Analyse des écoulements transitoires
L’analyse proprement dite se déroule en deux étapes ou plus ("Ecoulement d’eau"), la première étape servant à fixer les conditions initiales, c’est-à-dire la répartition de la pression interstitielle initiale, de la pression initiale, du degré de saturation et de la perméabilité relative au début de l'analyse de l'écoulement transitoire. Plusieurs options sont disponibles pour définir la pression interstitielle initiale :
- A l'aide de la nappe phréatique
- Directement à l'aide des interfaces de pression interstitielle
- En lançant l'analyse de l'écoulement en régime permanent
La première option suppose une distribution hydrostatique (linéaire) de la pression interstitielle sur la hauteur. Sous la nappe phréatique, le programme génère des pressions interstitielles positives, tandis qu'au-dessus de la nappe, il génère des pressions interstitielles négatives (succion). La deuxième option permet de considérer un sol sec en fixant par exemple une pression interstitielle négative sur toute la région infiltrée. La troisième option nécessite l'exécution de l'analyse en régime permanent. Sur la base du modèle de matériau attribué, le programme détermine ensuite le degré de saturation initial et la perméabilité relative en fonction de la pression interstitielle initiale. La figure 1 montre la distribution de la pression interstitielle initiale fournie par l'analyse en régime permanent pour les conditions hydrauliques supposées. Il est clair que seules les pressions sous la nappe sont présentées. L'état initial dans une région non saturée ou partiellement saturée peut être partiellement évalué en traçant, par exemple, la distribution du degré de saturation initial, comme illustré à la figure 2. Lorsque l'option "Pas d'eau" est sélectionnée, les valeurs de pression interstitielle initiale sont égales à zéro.
Figure 1 - Première étape de calcul : Distribution de la pression interstitielle initiale
Figure 2 - Première étape : Distribution du degré de saturation initial
L'analyse des écoulements transitoires est effectuée à partir de la deuxième étape, l'étape suivante succédant à l'étape précédente. Chaque étape nécessite de définir la durée d'analyse, la variation en fonction du temps des conditions limites (hydrauliques) et la longueur du pas de temps. La version actuelle du programme permet soit d’introduire la totalité de la charge en une fois au début de l’étape de calcul, soit de supposer qu’elle augmente linéairement avec le temps au cours de l’étape ("Ecoulement d’eau"). Dans le premier cas, le pas de temps initial est défini sur 1/10 du pas de temps attribué. Ensuite, le calcul continue avec le pas de temps attribué. Il est raisonnable d’ajuster le pas de temps au cours de l’analyse. Un pas de temps plus court est recommandé en début d'analyse. Avec des temps plus longs, lorsque la solution se rapproche des conditions d'état stable, le pas de temps peut être considérablement augmenté (par exemple de 1/10 de jour à plusieurs jours). Les figures 3 et 4 représentent respectivement un état intermédiaire et une solution stable, correspondant à une montée soudaine de la nappe phréatique dans la deuxième étape de calcul. Les figures 5 et 6 montrent des états similaires associés à une réduction rapide simulée par la restauration du niveau initial de la nappe phréatique à la septième étape de calcul.
Figure 3 - Deuxième étape de calcul : Distribution de la pression interstitielle à un moment donné de l'analyse
Figure 4 - Sixième étape du calcul : Distribution de la pression interstitielle en régime permanent
Figure 5 - Septième étape du calcul: Distribution de la pression interstitielle à un moment donné de l'analyse
Figure 6 - Huitième étape de calcul : Distribution de la pression interstitielle en régime permanent