En bref

Le logiciel SIC2, développé à Irstea, est un modèle de simulation du comportement hydraulique des canaux d’irrigation. Outil efficace, il permet aussi bien aux gestionnaires d’un canal qu’aux chercheurs, de simuler rapidement un grand nombre de configurations hydrauliques tant au niveau de la conception que de la gestion.

Texte

Le logiciel SIC2 (Simulation Intégrée des Canaux et de leur Contrôle) est l’un des modèles d’hydraulique développés à Irstea. Les premiers développements numériques de modélisation hydraulique ont commencé au début des années 1970. Aujourd’hui, l’institut propose différents modèles en fonction du type de système ou d’événement à simuler (rivières, crues, canaux d’irrigation, rupture de barrages, réseaux sous pression…).

Un de ces logiciels est particulièrement dédié aux canaux d’irrigation. Ce modèle, initialement appelé SIC (en anglais : Simulation Irrigation Canals), a été adapté à la fin des années 1980 à partir d’autres modèles développés par l’institut. Il est développé au centre Irstea de Montpellier. La commercialisation, la maintenance et les formations au logiciel sont assurées par l’institut.

Un logiciel pour modéliser l’hydraulique des canaux et des rivières spécialisé pour les canaux d’irrigation

La simulation des écoulements dans le logiciel SIC2 est basée sur des calculs d’hydraulique unidimensionnelle en régime permanent et transitoire (équations de Saint-Venant). Les calculs peuvent être exécutés sur tout type de réseau hydraulique, ramifié ou maillé. Les biefs de canaux ou de rivières peuvent être constitués d’un lit mineur, moyen et majeur, ainsi que de casiers.

La plupart des modèles unidimensionnels d’hydraulique à surface libre sont conçus pour modéliser les rivières naturelles. En plus de cette utilisation classique, SIC2 intègre toutes les caractéristiques spécifiques aux canaux d’irrigation. En particulier, il est capable de modéliser les ouvrages en travers et latéraux habituellement rencontrés sur ce type de système. De nombreux ouvrages sont disponibles dans la bibliothèque de SIC2 : vannes et seuils horizontaux, seuils obliques ou trapézoïdaux, les vannes de régulation automatiques hydromécaniques conçues par GEC-Alsthom (AMIL®, AVIS®, AVIO® et MIXTES®), etc. Toutes les conditions hydrauliques sont prises en compte pour ces ouvrages, comme par exemple, l’écoulement à surface libre ou la surverse au-dessus d’une vanne, et des transitions continues sont garanties entre toutes ces conditions.

Un outil d’aide à la conception de canaux

Les bureaux d’études utilisent principalement SIC2 pour réaliser de la conception ou de la réhabilitation de canaux d’irrigation. SIC2 leur permet de tester les aménagements prévus pour les différents scénarios de gestion du canal qui peuvent être des scénarios de distribution de l’eau au tour d’eau ou à la demande.

Afin de faciliter l’analyse d’un réseau existant ou la conception d’un nouveau réseau, en plus des résultats classiques calculés par ce type de logiciel (débits, vitesses, hauteurs d’eau, etc.), SIC2 calcule des variables comme les volumes des biefs, les temps de retard purs ou moyens, les perturbations maximales autorisées compte tenu de contraintes de marnage, des indicateurs de performance de distribution d’eau aux prises, etc.

Un outil d’aide à la gestion manuelle

La bonne gestion d’un canal consiste à délivrer au moment voulu, la quantité d’eau désirée à un point de destination sur le réseau. SIC2 propose plusieurs outils comme le calcul de l’ouverture des vannes aux prises pour obtenir un débit désiré en permanent ou transitoire, ou encore le calcul de l’ouverture des vannes sur un canal pour obtenir une certaine hauteur d’eau dans ce dernier.

Tester et mettre en œuvre les outils de l’automatique pour la régulation hydraulique des canaux

Une des spécificités du logiciel SIC2 est d’être particulièrement adapté à la définition, l’optimisation et le test de règles de gestion des ouvrages situés sur les réseaux modélisés. Il est possible de sélectionner des algorithmes de gestion parmi une bibliothèque préprogrammée (PID, ATVPID, Bival, contrôleurs multi-variables dans l’espace d’état, stations de pompage avec seuils de déclenchement et temporisation, etc.). Il est également possible d’écrire n’importe quelle règle de gestion dans un langage simple (WD Langage), ou d’utiliser les logiciels de calcul numérique tels que Matlab® ou Scilab® que l’on peut interfacer avec SIC2.

Interfaçage avec des SCADA

Afin de pouvoir piloter directement des ouvrages de régulation, pour tester des algorithmes sur un système grandeur nature par exemple, SIC2 propose une interface SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Ainsi, SIC2 est capable d’être alimenté par des données temps réel, de manœuvrer des ouvrages à distance ou de valider un logiciel de commande temps réel.

Assimilation de données

SIC2 dispose d’un module permettant de prendre en compte des données mesurées sur le terrain pour effectuer de l’assimilation de données. Il est ainsi possible de détecter des défauts ou pannes de capteurs, de corriger des données erronées, de reconstituer des données non mesurées, de détecter et localiser des apports ou des pertes non mesurées (affluents ou prises), etc. La technique d’assimilation de données employée dans SIC2 est celle dite du « filtre de Kalman » dont l’une des premières applications eut lieu  à la NASA dans les années 1960 pour estimer la trajectoire des fusées du programme Apollo.

Un outil d’aide pour la gestion de la qualité des eaux et des sédiments

Un modèle qualité adossé au modèle hydraulique permet de simuler le transport et la transformation d’éléments variés : température, substances chimiques, algues ou sédiments. Le module sédiment a la capacité de modéliser la modification du lit du cours d’eau (érosion ou dépôt) et de prendre en compte ces modifications dans les calculs hydrauliques. Ce modèle est notamment utilisé par la Société du canal de Provence (SCP) pour lutter contre la prolifération des algues dans les canaux alimentant la ville de Marseille en eau potable. Cette lutte consiste a décroché les algues des parois du canal en réalisant une chasse hydraulique (augmentation soudaine du débit). SIC2 est utilisé pour dimensionner et contrôler en temps réel les effets de la chasse, pour limiter la turbidité de l’eau dans le canal et respecter les contraintes de potabilité.

Un outil pour l’optimisation et la recherche

En dehors des interfaces homme-machine classiques, SIC2 peut aussi être piloté par des programmes externes pour lancer automatiquement des simulations et récupérer les résultats sous forme de fichiers textes. Ces options permettent de faire, par exemple, de l’optimisation de la conception, du calage ou de la gestion hydraulique quantitative ou qualitative.

Cette ouverture du logiciel vers d’autres outils est une fonctionnalité largement utilisée au sein de l’équipe « Gestion opérationnelle » d’Irstea Montpellier pour effectuer ses recherches qui vont de la modélisation d’ouvrages complexes telle que la vanne point triple du canal EDF de la Durance aux études d’évolutions du régime hydrologique de la rivière Lez à Montpellier dues au changement global, en passant par l’étude d’une lutte intégrée contre la prolifération d’algues sur la fontaine de Nîmes.

Un logiciel de référence dans le domaine de l’irrigation en perpétuelle évolution

Depuis plus de vingt ans, l’équipe « Gestion opérationnelle » d’Irstea Montpellier effectue des recherches dans le domaine de la régulation des systèmes hydrauliques à surface libre (ensemble barrages-rivières, canaux d’irrigation ou de transport d’eau en général, réseaux de drainage…). Ces recherches ont pour objet de répondre aux besoins des concepteurs et gestionnaires de ces systèmes. À ce titre, le logiciel SIC2 est l’outil central utilisé au quotidien par l’équipe, à la fois pour répondre aux questions de recherche, mais aussi pour transférer les nouvelles technologies. En effet, les résultats des recherches sont implémentées aussitôt dans SIC2 pour que les utilisateurs bénéficient des dernières avancées de la recherche. Cela fait de SIC2 un vecteur unique au monde de transfert de connaissance vers le monde opérationnel travaillant dans ce domaine.

Après s’être spécialisé dans le domaine de l’irrigation, en proposant une interface adaptée pour une utilisation « grand public », les perspectives de futurs développements dans le logiciel sont multiples. Outre les améliorations de l’ergonomie (échange de données avec des systèmes d’information géographique…), les futures voies de développements se situent dans des domaines touchant le système canal-rivière :

  • aide à la conception des canaux (optimisation des coûts de déblais-remblais),
  • régulation de paramètres de qualité des eaux,
  • différentes applications offertes par l’assimilation de données (détection de panne de capteur, reconstitution d’informations non mesurées…).

Elles se situent également au niveau de l’interface avec d’autres modèles situés aux frontières physiques de ce système :

  • des modèles hydrologiques du génie rural (développés au laboratoire de l’unité de recherche HBAN, Hydrosystèmes et bioprocédés, Irstea Antony),
  • le modèle agronomique de demande en eau PILOTE (unité mixte de recherche G-Eau, Gestion de l’eau, acteurs et usages, Irstea Montpellier),
  • le modèle hydraulique 2D RUBAR 20 (unité de recherche HHLY, Hydrologie-Hydraulique, Irstea Lyon).
Auteur(s)

DORCHIES, David
Irstea
Centre de Montpellier
UMR-G-EAU
Gestion de l’eau, acteurs et usages
361 rue J.-F. Breton - BP 5095
34196 Montpellier Cedex 5

BAUME, Jean-Pierre
Irstea
Centre de Montpellier
UMR-G-EAU
Gestion de l’eau, acteurs et usages
361 rue J.-F. Breton - BP 5095
34196 Montpellier Cedex 5

MALATERRE, Pierre-Olivier
Irstea
Centre de Montpellier
UMR-G-EAU
Gestion de l’eau, acteurs et usages
361 rue J.-F. Breton - BP 5095
34196 Montpellier Cedex 5

Référence

Pour citer cet article :

Référence électronique :
DORCHIES, David ; BAUME, Jean-Pierre ; MALATERRE, Pierre-Olivier, Focus – SIC-2, un logiciel pour la gestion des canaux, rivières et fleuves,[online], Revue L'irrigation en France, 2013, no. 11, p. 48-49. Disponible sur <URL : http://www.set-revue.fr/focus-sic-2-un-logiciel-pour-la-gestion-des-canaux-rivieres-et-fleuves> (consulté le 28/11/2021).

+ d'infos

Pour obtenir des informations et de la documentation sur le logiciel SIC2 :
http://sic.g-eau.net

Ajouter un commentaire