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Responsable(s) Annie Poulin

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École de technologie supérieure
Département de génie de la construction
Responsable(s) de cours : Annie Poulin


PLAN DE COURS

Hiver 2019
CTN762 : Ressources hydriques (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Données non disponibles




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
À la suite de ce cours, l’étudiant sera en mesure : de modéliser le régime hydrologique d’un bassin versant et le comportement hydrodynamique d’un cours d’eau; d’estimer les impacts du changement climatique sur les régimes d’écoulement d’un bassin versant; d’évaluer les impacts d’une construction temporaire en milieu riverain sur le régime d’écoulement d’un cours d’eau; d’interpréter différentes méthodes de construction en milieu riverain.

Rappel des notions de base d’hydraulique et d’hydrologie. Introduction à la modélisation hydrologique et hydraulique. Notions d’hydrologie statistique : analyse de fréquences, risque hydrologique. Précipitation maximale probable. Précipitation nette selon la méthode SCS. Hydrogramme unitaire synthétique. Techniques de laminage de Muskingum-Cunge de Puls modifiées. Changements climatiques et ressources hydriques : modèles de climat, scénarios, impacts sur les débits. Hydrologie de la neige. Hydraulique et mécanique des glaces. Érosion en rivière. Méthodes de construction en rivière.

Séances de laboratoire et exercices reliés aux applications en construction, avec l’utilisation de l'informatique.



Objectifs du cours

Ce cours a pour but de doter l’étudiant de connaissances approfondies dans les domaines de l’hydraulique et de l’hydrologie. Les activités proposées permettront à l’étudiant d’approfondir la théorie et d’acquérir les connaissances pratiques nécessaires à la conception de projets de construction en milieu hydrique.

Ayant complété ce cours avec succès, l’étudiant peut :

  • Définir l’hydrologie statistique et déterministe.
  • Appliquer, calibrer et valider des modèles hydrologiques et hydrauliques pour la simulation et la prévision du ruissellement et de l’écoulement en rivière.
  • Appliquer la méthode de l’hydrogramme unitaire synthétique pour le calcul de débits des rivières.
  • Analyser l’influence de la fonte de neige sur la crue printanière et l’impact de la glace sur le régime hydraulique des cours d’eau.
  • Planifier une étude d’impacts hydrologiques pour le dimensionnement d’ouvrages en milieu hydrique selon les spécificités d’un bassin versant.
  • Comparer les résultats d’analyses hydrologiques statistiques et déterministes et juger de la meilleure méthode à utiliser selon la disponibilité des données physiographiques, météorologiques et hydrologiques, et selon les besoins de l'étude.
  • Estimer les impacts des changements climatiques sur les régimes hydrologiques et défendre le choix des projections climatiques choisies aux fins de calculs.
  • Comprendre l’utilité des systèmes hydriques; calculer le bilan d’eau d’un système hydrique, la production hydroélectrique et des indicateurs de niveaux d’eau.



Stratégies pédagogiques
  • 39 heures d’enseignement magistral (trois (3) heures par semaine) comportant des périodes de questions, de discussion et d’études de cas.
  • Travaux pratiques en classe sous forme de problèmes à résoudre et un projet de session réalisé au laboratoire informatique. Le travail de session sera accompli selon l’approche par projet et il permettra aux étudiants de mettre en pratique les théories et méthodes exposées aux cours.
  • Examens permettant aux étudiants de prendre conscience de l’état d’avancement de leurs connaissances, de leur progrès et de leur réussite.



Utilisation d’appareils électroniques

L'utilisation d'appareils électroniques (téléphones intelligents, ordinateurs portables, tablettes) à des fins autres que pour la prise de notes, la résolution de problèmes et la consultation de sources d'information pertinentes n'est pas permise dans ce cours, sauf dans des situations exceptionnelles le justifiant. Dans ce dernier cas, une autorisation devra préalablement être obtenue de l'enseignat(e).

 

L'utilisation d'appareils électroniques autres que la calculatrice Texas Instruments est interdite lors des examens.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 18:00 - 20:00 Travaux pratiques et laboratoire
Jeudi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jonathan Roy Activité de cours cc-Jonathan.Roy@etsmtl.ca A-1576



Cours

La matière de ce cours, subdivisée en groupes de sujets, est la suivante (les durées indiquées sont approximatives) :

Contenus traités dans le cours Heures

Introduction et rappel de notions de base d’hydrologie et d’hydraulique : bassin versant, éléments du cycle hydrologique et hydrogramme. Étude de cas résumant les notions du cours.

Introduction à la modélisation hydrologique : types de modèles, équations, données requises, limites des modèles, calibration et validation des modèles, études de cas.

4h
Précipitations : pluie de conception et pluie nette. 3h
Hydrogramme unitaire synthétique. 3h
Hydrologie de la neige : Propriétés de la neige, accumulation, fonte et crues nivales. 4h
Hydrologie statistique : période de retour, risque hydrologique, lois de distribution utilisées en hydrologie, analyse de fréquences et précipitation maximale probable. 6h
Écoulements graduellement variés et introduction à la modélisation hydraulique. 4h
Hydraulique des glaces : Phénomènes d’embâcle et de débâcle. 4h
Mécanique des glaces. 4h
Gestion des systèmes hydriques. 4h
Changements climatiques et ressources hydriques : modèles de climat, scénarios et impacts sur les débits. 3h
Total 39h



Laboratoires et travaux pratiques
Description Heures
Introduction au logiciel HEC-HMS (laboratoire informatique). 2h
Précipitations et précipitations nettes (résolution de problèmes en classe). 2h
Début de la partie 1 du travail de session à l'aide du logiciel HEC-HMS (laboratoire informatique). 2h
Hydrogramme unitaire et hydrologie nivale (résolution de problèmes en classe). 2h
Hydrologie statistique (résolution de problèmes en classe). 2h
Suite de la partie 1 du travail de session à l'aide du logiciel HEC-HMS (laboratoire informatique). 2h
Fin de la partie 1 du travail de session à l'aide du logiciel HEC-HMS (laboratoire informatique). 2h
Introduction au logiciel HEC-RAS et début de la partie 2 du travail de session (laboratoire informatique). 2h
Hydraulique des glaces (résolution de problèmes en classe). 2h
Suite de la partie 2 du travail de session à l'aide du logiciel HEC-RAS (laboratoire informatique). 2h
Mécanique des glaces et gestion de systèmes hydriques (résolution de problèmes en classe). 2h
Fin de la partie 2 du travail de session à l'aide du logiciel HEC-RAS (laboratoire informatique). 2h
Total 24h

 

INFORMATIONS ET DIRECTIVES GÉNÉRALES

 

OUTIL DE COMMUNICATION, LABORATOIRES ET TRAVAUX PRATIQUES

La plateforme de communication qui sera privilégiée dans ce cours est Moodle. Cette plateforme doit être consultée régulièrement pour obtenir des précisions sur le cours. Elle servira également d’outil de diffusion de documentation supplémentaire. L’horaire des laboratoires et travaux pratiques y sera notamment disponible dès le début de la session.

 

Le projet de session est un travail d’équipe qui sera réalisé en trois (3) étapes (introduction au logiciel HEC-HMS, partie1 et partie 2). Des rapports portant sur les modélisations hydrologiques, sur l’étude statistique et sur les simulations hydrauliques devront être remis par chaque groupe d’étudiants. Les consignes détaillées ainsi que les dates de remise seront fournies au cours de la session.

 




Utilisation d'outils d'ingénierie

Dans le cadre de ce cours, les logiciels de modélisation hydrologique et hydraulique HEC-HMS et HEC-RAS seront utilisés (versions 3.5 et 4.1.0 respectivement). Il est possible de télécharger gratuitement les versions appropriées de ces logiciels et la documentation s'y rapportant via le lien suivant: http://www.hec.usace.army.mil/software/.




Évaluation

La note globale est la résultante des évaluations durant le trimestre, de l'examen final et des travaux pratiques selon les pondérations suivantes :

 

Activité Description %
Examen intra Portant sur la matière des cours 1-6. 30
Examen final Portant sur la matière des cours 7-12. 30
Mini-quiz 1 Mini-quiz portant sur la matière des cours 1-6 5
Mini-quiz 2 Mini-quiz portant sur la matière des cours 7-12 5
Projet de session

Introduction au logiciel HEC-HMS (5%),

Parties 1 et 2 : modélisation hydrologique à l'aide de HEC-HMS et débit de conception; modélisation hydraulique à l'aide de HEC-RAS et dimensionnement d'un batardeau (25%).

30


L’examen intra et l’examen final sont d’une durée de trois (3) heures et la documentation est permise.

 

En plus de la note de passage pour le résultat cumulatif total, l’étudiant doit obtenir une note cumulative de 50% lors des examens contrôlés pour réussir le cours.




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Un retard dans la remise d'un rapport lié au projet de session entraîne une pénalité de 10% par jour de retard.




Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Leconte, R. Minville, M. et Poulin, A.. CTN762 Ressources hydriques. Notes de cours.

 

OUVRAGE DE RÉFÉRENCE SUGGÉRÉ

Bedient, P.B., Huber, W.C. & Vieux, B.E. Hydrology and floodplain analysis. 5th edition, Prentice Hall, 2012.




Ouvrages de références

Anctil, F., Rousselle, J. & Lauzon, N., Hydrologie: cheminements de l’eau. 2ième édition,  Presses internationales polytechniques, 2012.

Ashton, G.D., River and Lake Ice Engineering. Water Ressources Publications, LLC, 1986.

Chadwick A., Morfett, J., Hydraulics in civil and environmental engineering. 3rd edition, E & FN SPON, 1998.

Clarke, R.T., Statistical modelling in hydrology. John Wiley and Sons Ltd, 1994.

Hoggan, D.H. Floodplain Hydrology and Hydraulics. 2ième édition, McGraw-Hill, 1997

Haestad Methods. Computer-assisted floodplain modeling using HEC-RAS. 1st edition, Haestad Press, 2003.

Karamouz, M., Szidarovszky, F. et Zahraie, B. Water resources systems analysis. Lewis Publishers, 2003

Maidment, D., & Chow, V.T., Handbook of hydrology. McGraw,-Hill,1993.

McCuen, R., Modeling hydrologic change. Statistical methods. Lewis Publishers, 2003.

McCuen, R.H. Hydrologic Analysis and Design. 3rd edition, Prentice Hall, 2004.

Meylan, P., Favre, A.-C. et Musy, A., Hydrologie fréquentielle : une science prédictive. Presses polytechniques et universitaires romandes, 2008.

Singh, V.P., Frevert, D., Mathematical models of large watershed hydrology. Water Resources Publications, LLC, 2002.

U.S.D.A., National Engineering Handbook, Part 630 Hydrology. United States Department of Agriculture,1997.

Viessman, W. Jr., Lewis, G.L. Introduction to hydrology. 5th edition, Prentice Hall, 2002.

Watson, I., Burnet, A.D. Hydrology. An environmental approach. Lewis Publishers, 1995.

Watt, W.E., Hydrologie des crues au Canada: Guide de planification et de conception. Conseil national de recherches du Canada, 1990.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Accès à Moodle : https://ena.etsmtl.ca.