Revue internationale, La Houille Blanche informe en profondeur ses lecteurs du développement et de l’évolution des sciences et des techniques de l’eau et de l’hydraulique.

Référencée par l’Institute for Scientific Information (I.S.I), par Scopus, par le CNRS…, La Houille Blanche, revue internationale de l’eau présente des articles scientifiques de haut niveau, sélectionnés par un comité de reviewers, et informe, en toute indépendance, des dernières avancées de la recherche et de ses applications dans le domaine de la mécanique des fluides, de l’aménagement des eaux et des questions d’environnement et de risques liés à l’eau.

L’ensemble des sujets traités concernent les universitaires, chercheurs, ingénieurs et agents des services techniques de l’Etat et de l’industrie intéressés par la théorie et les applications de l’hydraulique : industrie et transport, hydroélectricité, énergies renouvelables hydrauliques, travaux fluviaux et maritimes, hydrologie urbaine, ressources en eau et leur gestion, risques naturels liés à l’eau, inondations, étiages et sécheresses, glaciologie et nivologie, mécanique des fluides incompressibles …

Six numéros par an. Articles en français ou en anglais, résumés et mots-clés en français et en anglais.

La revue existe depuis 1902. Tous les articles publiés au XXème siècle sont en libre accès.

Les derniers articles de la Houille Blanche

L’efficience de l’utilisation de l’eau d’irrigation : cas du périmètre de Guelma-Bouchegouf, Algérie

Farès Nini et Azeddine Mebarki
Cette contribution est une approche de la mise en valeur agricole et de l’efficience de l’utilisation de l’eau d’irrigation au niveau du grand périmètre irrigué de Guelma-Bouchegouf dans l’Est algérien. Ce périmètre (10 388 ha) est alimenté par les lâchers du barrage de Hammam Debagh (bassin de Seybouse).
L’analyse porte sur les effets des actions de valorisation de l’eau agricole (loi sur l’eau de 2005) à travers les résultats d’application d’indices mesurant à la fois l’efficience des réseaux (E1) et l’efficience à la parcelle (E2) pour la période 2006–2016. L’indice d’Efficience d’Utilisation de l’Eau d’irrigation (E1 * E2) permet de suivre les efforts réalisés en termes d’économie d’eau. Pour l’ensemble du périmètre, l’EUE (52%) est fortement influencée par les pertes d’adduction, alors que l’efficience de distribution (85%) traduit les impacts positifs des actions de réhabilitation des réseaux à l’échelle des secteurs irrigués. Des progrès en matière d’installation d’équipements plus économes en eau ont permis d’améliorer l’efficience à la parcelle (75 %). Aussi, des avancées sont enregistrées en termes d’extension des superficies irriguées ; la production agricole est désormais orientée vers des spéculations valorisant au mieux le mètre cube d’eau d’arrosage. Il reste néanmoins beaucoup à faire pour une gestion efficace de la demande en eau.

Apports de la modélisation physique avec distorsions pour l’analyse des cours d’eau sableux : exemple de la Loire aval

Damien Alliau, Sébastien Roux et Léa Parelle
Création de 700 épis dans le dernier siècle, extractions massives de sable réalisées pour les besoins de l’industrie … ces actions anthropiques ont eu des conséquences graves sur le fonctionnement de la Loire : enfoncement du lit, et mauvaise alimentation des annexes fluviales notamment.
Dans le cadre du plan Loire IV (2014–2020) financé notamment par l’Union européenne, et dont la maîtrise d’ouvrage est en partie portée par Voies Navigables de France (VNF), la réalisation d’un ouvrage de correction sédimentaire a été proposée au voisinage de Nantes, avec l’objectif d’engendrer un remous solide régressif. Pour les études conception morpho-sédimentaires, la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) a proposé une modélisation hybride ou composite, qui s’appuie notamment sur un modèle numérique 2D hydro-sédimentaire ainsi qu’un modèle physique de grande dimension : 1/100 pour l’échelle de longueur avec un facteur 2 de distorsion verticale, 1/33 pour l’échelle de densité des matériaux. Ce modèle à fond mobile a été conçu pour satisfaire à deux lois de similitudes dont la combinaison produit des distorsions géométriques et de densité des matériaux. La complexité d’un tel modèle impose un grand nombre de vérifications par l’expérience qu’il faut confronter aux approches théoriques de dimensionnement: du comportement granulaire aux macro- phénomènes (dunes). Un jeu de 341 dunes formées en laboratoire pendant plus de 50 essais a été analysé selon deux axes: le premier concerne la caractérisation géométrique (hauteur, longueur) grâce à la disponibilité de Modèles Numériques de Terrain capturés par un procédé de photogrammétrie submergée, et le second est focalisé sur la vitesse de migration des dunes par Large Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV). L’ensemble des analyses réalisées a montré la très bonne adéquation entre les résultats de laboratoire et les phénomènes ligériens de transport de sable.

Bulk drag coefficient of a subaquatic vegetation subjected to irregular waves: Influence of Reynolds and Keulegan-Carpenter numbers

Thibault Chastel, Kevin Botten, Nathalie Durand and Nicole Goutal
Seagrass meadows are essential for protection of coastal erosion by damping wave and stabilizing the seabed. Seagrass are considered as a source of water resistance which modifies strongly the wave dynamics. As a part of EDF R & D seagrass restoration project in the Berre lagoon, we quantify the wave attenuation due to artificial vegetation distributed in a flume.
Experiments have been conducted at Saint-Venant Hydraulics Laboratory wave flume (Chatou, France). We measure the wave damping with 13 resistive waves gauges along a distance L = 22.5 m for the “low” density and L = 12.15 m for the “high” density of vegetation mimics. A JONSWAP spectrum is used for the generation of irregular waves with significant wave height Hs ranging from 0.10 to 0.23 m and peak period Tp ranging from 1 to 3 s. Artificial vegetation is a model of Posidonia oceanica seagrass species represented by slightly flexible polypropylene shoots with 8 artificial leaves of 0.28 and 0.16 m height. Different hydrodynamics conditions (Hs, Tp, water depth hw) and geometrical parameters (submergence ratio a, shoot density N) have been tested to see their influence on wave attenuation. For a high submergence ratio (typically 0.7), the wave attenuation can reach 67% of the incident wave height whereas for a low submergence ratio (< 0.2) the wave attenuation is negligible. From each experiment, a bulk drag coefficient has been extracted following the energy dissipation model for irregular non-breaking waves developed by Mendez and Losada (2004). This model, based on the assumption that the energy loss over the species meadow is essentially due to the drag force, takes into account both wave and vegetation parameter. Finally, we found an empirical relationship for Cd depending on 2dimensionless parameters: the Reynolds and Keulegan-Carpenter numbers. These relationships are compared with other similar studies.

Evaluation of Level Set reinitialization algorithms for phase change simulation on unstructured grids

Guillaume Sahut, Giovanni Ghigliotti, Guillaume Balarac and Philippe Marty
In this study, we present different numerical methods for the simulation of liquid-vapor phase change (boiling). We use a Level Set formalism to capture the liquid-vapor interface. Such a formalism requires a reinitialization (aka redistancing) step of the Level Set function after advection.
This step is critical for phase change simulation as it must neither move the interface nor induce perturbations in the Level Set function profile, otherwise the normal vector to the interface and its curvature, two quantities that are crucial to define respectively the interface velocity due to phase change and the pressure jump at the interface due to surface tension, would be in turn affected by too large numerical errors. Here we present a comparison of different reinitialization algorithms of the Level Set function for boiling simulations, on structured and unstructured grids. These methods are then validated against the analytical case of a static growing bubble with a fixed mass transfer rate. In particular, we observe that at the time corresponding to a doubled bubble radius, the error on the bubble radius decreases with the grid cell size for all presented methods.

Vers une nouvelle interprétation des conflits autour de la ressource en eau au Mexique : des controverses pour l’accès à l’eau aux revendications patrimoniales

Jade Latargere
Les conflits autour de l’eau au Mexique sont généralement attribués à des problèmes de disponibilité ou à l’inégale distribution de la ressource. Cet article cherche à renouveler les traditionnels cadres d’interprétation sur la conflictualité, en analysant deux situations de conflit sur l’eau liées à l’urbanisation dans l’État du Morelos à partir d’une approche constructiviste
Nous postulons que de la même façon que les confits environnementaux, les conflits autour de l’eau ne sont pas la conséquence directe de problèmes physiques et sont aussi des constructions sociales et culturelles. Étant donné que les communautés paysannes et indiennes entretiennent une relation spéciale avec la ressource en eau, il est possible d’envisager qu’elles ne se mobilisent pas uniquement pour protéger leur accès à l’eau ou garantir la continuité de certaines activités économiques mais aussi pour préserver certaines infrastructures hydrauliques, certains paysages ou un certain mode d’organisation autour de l’eau. Plus concrètement, nous montrons que dans l’État du Morelos, les communautés paysannes ont un attachement spécial pour certains réseaux d’eau gravitaires qui ont été mis en place après la Révolution mexicaine. Ces réseaux ne servent pas uniquement pour l’approvisionnement en eau ou l’irrigation des cultures, ils sont aussi le support de certaines pratiques sociales et constituent un référent symbolique, identitaire et territorial. Cependant, les formes particulières de l’urbanisation dans le Morelos ont provoqué la pollution et/ou le tarissement de nombreuses sources d’eau, entraînant la déstructuration de ces réseaux d’eau traditionnels. À travers l’analyse détaillée de la façon dont les groupes mobilisés formulent le problème, nous mettons en évidence que les conflits sur l’eau n’expriment pas uniquement une demande d’accès à l’eau, mais aussi des revendications d’ordre patrimonial: les communautés paysannes se mobilisent pour préserver certains points d’eau, certaines infrastructures (réseaux et réservoirs d’eau) qui ont pour eux une signification particulière. Même si dans le Morelos, les réseaux d’eau sont le support d’une culture hydraulique singulière, le projet patrimonial ne répond pas seulement à la volonté de conserver certaines traces qui se trouvent menacées de disparition et revêt des enjeux politiques et identitaires pour les communautés agraires, qui ont subi de profonds bouleversements à la suite des réformes du statut des terres ejidales. Cependant, les acteurs publics sont réticents à adopter des dispositifs d’action patrimoniale qui entrent en contradiction avec les valeurs dominantes de la politique hydrique et la conflictualité reste latente.

Assessment of groundwater vulnerability to pollution as part of integrated management in coastal areas Case of Ghiss-Nekkour Basin

Taoufiq Kouz, Soukaina Mansour, Hakim Mesmoudi, Houria Dakak and Hinde Cherkaoui Dekkaki
Many methods for assessing the vulnerability of groundwater against anthropogenic pollution have been developed in the past decades. However, if aquifer vulnerability concept is well defined and the methods have been constantly tested and compared, the problem of the choice of the best method remains. The choice of the method depends on a series of factors, including the scale of the problem, the hydrogeological characteristics of the area and data availability.
From a pile of a vulnerability assessing methods, the GOD, DRASTIC and SI approaches have been the most extensively tested. This is why, in the present work, we applied them to evaluate the groundwater vulnerability of the Ghiss-Nekkour aquifer, located in North East of Morocco, on its Mediterranean shore. The mapping resulting from the application of the three approaches shows a range of intervals divided into classes corresponding to fluctuating degrees of vulnerability from “very low” to “extreme”. The coincidence rate between the nitrate distribution of the groundwater and the mapped vulnerability classes is higher when the SI approach is applied. Such mapping constitutes basic documents guiding the land planner in decision-making within a framework of territorial intelligence and integrated management of the Ghiss-Nekkour coastal basin.

Cartographie du potentiel en eau souterraine de la basse vallée de l’Ouémé, sud-Bénin (Afrique de l’Ouest)

Femi Cocker, Jean Bosco Vodounou et Jacob Yabi
La présente étude est une contribution pour une meilleure connaissance des ressources en eau souterraine de la basse vallée de l’Ouémé dans le souci de favoriser leur gestion efficiente face aux besoins sans cesse grandissants de la population. Elle a pour objectif principal de cartographier les potentialités en eau souterraine de la zone d’étude pour favoriser l’implantation des forages à gros débits en vue d’améliorer l’approvisionnement en eau potable des populations.
La base de données utilisée est constituée des images satellitaires, des relevés techniques de forages, des fonds topographiques et des données hydro-climatiques. La combinaison de ces différentes informations par la méthode d’agrégation des critères a permis de générer des indicateurs de disponibilité, d’accessibilité et d’exploitabilité des eaux souterraines. Ces différents indicateurs sont ensuite considérés comme critères et sont combinés suivant la technique d’agrégation par codification en vue de l’élaboration de la carte de potentialité en eau souterraine. Les résultats révèlent que plus des deux tiers (80,4 %) du territoire ont une disponibilité en eau souterraine bonne et excellente avec une exploitabilité excellente (51,87 %) et également une accessibilité de 50,51 %. L’identification des sites potentiels en eau souterraine montre que 66 % de la superficie de la basse vallée de l’Ouémé considérée sont favorables à l’implantation de forages à gros débits. Cela correspond parfaitement à la configuration hydrogéologique du Bénin car le nord de la basse vallée de l’Ouémé annonce déjà la zone de socle où la ressource commence à se faire désirer. Ainsi cette carte de potentialité en eau souterraine peut guider la prise d’une bonne décision pour une gestion efficiente des ressources en eau souterraine.

Stratégie internationale de la France pour l’eau et l’assainissement 2020–2030

Interview de Philippe Lacoste, Directeur du développement durable du ministère de L’Europe et des Affaires étrangères
En 2018, le ministère de l’Europe et des Affaires étrangères (MEAE) lançait la préparation concertée d’une nouvelle stratégie internationale en matière d’eau et d’assainissement. La concertation a pris la forme d’une consultation des parties prenantes, dont la Société hydrotechnique de France (SHF). Rapporteur, avec l’Institut de recherche pour le développement (IRD) et l’Office international de l’eau (OIEau) du collège «Recherche, formation et associations scientifiques et techniques» …
La SHF s’est nettement positionnée pour que les tensions sur les ressources en eau, les impacts du changement climatique, les besoins de formation et toutes les composantes d’une gestion intégrée des ressources en eau soient traités au bon niveau. La stratégie 2020–2030 ainsi élaborée a été présentée lors d’une réunion de lancement le 24 février 2020 au MEAE en présence du Secrétaire d’État Jean-Baptiste Lemoyne. Philippe Lacoste, ingénieur des travaux publics de l’État, Directeur du développement durable du MEAE nous en explique les grandes lignes. Propos recueillis par Carole Paplorey, Déléguée Générale de la SHF.

Manning’s roughness coefficient determination in laboratory experiments using 2D modeling and automatic calibration

Basile Lavoie and Tew-Fik Mahdi
Reliable experimental data are essential for choosing and validating numerical models. Although numerous data sets have been presented in the literature, few have been made widely available to the scientific community. Additionally, these experimental data sets have generally given little attention to the determination of Manning’s roughness coefficients.
This paper addresses these two issues. Three channel configurations are studied: a flatbed channel, a channel with a triangular sill and a channel with a triangular abutment. Three increasing permanent discharges are used for each configuration, leading to nine test cases. The Manning’s coefficients are determined using three methods: the traditional step method, automatic calibration, via a 2D hydrodynamic model, considering theoretical value intervals and automatic calibration ignoring these intervals. The results show that automatic calibration with theoretical value intervals is advantageous compared to the step method. Automatic calibration ignoring theoretical intervals yields low errors but unphysical values; therefore, it is not recommended.

Risk assessment of metals from shallow groundwater in Lianhuashan District, China

Hui Tian, Xiujuan Liang, Yan Gong, Shimin Ma, Zhuang Kang, Qifa Sun and Hongtao Jin
The present study was conducted to investigate trace metal (Fe, Mn, Cd, Pb, Zn, Cu, Al, As, Se, Hg, Sr, Ba, Li, Co, B, Ni, Ag, Mo and Cr) concentrations of drinking water samples in Lianhuashan District, China. Furthermore, the study aimed to ascertain carcinogenic and non- carcinogenic health risks of metals by ingestion and dermal absorption pathways to the local residents. Metal concentrations were compared with permissible limits set by the Chinese Standards, USEPA and WHO.
The average concentrations of the analyzed elements are in the order of Fe > Sr > Mn > Al > Ba > Mo > Zn > B > Li > Pb > Cr > Ni > Cu > Ag > Co > As > Se > Cd > Hg. The results indicate that the concentrations of Cd, Zn, Cu, Ni, Se, Hg, Ba and Cr were lower than their respective permissible limits, whereas the concentrations of Fe, Mn, Pb, Al, As and Mo at some sampling sites exceeded the permissible limits. The total hazard index (HQtotal) of the metals (Cd, Zn, Cu, Al, Se, Hg, Sr, Ba, B, Ni, Ag, Cr) calculated through ingestion and dermal absorption pathways for adults and children were found to be lower than unity, indicating that the metals would not pose any adverse effect and non-carcinogenic health risk to the habitants. The results of carcinogenic risk assessment indicate that the Excess Lifetime Cancer Risk (ingestion and dermal exposure pathways) of metals exposure was in accordance to the acceptable lifetime risks for carcinogens in drinking water (10 6–10 4). Both non-carcinogenic and carcinogenic risks were mainly attributed to the ingestion pathways.

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