydrogrammes de sous modèles différents sont acceptés. Duex modes de déroutages sont proposés:
- fraction : l'hydrogramme_from est amputé d'une partie de son volume, cette fraction est ajouté à l'hydrogramme_to,
- qlimit : un débit limit est appliqué à l'hydrogramme_from. Le débit excédentaite est ajouté à l'hydrogramme_to.
Cette option a été introduite pour tenir compte de la réalité des transferts de débit opérés par l'exploitant dans des parties amont du réseau non modélisé, dans le cadre d'opérations de chomage notamment.
¶ Menu Model ordering (pilotage des modèles)
Ce menu concerne un projet composé de plusieurs modèles. Hydra propose trois modes de pilotage des modèles en phase calcul :
-
1. Mode global : Les modèles sont assemblés dans un fichier de calcul unique, ce qui permet de calculer exactement les interactions aval-amont entre les modèles : tout se passe pour les calculs comme si le projet était composé d’un seul modèle.
-
2. Mode cascade : Les modèles sont exécutés en séquence les uns après les autres, dans l’ordre affiché dans le tableau.
Dans ce mode, les modèles doivent être connectés entre eux via la condition limite 
Model connection. L'ordre des modèles doit être cohérent avec ces connections (possibilité de modifier l'ordre des modèles avec les flèches).
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Les simulations des différents sous modèles sont effectuées dans l'ordre affiché dans la fenêtre ci dessus. Il est prévu de pouvoir modifier cet ordre dans une version ultérieure. Si cet ordre ne convient pas l'utilisateur a la possibilité de le modifier en paramétrant le mode Mixte ci après, beaucoup plus flexible.
-
3. Mode mixte : Les deux précédents modes sont panachés. On peut très bien dans ce mode ne simuler qu’une partie des modèles et les assembler comme on le souhaite par groupe, à condition bien sûr de respecter des règles topologiques de cohérence amont-aval entre les groupes.
- Ajouter un groupe avec le bouton Add
- Sélectionner le groupe, puis sélectionner un modèle et l'affecter au groupe avec le bouton avec la flèche
ModelsversGroups
Le calcul sera conduit groupe par groupe en mode cascade, les modèles définis dans un groupe étant assemblés en mode global.
¶ Menu Regulation and configurations (régulation et configurations)
¶ Régulation
Hydra dispose d’un module de pilotage d’un certain nombre d’objets de modélisation hydraulique via un langage de programmation formelle. Les instructions sont définies dans un fichier ASCII, déclaré comme un fichier externe. Les règles détaillées de pilotage et la syntaxe associée sont décrites dans le document consultable via le bouton ?.
Ce module complète et étend considérablement la gamme des fonctionnalités de régulation locale intégrées aux actionneurs mobiles.
On peut déclarer plusieurs fichiers de contrôle dans un même scénario.
L'ajout ou la suppression de fichiers se fait via les boutons et .
Pour plus de précisions sur les fichiers de régulation, se reporter à la note technique dédiée.
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Il faut faire attention à l'ordre de déclaration de ces fichiers lorsque la même instruction apparaîtrait dans deux fichiers différents : la priorité est dans ce cas donnée à la dernière instruction lue. Les fichiers doivent donc être déclarés dans un ordre de priorité croissante.
¶ Configurations
La Configuration permet de générer et de tracer des scénarios impliquant des modifications de paramètres géométriques, topographiques et hydrauliques attachés aux objets de modélisation, dans un même projet. Cette fonctionnalité permet de créer dans une base de données projet définissant un état de référence ainsi que des scénarios d'aménagement ou d'évolution n’impliquant pas de modifications de structure topologique : création ou effacement de digues, modification de coefficients de ruissellements, recalibrage de réseaux, ...
La création de configurations passe par les étapes suivantes (pour plus de précisions, se référer au chapitre Configurations):
- Création d'un nouveau groupe de configurations via le menu Configuration,
- Activation d'un groupe de configuration dans la barre d'outils,
- Édition des objets à configurer : les modifications apportées via l'éditeur de l'objet sélectionné sont enregistrées dans la configuration active,
- Appel du groupe de configuration dans le gestionnaire de scénarios de calcul.
L'ajout ou la suppression d'un groupe de configuration dans le scénario actif se fait via les boutons et .
Les flèches permettent de modifier l'ordre des groupes de configurations appelés; si un objet est configuré dans plusieurs groupes, c'est la configuration définie dans le groupe positionné en première position qui sera prise en compte dans le calcul.
¶ Menu Computation and output options (options de calcul et de sorties)
¶ Option de calcul Upgrade computation
Par défaut les calculs sont basés sur une résolution simplifiée des équations de Barré de St Venant, c’est-à-dire ne tenant pas compte des termes convectifs et d'inertie dans les équations de bilan de quantité de mouvement. Cette simplification permet de limiter les temps de calculs, et elle est parfaitement justifiée pour de nombreuses classes d’application.
Elle s’avère néanmoins erronée dans quelques cas, tels que la courantologie 2D, les ondes de rupture de barrage ou les écoulements torrentiels impliquant des ressauts hydrauliques. Il est alors nécessaire d’affiner la formulation en activant les options de calcul affinées dans les domaines 2D ou les branches filaires qui le nécessitent. Le paramétrage de cette option est réalisé via l’écran de saisie suivant :
Cet écran permet de déclarer les Branch, les Reach ou les Domain 2D que l’on souhaite traiter en mode affiné.
Trois options de calcul sont disponibles :
- Affin : calcul avec tous les termes de l’équation de Barré de Saint Venant
- Affin with dry land : mise à zéro des termes convectifs dès qu’une maille 2D est mise à sec (principalement pour les modèles estuariens avec bancs découvrants)
- Inertia terms only : Activation des termes d’accélération, mais désactivation des termes convectifs.
Les termes activés dans ces différentes options sont explicités ci -après :
Il faut également définir le temps à partir duquel le calcul affiné est déclenché.
On peut également spécifier une surface minimum à affecter aux mailles pour éviter des pas de temps de calculs trop faibles.
Une discussion détaillée de cette option est présentée dans le chapitre Avanced - Mode de calcul Affin.
¶ Option Strickler coefficient adjustment (ajustement du coefficient de Strickler)
Cette option est généralement utilisée dans la phase de calage des lignes d’eau d’un modèle. Elle permet de modifier les coefficients de frottement dans un domaine 2D ou le long d’un bief de rivière sans devoir rééditer les données de chaque objet. Ces données sont lues dans la phase de calculs et se substituent aux coefficients définis dans la base de données. On peut ainsi tester plusieurs réglages afin de converger vers un calage satisfaisant sans affecter les paramètres de référence du modèle.
Le paramétrage de cette option est réalisé via l’écran de saisie suivant :
Cet écran permet de déclarer les biefs 1D (Reach de rivière) ou les domaines 2D sur lesquels on souhaite modifier les coefficients de frottement. Les paramètres à définir dépendent du sous domaine :
- Sous domaine 2D : le coefficient de Strickler Kmin s’applique à toutes les mailles du domaine.
- Reach : on définit les coefficients de strickler Kmin et Kmaj des lits mineurs et majeurs. Si les champs PK1 et PK2 ne sont pas renseignés ces coefficients s’appliquent à la totalité du bief. Dans le cas contraire ils s’appliquent au tronçon compris entre les pk PK1 et PK2.
¶ Domain 2D runoff
Cette option permet d’identifier les domaines 2D pour lesquels le calcul de ruissellement sur le maillage 2D sera appliqué dans l’étape hydraulique d’exécution (cf. Runoff).
note
Un même modèle peut contenir à la fois des bassins versants et des domaines 2D intégrant du ruissellement :
- Les hydrogrammes d’apports à l’exutoire des chaque BV sont calculés dans la phase de calcul hydrologique,
- Les apports de ruissellement dans un domaine 2D déclaré dans le formulaire ci-dessus sont calculés dans la phase de calcul hydraulique.
Les données pluviométriques sont appelées dans l'onglet Hydrology du gestionnaire de scénario. Le module de calcul de ruissellement reconnaît tous les types de pluies à l’exception des pluies radars.
¶ Additionnal output : z(t) et q(t) (Options de sortie complémentaires : z(t) et q(t))
Cette option permet de générer automatiquement en sortie de simulation des fichiers d’hydrogrammes et de limnigrammes en des points particuliers d’un modèle. Ces fichiers sont générés au format .csv.
Le paramétrage de cette option est réalisé via l’écran de saisie suivant :
Une sortie de courbe peut être demandée au niveau d’une singularité, d’une condition à la limite ou d’un link.
Dans le cas du link ou de la singularité la cote d’eau stockée est la cote au nœud amont.
¶ Options diverses via un fichier externe
Les trois options ci-dessus ont été isolées car elles sont utilisées relativement fréquemment. D’autres options sont disponibles et peuvent être définies dans le fichier déclaré dans la fenêtre suivante :
Une option déclarée dans ce ficher se compose d’une première ligne avec un mot clé précédé du signe « * ». les lignes suivantes précisent les paramètres attachés à l’option.
Dans ce fichier deux blocs d’options consécutives doivent être séparés par au moins une ligne blanche.
¶ Menu Transport (transport solide et qualité)
Le transport de substances peut être simulé dans Hydra via 5 options mutuellement exclusives :
- Option Pollution : Pollution generated and network transport (génération de la pollution et transport dans les réseaux d'assainissement)
- Option Quality 1 : Physico chemical, 4 inter related parameters DBO, NH4, NO3, O2 (Physico chimie, 4 paramètres interragissant entre eux DBO, NH4, NO3, O2)
- Option Quality 2 : Bacteriological, no chemical intercation between parameters (Bactériologie, pas d'interraction entre les paramètres)
- Option Quality 3 : Suspended sediment transport (transport de matières en suspension, MES)
- Option Hydro morphology : Bedload (transport sédimentaire)
¶ Option Pollution
Cette option permet de simuler la génération de pollution par ruissellement et sa propagation dans un réseau d’assainissement. 4 paramètres peuvent être simulés :
Ces paramètres n’interagissent pas entre eux.
Les stocks de pollution entrainés dans les réseaux par ruissellement sont définis dans la table land pollution accumulation du menu principal scenarios/hydrology.
¶ Option qualité 1 : physico chemical
Cette option permet de simuler l’évolution de la qualité physico-chimique d’un milieu récepteur : lac ou cours d’eau à l’aide de 4 paramètres : O2, DBO, HH4 et NO3. Ces paramètres sont liés par des réactions d’échanges chimiques. Les constantes de réactions sont défies par défaut dans la grille de saisie suivante :
On peut également simuler les effets de diffusion turbulente et de dispersion qui se superposent aux phénomènes convectifs de transport et ont pour effet d’étirer le nuage de pollution.
¶ Option quality 2 : bactériological
Cette option permet de simuler l’évolution de la qualité bactériologique d’un milieu récepteur : lac ou cours d’eau à l’aide de 4 paramètres de contamination fécale dont les Eschéricia Ecoli et les Entéroques intestinaux :
A chaque paramètre on associe un taux de mortalité en .
Les paramètres n’interagissent pas entre eux.
On peut prendre en compte les effets de dispersion comme pour l’option quality 1.
¶ Option quality 3 : Suspended sediment transport
Le transport de matières en suspension peut être simulé dans Hydra via 5 options mutuellement exclusives :
Ce module a été développé pour analyser le devenir des rejets polluants chargés de MES dans un milieu récepteur , afin de dresser la carte des matériaux polluants déposés après un événement pluvieux.
¶ Option Hydro morphology (transport sédimentaire)
Cette option active le module de calcul de transport hydro sédimentaire par charriage. Les paramètres de transport sont définis dans le fichier déclaré dans la fenêtre de saisie :
Le format des données est détaillé dans le document consultable avec le bouton ?
les données de l'option Hydro morphologie sont totalement contenues dans le fichier déclaré ci dessus.
Note
Les régles d'application des options 1 à 4 sont décrite dans le chapitre Pollution et Qualité.
La fomulation retenue pour les simulations hydro-sédimentaire est décrite dans le document d'analyse de transport sédimentaire.