Mastère Spécialisé Hydraulique

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- « Maître d’oeuvre, d’ouvrage & entreprise »
Rôle de chaque intervenant. Dossiers réglementaires : dossier d'autorisation, nomenclature loi sur l'eau, relation avec les services de l'Administration (DREAL, DDT, AFB ...). Calendrier d'opération.

- « Les missions normalisées du maître d’oeuvre »
APS, AVP, PRO, DCE, VISA, DET, OPR.
- « Consultation des entreprises »

Constitution des pièces techniques pour consultation (CCTP, BP, DQE). Présentation des référentiels techniques (Eurocodes, fascicules, normes, GTR).

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Séance 1 : « définition du sujet »
Définition le sujet et du rendu-final. Travail en autonomie des étudiants en vue du rendu final. Rendez-vous ponctuels pour interagir avec l’équipe référente possibles.

Séance 2 : « recherche documentaire » (Isabelle Perez, biblioN7)
Quels outils les étudiants ont-ils utilisé pour se documenter sur le sujet retenu, comment ? quel recul par rapport aux documents trouvés ? D’où émanent-ils ? Sont-ils dignes de confiance ?

Séances 3 et 4 : « la controverse » (François Purseigle, Antoine Doré, Geneviève Nguyen, ENSAT)
Qu’est-ce qu’un sujet « controversé » ? comment les controverses articulant sciences / technologies / société / innovation naissent-elles ? notions d’incertitude, de trajectoire d’une controverse. Elargissement possible vers des considérations économiques / développement durable, etc.

Séance 5 : « témoignages d’ingénieurs en fonction confrontés à la problématique étudiée » (intervenants extérieurs)
Témoignages et échanges organisés par les étudiants.

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- « Maître d’oeuvre, d’ouvrage & entreprise »
Rôle de chaque intervenant. Dossiers réglementaires : dossier d'autorisation, nomenclature loi sur l'eau, relation avec les services de l'Administration (DREAL, DDT, AFB ...). Calendrier d'opération.

- « Les missions normalisées du maître d’oeuvre »
APS, AVP, PRO, DCE, VISA, DET, OPR.
- « Consultation des entreprises »

Constitution des pièces techniques pour consultation (CCTP, BP, DQE). Présentation des référentiels techniques (Eurocodes, fascicules, normes, GTR).

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- « Maître d’oeuvre, d’ouvrage & entreprise »
Rôle de chaque intervenant. Dossiers réglementaires : dossier d'autorisation, nomenclature loi sur l'eau, relation avec les services de l'Administration (DREAL, DDT, AFB ...). Calendrier d'opération.

- « Les missions normalisées du maître d’oeuvre »
APS, AVP, PRO, DCE, VISA, DET, OPR.
- « Consultation des entreprises »

Constitution des pièces techniques pour consultation (CCTP, BP, DQE). Présentation des référentiels techniques (Eurocodes, fascicules, normes, GTR).

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Ce cours généraliste est organisé autour des aspects physiques du cycle de l'eau en hydrologie de surface : bilan énergétique et radiatif d'une surface, évapotranspiration, précipitation, infiltration, ruissellement, écoulement en rivières, en bassins, en réseaux hydrographiques. Voici quelques un des thèmes abordés en cours et en bureau d'étude :

• évaporation de nappes d'eau 
• caractéristiques morphologiques et topographiques des bassins versants et des réseaux hydrographiques 
• modélisation hydrologique 
• relations pluie-débit

La deuxième partie du module est consacré au cycle de l'eau en milieu urbain traite successivement de l'assainissement et de la modélisation du transfert des eaux pluviales du bassin versant à l'exutoire. L'étude des schémas d'assainissement fait une large part aux techniques modernes. Les principales approches de la modélisation des divers processus urbains communément identifiés font l'objet des dernières conférences. Exemples de thèmes abordés en cours et en bureau d'étude : Origine, enjeux et perspectives de l'assainissement urbain ; Techniques alternatives ; Méthodes de dimensionnement d'un réseau d'eaux assainissement Méthodes de dimensionnement des bassins de retenus

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• Analyse statistique univariée et ajustements de lois de probabilité Variables extrêmes (crues annuelles), crues de projet / évènements rares (loi de Poisson).
• Analyse statistique multivariée, estimation Bayesienne, régression multiple, corrélation multiple, et analyse en composantes principales (ACP) : applications à la critique, reconstitution, et/ou cartographie de données hydrologiques. 
• Analyse statistique de séries chronologiques provenant de réseaux de mesures hydrométéorologiques et hydrogéologiques.
• Fonctions de corrélation temporelles (délais) .Identification statistique de la relation pluies-débits (P(t)==>(Qt)).
• Estimation géostatistique à l'aide de la théorie des variables régionalisées et/ou modélisation de variables hydrologiques temporelles traitées comme des processus aléatoires (au choix) : étude de cas qui peut varier selon les années).

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Plan du cours :

 • Écoulements en milieux poreux   

 - Monophasiques

- Multiphasiques

• Transferts de masse en milieux poreux

- Approches équilibre local

- Approches non équilibre local

 • Projet

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• Analyse statistique univariée et ajustements de lois de probabilité Variables extrêmes (crues annuelles), crues de projet / évènements rares (loi de Poisson).
• Analyse statistique multivariée, estimation Bayesienne, régression multiple, corrélation multiple, et analyse en composantes principales (ACP) : applications à la critique, reconstitution, et/ou cartographie de données hydrologiques. 
• Analyse statistique de séries chronologiques provenant de réseaux de mesures hydrométéorologiques et hydrogéologiques.
• Fonctions de corrélation temporelles (délais) .Identification statistique de la relation pluies-débits (P(t)==>(Qt)).
• Estimation géostatistique à l'aide de la théorie des variables régionalisées et/ou modélisation de variables hydrologiques temporelles traitées comme des processus aléatoires (au choix) : étude de cas qui peut varier selon les années).

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Plan du cours :

 • Écoulements en milieux poreux   

 - Monophasiques

- Multiphasiques

• Transferts de masse en milieux poreux

- Approches équilibre local

- Approches non équilibre local

 • Projet

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- Présentation du "grand" cycle de l'eau (hydrologie des bassins versants)

• Interception
• Fonte des neiges
• Évapotranspiration
• Infiltration
• Réponse hydrologique
• Ruissellement de surface et chemins de l'eau

- Présentation du "petit" cycle de l'eau (systèmes urbains)
- Questions relatives à la collecte et à l'analyse des données
- Mise en œuvre d'un modèle hydrologique
- Apprentissage basé sur la théorie et les exercices

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Plan du cours :

 • Écoulements en milieux poreux   

 - Monophasiques

- Multiphasiques

• Transferts de masse en milieux poreux

- Approches équilibre local

- Approches non équilibre local

 • Projet

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- Présentation du "grand" cycle de l'eau (hydrologie des bassins versants)

• Interception
• Fonte des neiges
• Évapotranspiration
• Infiltration
• Réponse hydrologique
• Ruissellement de surface et chemins de l'eau

- Présentation du "petit" cycle de l'eau (systèmes urbains)
- Questions relatives à la collecte et à l'analyse des données
- Mise en œuvre d'un modèle hydrologique
- Apprentissage basé sur la théorie et les exercices

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Plan du cours :

• Intro + Les constituants du sols
• Prélèvement et identification des sols 
• Contraintes et déformations  
• Tassement et consolidation  
• Éléments de géotechnique routière 
• Cisaillement et rupture 
•  Stabilité des pentes  
• Les digues fluviales 

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L'hydrologie d'un aménagement, les ouvrages de prise d'eau, d'amenée et de restitution, les turbines et la puissance disponible, les impacts environnementaux et leurs mesures de réduction. Réglementation à appliquer.

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1/ Aménagements hydrauliques - les études d'impact sur l'environnement - l'aménagement doux des cours d'eau - l'eau milieu vivant

2/ Environnement et entreprise - les plans environnement-entreprise - les déchets classiques et industriels

3/ La pollution de l'air et des sols

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Sensibiliser les étudiants aux notions de risques dans les contextes industriels et environnementaux. Présentation des méthodes d'analyse.

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Plan du cours :

• Intro + Les constituants du sols
• Prélèvement et identification des sols 
• Contraintes et déformations  
• Tassement et consolidation  
• Éléments de géotechnique routière 
• Cisaillement et rupture 
•  Stabilité des pentes  
• Les digues fluviales 

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L'hydrologie d'un aménagement, les ouvrages de prise d'eau, d'amenée et de restitution, les turbines et la puissance disponible, les impacts environnementaux et leurs mesures de réduction. Réglementation à appliquer.

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1/ Aménagements hydrauliques - les études d'impact sur l'environnement - l'aménagement doux des cours d'eau - l'eau milieu vivant

2/ Environnement et entreprise - les plans environnement-entreprise - les déchets classiques et industriels

3/ La pollution de l'air et des sols

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Sensibiliser les étudiants aux notions de risques dans les contextes industriels et environnementaux. Présentation des méthodes d'analyse.

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- Traitement de l’eau potable :

•  Traitements classiques : coagulation-floculation, décantation, filtration, désinfection... ;
• Dessalement des eaux saumâtres et des eaux de mer Nouveaux traitements :
• procédés membranaires, nitrification, dénitrification.
• Dimensionnement des opérations unitaires : filtration, filtration membranaire, chromatographie et décantation/centrifugation

- Assainissement :

• Implantation des stations, caractérisation des effluents urbains;
• Prétraitements : stockage, dégrillage, tamisage ;
• Traitements primaires ;
• Traitement secondaire.

- Traitement et valorisation des boues :

• Épaississement ;
• Digestion aérobie et anaérobie des boues ;
• déshydratation.

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La notion de déchet évolue avec le temps et les législations européennes. Plus qu'une problématique du déchet, c'est une politique du déchet qui fait et défait cette notion du déchet. Les différentes filières de recyclage/valorisation sont décrites pour le papier, le verre, les ordures ménagères, les déchets verts, les déchets agricoles, etc., depuis la collecte, le procédé, jusqu’aux valorisations matière, agronomique et énergétique. Un focus est réalisé sur le compostage et la méthanisation. Tout cela est présenté en cours et en TD, par des conférences d’intervenants extérieurs (C. Charenton et C. Couturier) et illustré par une visite sur plateforme de compostage et méthanisation de Ginestous.

Le fonctionnement des stations d’épuration, les intérêts et les limites des boues de stations d’épuration sont traités en cours et en TD : l’origine et la qualité des produits, les facteurs limitants la valorisation (micropolluants et risque sanitaire), plan d’épandage et bases de calcul de la dose optimale à apporter au champ, suivant la culture et toutes les contraintes rencontrées au cours des différentes étapes de l’élaboration d’un plan d’épandage. Une étude de cas est menée en TD : les étudiants doivent remobiliser leurs connaissances à travers des questions pratiques auxquelles ils auront à répondre dans l’élaboration d’une étude préliminaire à un plan d’épandage.

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Après une introduction aux différentes problématiques, les étudiants travailleront sur des thèmes liés à la pollution industrielle et agricole afin d’animer un débat avec des intervenants extérieurs, spécialistes dans les domaines présentés. 

Exemple de thèmes abordés :

- Retours au sol de boues urbaines : sous quelles conditions ?

- Reuse (réutilisation des eaux usées à des fins agronomiques, industrielles…) : quels risques pour la santé et l’environnement ?

-Viabilité a long terme des produits biosourcés : impact pour l’environnement

- Energie verte vs énergie fossile, quel bilan carbone ?

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- Traitement de l’eau potable :

•  Traitements classiques : coagulation-floculation, décantation, filtration, désinfection... ;
• Dessalement des eaux saumâtres et des eaux de mer Nouveaux traitements :
• procédés membranaires, nitrification, dénitrification.
• Dimensionnement des opérations unitaires : filtration, filtration membranaire, chromatographie et décantation/centrifugation

- Assainissement :

• Implantation des stations, caractérisation des effluents urbains;
• Prétraitements : stockage, dégrillage, tamisage ;
• Traitements primaires ;
• Traitement secondaire.

- Traitement et valorisation des boues :

• Épaississement ;
• Digestion aérobie et anaérobie des boues ;
• déshydratation.

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La notion de déchet évolue avec le temps et les législations européennes. Plus qu'une problématique du déchet, c'est une politique du déchet qui fait et défait cette notion du déchet. Les différentes filières de recyclage/valorisation sont décrites pour le papier, le verre, les ordures ménagères, les déchets verts, les déchets agricoles, etc., depuis la collecte, le procédé, jusqu’aux valorisations matière, agronomique et énergétique. Un focus est réalisé sur le compostage et la méthanisation. Tout cela est présenté en cours et en TD, par des conférences d’intervenants extérieurs (C. Charenton et C. Couturier) et illustré par une visite sur plateforme de compostage et méthanisation de Ginestous.

Le fonctionnement des stations d’épuration, les intérêts et les limites des boues de stations d’épuration sont traités en cours et en TD : l’origine et la qualité des produits, les facteurs limitants la valorisation (micropolluants et risque sanitaire), plan d’épandage et bases de calcul de la dose optimale à apporter au champ, suivant la culture et toutes les contraintes rencontrées au cours des différentes étapes de l’élaboration d’un plan d’épandage. Une étude de cas est menée en TD : les étudiants doivent remobiliser leurs connaissances à travers des questions pratiques auxquelles ils auront à répondre dans l’élaboration d’une étude préliminaire à un plan d’épandage.

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Définition de l’écoulement en charge. Théorème de Bernoulli. Notions de pertes de charge linéaires et singulières. Formules classiques de calcul des pertes de charge. Réseaux de conduites. Utilisation d’un code de calcul pour les écoulements en conduites (logiciel EPANET).

Caractéristiques des écoulements à surface libre : profils de vitesse, frottement au fond, coefficient de Strickler. Écoulements uniformes, définitions : hauteurs de référence (normale et critique), nombre de Froude, régimes (fluvial ou torrentiel). Écoulements permanents variés (remous, ressaut), applications à travers des exemples : modélisation d'un écoulement naturel, calage d'une ligne d'eau sur la base de cas concrets. Fonctionnement et dimensionnement d’ouvrages hydrauliques. Présentation des écoulements non permanents (équation de Barré de Saint Venant, modèles de crues). 

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Utilisation d'un code de calcul pour étudier des écoulements en canaux ou rivières : propagation d'un hydrogramme de crue, gestion d'un canal d'irrigation, impact d'ouvrages.

Le cours est construit pour intégrer des aspects théoriques, pratiques (utilisation de logiciels) tout en suivant une méthodologie proche de celle rencontrée dans le milieu professionnel.

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Cinématique des milieux continus : variables de Lagrange et d’Euler, trajectoire, ligne d’émission, ligne de courant, les tenseurs de la cinématique des milieux continus (tenseur des gradients de déformation, tenseur des déformations, tenseur des déformations linéarisé, tenseur des vitesses de déformation). Dérivée particulaire (scalaire, élément d’arc, élément de volume, intégrales de volume et de surface).

Les lois de conservation et tenseur des contraintes : conservation de la masse, hypothèse de Cauchy, conservation de la quantité de mouvement, conservation de l'énergie (1er et 2me principes de la thermodynamique), équations du mouvement et de l’équilibre, inégalité de Clausius-Duhem. Etude du tenseur des contraintes, déviateur, pression, cercles de Mohr.

Mécanique des fluides : loi de comportement fluides newtoniens, équations de Navier-Stokes, solutions écoulement simples (Poiseuille, Couette), étude du palier hydraulique, fonction de courant, force de Stokes, écoulement potentiel, force de Magnus.

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1/ Présentation des outils de bureautique (traitement de texte et tableur).

2/ Introduction à l'architecture des ordinateurs.

3/ Notions et propriétés d'un système d'exploitation.

4/ Initiation à Unix : système de fichiers, principales commandes, shells.

5/ Du programme au processus (langages interprétés, langages compilés, compilateurs, édition de liens, exécution).

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Définition de l’écoulement en charge. Théorème de Bernoulli. Notions de pertes de charge linéaires et singulières. Formules classiques de calcul des pertes de charge. Réseaux de conduites. Utilisation d’un code de calcul pour les écoulements en conduites (logiciel EPANET).

Caractéristiques des écoulements à surface libre : profils de vitesse, frottement au fond, coefficient de Strickler. Écoulements uniformes, définitions : hauteurs de référence (normale et critique), nombre de Froude, régimes (fluvial ou torrentiel). Écoulements permanents variés (remous, ressaut), applications à travers des exemples : modélisation d'un écoulement naturel, calage d'une ligne d'eau sur la base de cas concrets. Fonctionnement et dimensionnement d’ouvrages hydrauliques. Présentation des écoulements non permanents (équation de Barré de Saint Venant, modèles de crues). 

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Utilisation d'un code de calcul pour étudier des écoulements en canaux ou rivières : propagation d'un hydrogramme de crue, gestion d'un canal d'irrigation, impact d'ouvrages.

Le cours est construit pour intégrer des aspects théoriques, pratiques (utilisation de logiciels) tout en suivant une méthodologie proche de celle rencontrée dans le milieu professionnel.

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Cinématique des milieux continus : variables de Lagrange et d’Euler, trajectoire, ligne d’émission, ligne de courant, les tenseurs de la cinématique des milieux continus (tenseur des gradients de déformation, tenseur des déformations, tenseur des déformations linéarisé, tenseur des vitesses de déformation). Dérivée particulaire (scalaire, élément d’arc, élément de volume, intégrales de volume et de surface).

Les lois de conservation et tenseur des contraintes : conservation de la masse, hypothèse de Cauchy, conservation de la quantité de mouvement, conservation de l'énergie (1er et 2me principes de la thermodynamique), équations du mouvement et de l’équilibre, inégalité de Clausius-Duhem. Etude du tenseur des contraintes, déviateur, pression, cercles de Mohr.

Mécanique des fluides : loi de comportement fluides newtoniens, équations de Navier-Stokes, solutions écoulement simples (Poiseuille, Couette), étude du palier hydraulique, fonction de courant, force de Stokes, écoulement potentiel, force de Magnus.

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1/ Présentation des outils de bureautique (traitement de texte et tableur).

2/ Introduction à l'architecture des ordinateurs.

3/ Notions et propriétés d'un système d'exploitation.

4/ Initiation à Unix : système de fichiers, principales commandes, shells.

5/ Du programme au processus (langages interprétés, langages compilés, compilateurs, édition de liens, exécution).

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A partir de la notion de milieux poreux et de la loi de Darcy, on développe:

•  les équations 3D d'écoulements saturés de nappes souterraines (confinées ou non).
• -les équations d'écoulements plans de nappes (confinées ou non): approximation verticalement hydrostatique dans la nappe, les écoulements non saturés étant négligés au-dessus de la surface libre (si elle existe).
•  les équations d'écoulements en sols non saturés (air/eau), les propriétés hydrodynamiques non linéaires des milieux non saturés (et leurs mesures en labo ou in situ), et la théorie de l'infiltration verticale. A partir de ces bases, on développe des équations et des analyses spécifiques adaptées aux situations traitées, par exemple: prise en compte des effets de densité (intrusion saline); conditions cinématique et dynamique aux interfaces hydrologiques (surface libre de nappe phréatique, interface eau douce / eau salée); drainance à travers les couches semi-perméables; puits de pompage isolé ou groupe de puits; évaporation-infiltration dans un sol multicouche (conditions aux interfaces matérielles); etc.
• On se penche ensuite sur 1 ou 2 études de cas, traitées analytiquement et numériquement. Ces études de cas incluent (selon les années):

• Intrusion saline en nappe côtière: calcul du coin salé et analyse de sensibilité;
• Infiltration/ruissellement, formation de flaques, nappes perchées, sols multicouches;
• Puits de pompage: tests de pompage pour identifier les propriétés d'un aquifère;
• Phénomènes d'oscillations dans une nappe côtière (effets des marées et de la houle)

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Cours : "Introduction aux SIG"

Ce cours expose les principes fondamentaux des Systèmes d'Information Géographique.

Plan du cours :

Définition d'un SIG, les composantes d'un SIG (données, méthodes, moyens humains et matériel), principales fonctionnalités, mode de représentation des données (raster, vecteur), structuration des données (modèles de stockage), référentiels et projections cartographiques (géoïde, ellipsoïde et systèmes géodésiques), géoréférencement. Les différentes notions sont illustrées dans le cadre des travaux dirigés.

Cours : "Représentation du relief et modèle numérique de terrain"

Ce cours donne un aperçu des méthodes cartographiques utilisées pour représenter le relief et expose les fondements théoriques relatifs à la création et à la manipulation de modèles numérique de terrain (MNT). Les notions vues au cours sont mises en application dans le cadre des travaux dirigés.

Plan du cours :

Représentation du relief sur une carte (définition, points côtés, courbes de niveau, figurés spéciaux, éclairement et estompage, teintes hypsométriques). Caractéristiques générales des MNT (définition, mode de représentation, principes d’élaboration). 18/10/2020 Toutes les informations données sur cette page sont indicatives et n'ont pas de valeur contractuelle Page 190 / 210 Sources de données pour la construction de MNT. Méthodes d’interpolation spatiale : méthode d’interpolation globale (surface de tendance), méthodes d’interpolation locale (moyenne mobile,pondération par l’inverse de la distance, aperçu du krigeage). Informations dérivées des MNT : pente et orientation, direction d’écoulement (méthode D4 et D8), calcul des surfaces drainées, extraction des bassins versants et du réseau hydrographique, description topologique du réseau hydrographique.

Contenu des TD :

Initiation aux logiciels ArcGIS (et extensions Spatial Analyst et 3D analyst) ainsi qu'au logiciel Idrisi.

1) Introduction aux fonctionnalités du logiciel ArcGIS

2) Géoréférencement d'une carte topographique (Idrisi)

3) Création et manipulation de MNT - analyse spatiale en mode raster (ArcGIS)

4) Gestion des réseaux

5) Modélisation et évaluation de la sensibilité des sols à l'érosion à l'échelle régionale en France (ArcGIS)

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• utilisation des logiciels de résolution des équations de Saint-Venant 1D/2D HECRAS, TELEMAC 
• utilisation des modules de transport sédimentaire HECHMS, SISYPHE
• utilisation des logiciels de pré- et post-traitement associés (ArcGIS, BlueKenue, Fudaa, Paraview)

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I. Géomorpholoqie des littoraux et des rivières

II. Processus locaux et modèles morphodynamiques

III. Propriétés des sédiments

IV. Mise en mouvement

V. Modélisation du transport par charriage

VI. Modélisation du transport par suspension

VII. Les approches multiphasiques de modélisation

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Cours : "Introduction aux SIG"

Ce cours expose les principes fondamentaux des Systèmes d'Information Géographique.

Plan du cours :

Définition d'un SIG, les composantes d'un SIG (données, méthodes, moyens humains et matériel), principales fonctionnalités, mode de représentation des données (raster, vecteur), structuration des données (modèles de stockage), référentiels et projections cartographiques (géoïde, ellipsoïde et systèmes géodésiques), géoréférencement. Les différentes notions sont illustrées dans le cadre des travaux dirigés.

Cours : "Représentation du relief et modèle numérique de terrain"

Ce cours donne un aperçu des méthodes cartographiques utilisées pour représenter le relief et expose les fondements théoriques relatifs à la création et à la manipulation de modèles numérique de terrain (MNT). Les notions vues au cours sont mises en application dans le cadre des travaux dirigés.

Plan du cours :

Représentation du relief sur une carte (définition, points côtés, courbes de niveau, figurés spéciaux, éclairement et estompage, teintes hypsométriques). Caractéristiques générales des MNT (définition, mode de représentation, principes d’élaboration). 18/10/2020 Toutes les informations données sur cette page sont indicatives et n'ont pas de valeur contractuelle Page 190 / 210 Sources de données pour la construction de MNT. Méthodes d’interpolation spatiale : méthode d’interpolation globale (surface de tendance), méthodes d’interpolation locale (moyenne mobile,pondération par l’inverse de la distance, aperçu du krigeage). Informations dérivées des MNT : pente et orientation, direction d’écoulement (méthode D4 et D8), calcul des surfaces drainées, extraction des bassins versants et du réseau hydrographique, description topologique du réseau hydrographique.

Contenu des TD :

Initiation aux logiciels ArcGIS (et extensions Spatial Analyst et 3D analyst) ainsi qu'au logiciel Idrisi.

1) Introduction aux fonctionnalités du logiciel ArcGIS

2) Géoréférencement d'une carte topographique (Idrisi)

3) Création et manipulation de MNT - analyse spatiale en mode raster (ArcGIS)

4) Gestion des réseaux

5) Modélisation et évaluation de la sensibilité des sols à l'érosion à l'échelle régionale en France (ArcGIS)

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I. Géomorpholoqie des littoraux et des rivières

II. Processus locaux et modèles morphodynamiques

III. Propriétés des sédiments

IV. Mise en mouvement

V. Modélisation du transport par charriage

VI. Modélisation du transport par suspension

VII. Les approches multiphasiques de modélisation

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