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Dernière mise à jour : Mai 2018

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INRA - Site Internet de l'Unité de Recherches de Science du Sol d'Orléans

SWASHES

Logiciel SWASHES

« Shallow Water Analytic Solutions for Hydraulic and Environmental Studies »

(Solutions analytiques des équations de Saint-Venant
pour les études d’hydraulique et environnementales)

Les équations de Saint-Venant décrivent très bien des phénomènes tels que le ruissellement à la surface d’un champ ou l’écoulement dans une rivière. Comme elles ne peuvent pas être résolues simplement, on utilise des codes informatiques. Ces codes sont en général validés en comparant les simulations à des mesures de terrain ou de laboratoire. Une autre possibilité existe.

La comparaison aux solutions analytiques : une approche sous-exploitée

En fait, si l’on ne connaît pas de solution générale aux équations de Saint-Venant, on connaît des solutions exactes (dites analytiques) pour des cas particuliers. En comparant les résultats informatiques à ces cas particuliers, on peut s’assurer que les logiciels donnent les bons résultats.

Ces cas particuliers ont été publiés au cours de plusieurs décennies. Autrement dit, ils sont éparpillés dans la littérature scientifique et donc difficilement accessibles. Cela explique que la comparaison des résultats numériques aux solutions analytiques soit une approche sous-exploitée.

SWASHES : la vérité selon Saint-Venant                                                 

Il existe plusieurs dizaines de solutions (semi-)analytiques. Celles actuellement incluent dans SWASHES couvrent déjà une large gamme d’écoulements : sous-critique, super-critique, choc, rupture de barrage, écoulement transitoire ou permanent, transition sec-mouillée, avec ou sans frottement, avec ou sans pluie, en 1D ou en 2D, etc. Ne pas utiliser cette approche, c’est passer à côté de la vérité selon les équations de Saint-Venant.

SWASHES : l’assurance qualité de vos simulations

Développé en collaboration avec le laboratoire de mathématiques de l’Université d’Orléans (Mapmo), SWASHES rassemble des solutions analytiques et semi-analytiques des équations de Saint-Venant. SWASHES génère les conditions initiales et les résultats à trouver. Votre code arrive-t-il au bon résultat ?

SWASHES propose actuellement une trentaine de solutions couvrant des conditions d’écoulement très variées. Provenant de la littérature, elles ont été ré-écrites dans un formalisme commun et programmées dans le logiciel SWASHES. Elles sont ainsi faciles à comprendre, centralisées, et disponibles. En choisissant les solutions qui sont proches du type d’écoulement que vous simulez, vous pouvez construire un banc d’essai pour tester votre code.

Exemple d’utilisation : FullSWOF

SWASHES permet d’assurer la qualité des résultats produits par FullSWOF.

La comparaison aux solutions analytiques est mise en œuvre à deux moments : lors du développement et lors de l’utilisation par un tiers.

  • Lors du développement.
    Afin de valider chaque nouvelle version de FullSWOF, un script de benchmarking compare les résultats de la nouvelle version à ceux de la version précédente. S’il n’y a pas d’écart, les changements effectués dans le code n’ont pas modifié la précision des calculs. Si des écarts sont constatés, on vérifie qu’ils vont bien dans le sens d’une amélioration.
    Concrètement, cette approche a permis :
    - de corriger des bogues avant la diffusion du logiciel ;
    - d’adapter l’ordre des opérations pour limiter la propagation des erreurs de calcul
  • Lors de la première utilisation.
    Après téléchargement et installation, il est demandé à l’utilisateur du code de lancer le script de benchmarking. S’il ne rapporte pas de différences, c’est que FullSWOF fournit sur la machine de l’utilisateur des résultats identiques à ceux obtenus par les développeurs. La reproductibilité des calculs est donc assurée.
h-McDo-100-fluv-Man © INRA

Cas test « Canal court avec transition douce puis choc ».
Hauteurs d’eau de la solution analytique et selon FullSWOF_1D.

 

h-dam-dry © INRA

Cas test « Surface plane dans un paraboloïde ».
Hauteurs d’eau de la solution analytique et selon FullSWOF_1D.

 

h-Thacker-2D-plan © INRA

Cas test « Surface plane dans un paraboloïde ».
Hauteurs d’eau de la solution analytique et selon FullSWOF_1D.

SWASHES : un code source libre

SWASHES est un logiciel libre distribué sous la licence CeCILL-V2 (compatible GPL). Vous avez donc accès à l’ensemble du code source (en C++), et vous êtes libre de l’utiliser, de le modifier et de le redistribuer à condition d'inclure une citation.

La forge SWASHES permet de regrouper les développements.

La structure modulaire de SWASHES facilite l’ajout d’une nouvelle solution analytique. Si vous redistribuez une version modifiée de SWASHES, celle-ci doit être sous licence CeCILL-V2 et porter un nouveau nom.

En pratique, pour faire profiter la communauté de vos améliorations, le plus simple est d’intégrer directement vos solutions analytiques dans SWASHES : contactez-nous à swashes.contact@listes.univ-orleans.fr.

Pour être tenu informé des évolutions de SWASHES, souscrivez à la liste de diffusion swashes.contact@listes.univ-orleans.fr.

Distribution : Code source libre, en anglais.

Documentation :Manuels de SWASHES

O. Delestre, C. Lucas, P.-A. Ksinant, F. Darboux, C. Laguerre, T. N. T. Vo, F. James, S. Cordier,  International Journal for Numerical Methods in Fluids, 72(3): 269-300, 2013, doi:10.1002/fld.3741  http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00628246/fr/

           Errata:

  1. dans l’équation (4), lire A(W) = F'(W) = (0   1 \\ -u^2+gh   2u),      
  2. dans les sections 4.1.1, 4.1.2 et 4.1.3, dans les expressions de h, u, alpha_1, alpha_2, x doit être remplacé par x-x_0.

 

Téléchargement :  depuis SourceSup

Contact :Frédéric DARBOUX

Voir aussi :

FullSWOF, un code résolvant les équations de Saint-Venant, et validé par SWASHES

GARS, un générateur de surfaces rugueuses.

Bibliographie :

O. Delestre, C. Lucas, P.-A. Ksinant, F. Darboux, C. Laguerre, T. N. T. Vo, F. James, S. Cordier, SWASHES: a compilation of Shallow Water Analytic Solutions for Hydraulic and Environmental Studies, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 72(3): 269-300, 2013, doi:10.1002/fld.3741

C. Berthon, S. Cordier, O. Delestre, M. H. Le, An analytical solution of the shallow water system coupled to the Exner equation, C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. I 350(3-4):183-186, 2012, doi:10.1016/j.crma.2012.01.007

Citations de SWASHES

2015

Abily M., Delestre O., Amoss L., Bertrand N., Richet Y., Duluc C.-M., Gourbesville P., Navaro P. (2015). Uncertainty related to high resolution topographic data use for flood event modeling over urban areas : Toward a sensitivity analysis approach. In, N. Champagnat, T. Lelièvre, A. Nouy (Eds). ESAIM Proceedings and Surveys. 48: 385-399. http://www.esaim-proc.org/articles/proc/pdf/2015/01/proc144818.pdf

Australian National University and Geoscience Australia (2015). ANUGA Software: Open Source Hydrodynamic / Hydraulic Modelling Project. http://github.com/GeoscienceAustralia/anuga_core/tree/master/validation_tests/analytical_exact

Bustamante C. A. , Power H., Nieto C., Florez W. F. (2015). Solution of two-dimensional Shallow Water Equations by a localized Radial Basis Function collocation method. 1st Pan-American Congress on Computational Mechanics. International Association for Computational Mechanics. Buenos Aires, April 27-29. http://congress.cimne.com/panacm2015/admin/files/fileabstract/a274.pdf

Delestre O., Abily M., Cordier F., Gourbesville P., Coullon H. (2015) Comparison and Validation of Two Parallelization Approaches of FullSWOF_2D Software on a Real Case. Advances in Hydroinformatics. Simhydro 2014. Part 2, pp. 395-407, Springer. DOI: 10.1007/978-981-287-615-7_27

Delestre O., Razafison U. (2015). Numerical Scheme for a Viscous Shallow Water System Including New Friction Laws of Second Order: Validation and Application. Advances in Hydroinformatics. Simhydro 2014. Part 1, pp. 227-239, Springer. DOI: 10.1007/978-981-287-615-7_16

Fang K., Sun J., Liu Z. Yin J. (2015). A non-hydrostatic model for water waves in nearshore region. Advances in Water Science, 26(1): 114-122. (in Chinese). DOI: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.015

Figueiredo J. M., Clain S. (2015). Second-order finite volume mood method for the shallow water with dry/wet interface. SYMCOMP 2015 - ECCOMAS, March 26-27, Faro, Portugal. https://repositorium.sdum.uminho.pt/bitstream/1822/36932/1/Symcomp-jorge.pdf

Gunawan P. H., Lhébrard X. (2015). Hydrostatic relaxation scheme for the 1D shallow water - Exner equations in bedload transport. Computers & Fluids, 121: 44–50. DOI : 10.1016/j.compfluid.2015.08.001

Le M.-H., Cordier S., Lucas C., Cerdan O. (2015). A faster numerical scheme for a coupled system modeling soil erosion and sediment transport. Water Resources Research, 51(2): 987–1005. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/2014WR015690

Ma Q., Abily M., Vo. N. D., Gourbesville P. (2015). High resolution rainfall-runoff simulation in urban aera: Assessment of Telemac-2D and FullSWOF-2D. E-proceedings of the 36th IAHR World Congress. 28 June – 3 July, 2015, The Hague, the Netherlands. http://89.31.100.18/~iahrpapers/84826.pdf

Markussen J. K. R. (2015). Software Framework for Solving Hyperbolic Conservation Laws Using OpenCL. Master thesis. Institutt for informatikk, University of Oslo.  https://www.duo.uio.no/bitstream/handle/10852/44764/markussen-master.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Minatti L. (2015). A well-balanced FV scheme for compound channels with complex geometry and movable bed. Water Resources Research. 51(8):6564–6585.  DOI: 10.1002/2014WR016584

Minatti L., De Cicco P. N., Solari L. (2015). Second Order Discontinuous Galerkin scheme for compound natural channels with movable bed. Applications for the computation of rating curves, Advances in Water Resources, In Press. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.advwatres.2015.06.007

Neupane P., Dawson C. (2015). A discontinuous Galerkin method for modeling flow in networks of channels. Advances in Water Resources, 79: 61-79. DOI: 10.1016/j.advwatres.2015.02.012. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0309170815000445

Pongsanguansin T., Maleewong M.,Mekchay K. (2015). Consistent Weighted Average Flux of Well-Balanced TVD-RK Discontinuous Galerkin Method for Shallow Water Flows. Modelling and Simulation in Engineering. Volume 2015, Article ID 591282, 11 pages. DOI: 10.1155/2015/591282

Rousseau, M., Cerdan, O., Delestre, O., Dupros, F., James, F., and Cordier, S. (2015). Overland Flow Modeling with the Shallow Water Equations Using a Well-Balanced Numerical Scheme: Better Predictions or Just More Complexity. Journal of Hydrologic Engineering , 20(10): ???. DOI: 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001171

Sætra M. L., Brodtkorb A. R., Lie K.-A. (2015). Efficient GPU-Implementation of Adaptive Mesh Refinement for the Shallow-Water Equations. Journal of Scientific Computing, 63(1):23-48. DOI: 10.1007/s10915-014-9883-4.

Wang L., Pan C. (2015). An analysis of dam-break flow on slope. Journal of Hydrodynamics, Ser. B. 26(6): 902-911. DOI: 10.1016/S1001-6058(14)60099-8.

Zhang Y., Lin P. (2015) An improved SWE model for simulation of dam-break flows. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management. DOI: 10.1680/wama.15.00021

2014

Bacigaluppi P., Ricchiuto M., Bonneton P. (2014). Upwind Stabilized Finite Element Modelling of Non-hydrostatic Wave Breaking and Run-up. Research Report #8536. Project-Team BACCHUS. URL: http://hal.inria.fr/hal-00990002.

Clain S., Figueiredo J. (2014). The MOOD method for the non-conservative shallow-water system. Submitted preprint. URL: http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01077557.

De Rosis A. (2014). A lattice Boltzmann-finite element model for two-dimensional luid-structure interaction problems involving shallow waters. Advances in Water Resources, 65: 18-24. DOI: 10.1016/j.advwatres.2014.01.003

Doyen D., Gunawan P. H. (2014). An Explicit Staggered Finite Volume Scheme for the Shallow Water Equations. Finite Volumes for Complex Applications VII-Methods and Theoretical Aspects. Springer. Proceedings in Mathematics & Statistics Volume 77, pp 227-235. DOI: 10.1007/978-3-319-05684-5_21.

Duran A. (2014). Numerical simulation of depth-averaged flow models : a class of Finite Volume and discontinuous Galerkin approaches. PhD Thesis. Université Montpellier II, France. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01109438

Pasquetti R., Guermond J.L., Popov B. (2014). Stabilized spectral element approximation of the Saint Venant system using the entropy viscosity technique. International Conference on Spectral and High Order Method (ICOSAHOM 2014), Salt Lake City, June 23-27. 8 p. http://math1.unice.fr/~rpas/publis/ico14.pdf

Sætra M. L. (2014). Shallow Water Simulations on Graphics Hardware. PhD Thesis, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Oslo. ISSN 1501-7710. http://urn.nb.no/URN:NBN:no-45020

Stadler L., Brudy-Zippelius T. (2014). A study of the HLLC scheme of TELEMAC-2D. Proceedings of the 21st Telemac Mascaret user conference. 15-17 October. Grenoble, France. pp. 185-192. http://www.opentelemac.org/downloads/Papers%20and%20Proceedings/telemac-mascaret_user_conference_2014-proceedings.pdf

Yoshioka H., Unami K., Fujihara M. (2014). Friction slope formulae for the two-dimensional shallow water model. Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering), 70(4): I_55-I_60. (in Japanese) DOI: http://doi.org/10.2208/jscejhe.70.I_55

Yoshioka H., Unami K. & Fujihara M. (2014). A finite element/volume method model of the depth-averaged horizontally 2D shallow water equations. International Journal For Numerical Methods in Fluids, 75(1): 23-41. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/fld.3882

Yoshioka H., Unami K., Fujihara M. (2014). A Simple Finite Volume Model for Dam Break Problems in Multiply Connected Open Channel Networks with General Cross-Sections. Theoretical and Applied Mechanics Japan. 62: 131-140. DOI: 10.11345/nctam.62.131.

2013

Cordier S., Coullon H., Delestre O., Laguerre C., Le M. H., Pierre D., Sadaka G. (2013). FullSWOF_Paral:  Comparison of two parallelizations strategies (MPI and SkelGIS) on a software designed for hydrology applications. ESAIM: Proceedings. Vol. 43, p. 59-79. http://www.esaim-proc.org/articles/proc/pdf/2013/05/proc134304.pdf

Couderc F., Madec R., Monnier J., Vila J.-P. (2013). DassFow-Shallow, variational data assimilation for shallow-water models: Numerical schemes, user and developer Guides. Research Report, University of Toulouse, CNRS, IMT, INSA, ANR. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01120285/

Kirstetter G. (2013). Benchmarks of the Basilisk software. http://basilisk.fr/sandbox/geoffroy/friction/README

Popinet J. (2013). Gerris tests. http://gerris.dalembert.upmc.fr/gerris/tests/tests/index.html

Yoshioka H., Unami K., Fujihara M. (2013). A highly efficient shallow water model based on a selective lumping algorithm. Annual meeting of the Japanese Society of Irrigation, Drainage and Reclamation Engineering. #4-15, p. 398-399. (in Japanese) http://soil.en.a.u-tokyo.ac.jp/jsidre/search/PDFs/13/13004-15.pdf

Yoshioka H., Unami K., Fujihara M. (2013). Hyperbolic dual finite volume models for shallow water flows in multiply-connected open channel networks. The 27th Computational Fluid Dynamics Symposium. Paper No. B07-01. http://www2.nagare.or.jp/cfd/cfd27/webproc/B07-1.pdf

Zhou F., Chen G.X., Huang Y.F., Yang J.Z. & Feng H. (2013).An adaptive moving finite volume scheme for modeling flood inundation over dry and complex topography. Water Resources Research, 49(4): 1914-1928. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/wrcr.20179

2012

Berthon C., Foucher F. (2012). Efficient well-balanced hydrostatic upwind schemes for shallow-water equations, Journal of Computational Physics, 231(15): 4993-5015. DOI: 10.1016/j.jcp.2012.02.031.

Nguyen T. D. (2012). Impact de la résolution et de la précision de la topographie sur la modélisation de la dynamique d’invasion d’une crue en plaine inondable. PhD thesis. Univ. Toulouse, France. (in French) http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00002210/01/nguyen.pdf

Sadaka G. (2012). Solving Shallow Water flows in 2D with FreeFem++ on structured mesh. Research report, LAMFA. URL: http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00715301.