HEC-RAS

Informations
Développé par	US army corps of engineers
Dernière version	5.0.7 (mars 2019)
Dépôt	www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/downloads.aspx
Système d'exploitation	Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 8.1 et Windows 10
Environnement	Windows, Linux via Wine
Formats lus	HEC-RAS Flow file (d) et HEC-RAS Geometry file (d)
Formats écrits	HEC-RAS Flow file (d) et HEC-RAS Geometry file (d)
Langues	en
Type	Simulation hydraulique
Licence	Freeware
Documentation	www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/documentation/HEC-RAS%205.0%20Users%20Manual.pdf
Site web	www.hec.usace.army.mil

Cet article est une ébauche concernant un logiciel et l’eau.

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HEC-RAS, Hydrologic Engineering Centers River Analysis System (Système d'analyse des rivières du centre d'ingénierie hydrologique) est un logiciel de modélisation hydraulique destiné à simuler l'écoulement dans les cours d'eau et les canaux. Le modèle utilisé jusqu'à la version 5.0 était unidimensionnel, ce qui signifie qu'il n'existait pas de modélisation directe des variations hydrauliques dues aux changements de forme de la section transversale, à la présence de coudes ou autres aspects d'un écoulement 2D ou 3D. Depuis la version 5.0, il est possible de réaliser des modélisations 1D ou 2D de la rivière et des plaines d'inondation.

Le programme a été élaboré par le ministère américain de la Défense (corps du génie de l'armée des États-Unis) dans le but de gérer les rivières, les ports et autres travaux publics relevant de leur compétence, il a été largement diffusé de par le monde depuis sa publication en 1995. Développé par l'Hydrologic Engineering Center (HEC) en Californie, ce système permet au génie hydraulique d'analyser les débits dans le lit des rivières et de déterminer les zones inondables. Il intègre de nombreux moyens de saisie de données, de composants d'analyse hydraulique, de stockage de données, d'édition de rapports sous forme de tables et de graphiques.

Le logiciel permet également de calculer les transports de sédiments, et de modéliser les réseaux de gestion des eaux pluviales ainsi que de modéliser la température ou la qualité de l'eau.

Présentation du logiciel

L'utilisateur dispose d'une interface graphique pour interagir avec le logiciel, qui permet notamment d'entrer et d'éditer des données, réaliser des analyses hydrauliques, afficher graphiquement les données d'entrée et de sortie, réaliser des cartes d'inondations ainsi que des animations de la propagation de l'eau. HEC-RAS est capable de modéliser plusieurs situations : écoulement stationnaires, non-stationnaires, transports de sédiments, analyse de la qualité de l'eau.

Les calculs peuvent se réaliser pour des écoulements stationnaires (débits constant) ou suivant des hydrogrammes par exemple. Le logiciel peut simuler les plaines d'inondation. Il est possible de simuler des canalisations en charge bien que ces capacités soient relativement limitées^{[réf. nécessaire]}.

Ecoulement stationnaire

Le logiciel peut simuler un réseau de chenaux, naturels et artificiels, un système hydrographique dendritique ou une simple partie d'un cours d'eau. Certaines simplifications doivent être réalisées pour modéliser les situations d'écoulements complexes avec HEC-RAS.^{[précision nécessaire]} Il est capable de simuler divers régimes d'écoulement (subcritique, de transition, supercritique) en prenant en compte les effets de ponts et seuils.

Ecoulement non stationnaire

Les modélisations d'écoulements non stationnaires incluent la possibilité de modéliser des ruptures et submersions de digues, stations de pompage, exploitation de barrages de navigation, réseaux de conduites sous pression.

Transport de sédiments

HEC-RAS permet de simuler le transport sédimentaire.

Qualité de l'eau

HEC-RAS permet de simuler l'évolution de la qualité de l'eau sur les paramètres suivants : azote (NO₃, NO₂, NH₄, et azote organique), phosphore (PO4 et phosphore organique); les algues, l'oxygène et la DBO5. Il est également possible de modéliser la température de l'eau.

Version 5

La version 5 de HEC-RAS permet de modéliser les écoulements bidimensionnels grâce à une modélisation 1D de la rivière couplée à une modélisation 2D des plaines d'inondations ou de tronçons des rivières. Il est également possible de simuler l'ensemble d'un système en 2D. Différents tests de performance du logiciel ont été effectués pour vérifier ses capacités.

Création de carte d'inondation

Le module HEC-RAS Mapper peut produire des cartes d'inondations, à l'aide d'un modèle du terrain disponible sous format raster .flt. Il est possibe de réaliser des analyses de vitesse, contrainte de cisaillement, et épaisseur de la glace. Les données produites sont stockées sous forme de .flt et de fichier ESRI shapefile, utilisable avec les logiciels de SIG.

Caractéristiques du modèle

Le logiciel HEC-RAS modélise les écoulements stationnaires en une dimension, et les écoulements non-stationnaires en deux dimensions.

Pour les écoulements permanents, la procédure de base de calcul du logiciel HEC-RAS est basée sur la solution de l'équation de conservation de l'énergie à une dimension. Les pertes d'énergie sont évaluées par les frottements (équation de Manning) et les effets de contraction/expansion. L'équation de quantité de mouvement est également utilisée dans les situations d'écoulement rapidement varié, par exemple au niveau de ressauts hydrauliques, de ponts et de confluences.

Pour les écoulements non permanents, le logiciel résout l'ensemble dynamique des équations de Saint-Venant par la méthode des différences finies. Ce module de résolution est adapté des travaux du Dr., Robert L. Barkau.

Pour la modélisation de la température, la modélisation utilise un schéma explicite numérique pour résoudre l'équation d'advection-dispersion en une dimension.

Avantages et inconvénients

Avantages

HEC-RAS bénéficie, grâce au soutien de l'US Army Corps of Engineers, d'améliorations continuelles et est reconnu par de nombreux organismes gouvernementaux et entreprises privées. HEC-RAS est un logiciel libre qui est dans le domaine public et est disponible en téléchargement gratuit sur le site de Hydrologic Engineering Center. Diverses entreprises privées sont associées en tant que « fournisseurs » officiels et offrent des prestations de conseil et des add-ons. Certains distribuent également le logiciel dans les pays où l'accès aux sites internets de l'armée américaine est restreint. Le téléchargement direct de HEC-RAS comprend une documentation complète permettant aux scientifiques et soldats du génie d'avoir peu de difficultés pour utiliser le logiciel.

Inconvénients

Les défauts et les imperfections du programme HEC-RAS sont nombreux^{[précision nécessaire]}. Il s’applique uniquement dans le cas des cours d’eau à faible pente. Pour les débits instationnaires une pente supérieure à 10 % peut en effet causer des instabilités. Enfin, d’autres limitations sont constatées comme pour un écoulement sous vanne de profondeur et quelques types d’écoulements non permanents.

Des ressources sont disponibles en ligne pour comprendre le logiciel et apprendre à l'utiliser, mais le Hydrologic Engineering Centers ne propose pas de service de support technique pour les utilisateurs ne faisant pas partie du Corps du génie de l'armée des États-Unis.

Utilisations

En dehors du corps du génie de l'armée des États-Unis, le logiciel est utilisé dans plusieurs pays pour modéliser l'aléa inondation (Allemagne, France).

Extensions et programmes associés

AutoCAD, RiverCAD : fonctions d'import des fichiers de modèle numérique de terrain (MNT) depuis AutoCAD
HEC-GeoRAS : module d'import/export de données compatible avec le logiciel SIG ArcGIS

Notes et références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « HEC-RAS » (voir la liste des auteurs).

↑ Hydrologic Engineering Center, « Version 5.0.7 of the River Analysis System (HEC-RAS) is now available » (consulté le 26 août 2020)
↑ « http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/documentation/HEC-RAS%25205.0%2520Release%2520Notes.pdf », sur www.hec.usace.army.mil (consulté le 29 mars 2016)
1 2 3 (en-US) « HEC-RAS Features », sur www.hec.usace.army.mil (consulté le 24 septembre 2026)
↑ (en) Hydrologic Engineering Center, HEC-RAS River Analysis System : 2D Modeling User's Manual, US Army Corps of Engineers, 2016, 171 p.
↑ (en) Hydrologic Engineering Center, Benchmarking of the HEC-RAS Two-Dimensional Hydraulic Modeling Capabilities, US Army Corps of Engineers, 2016, 116 p. (lire en ligne)
↑ Barkau, R. L. (1992). “UNET, One-dimensional unsteady flow through a full network of open channels” Computer Program. St. Louis, MO.
↑ (en-US) « HEC-RAS », sur www.hec.usace.army.mil (consulté le 22 septembre 2026)
↑ Audrey Aviotti, « Bilan et perspectives », Sciences du risque et du danger, Tec & Doc,‎ 2014, p. 188–197 (lire en ligne, consulté le 24 septembre 2026)
↑ Audrey Aviotti, « 2. La réduction de la vulnérabilité de l’habitat existant adossée à la politique publique de prévention », Sciences du risque et du danger, Tec & Doc,‎ 2014, p. 56–93 (lire en ligne, consulté le 24 septembre 2026)

Annexes

Articles connexes

Liens externes

Site officiel HEC-RAS (en)

Alternatives

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Portail du génie mécanique

Portail de l’eau

[1] Hydrologic Engineering Center, « Version 5.0.7 of the River Analysis System (HEC-RAS) is now available » (consulté le 26 août 2020)

[2] « http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/documentation/HEC-RAS%25205.0%2520Release%2520Notes.pdf », sur www.hec.usace.army.mil (consulté le 29 mars 2016)

[:2-3] 1 2 3 (en-US) « HEC-RAS Features », sur www.hec.usace.army.mil (consulté le 24 septembre 2026)

[4] (en) Hydrologic Engineering Center, HEC-RAS River Analysis System : 2D Modeling User's Manual, US Army Corps of Engineers, 2016, 171 p.

[5] (en) Hydrologic Engineering Center, Benchmarking of the HEC-RAS Two-Dimensional Hydraulic Modeling Capabilities, US Army Corps of Engineers, 2016, 116 p. (lire en ligne)

[6] Barkau, R. L. (1992). “UNET, One-dimensional unsteady flow through a full network of open channels” Computer Program. St. Louis, MO.

[:1-7] (en-US) « HEC-RAS », sur www.hec.usace.army.mil (consulté le 22 septembre 2026)

[8] Audrey Aviotti, « Bilan et perspectives », Sciences du risque et du danger, Tec & Doc,‎ 2014, p. 188–197 (lire en ligne, consulté le 24 septembre 2026)

[9] Audrey Aviotti, « 2. La réduction de la vulnérabilité de l’habitat existant adossée à la politique publique de prévention », Sciences du risque et du danger, Tec & Doc,‎ 2014, p. 56–93 (lire en ligne, consulté le 24 septembre 2026)