2D Hydrodynamic model / Modèle hydrodynamique 2D

The hydrodynamic modeling of the Richelieu River and Lake Champlain is carried out using the H2D2 simulation tool. This software was developed at the Institut for Scientific Research (INRS Eau, Terre et Environnement), and consists in a numerical solver of 2D St.-Venant equations (shallow water model), used to compute large-scale flows (Matte and Secretan, 2008; Secretan and Dubé, 2009). It uses an approach based on the 2D discretization of the domain by finite elements. The elements are quadratic triangles called T6L, with 3 corner and 3 middle nodes, and a linear interpolation between them. The output consists in an estimation of the water level and specific x- and y- discharge for each node of the model, from which the depth-averaged x- and y- velocity of the water column can be computed. 

Given the presence of dams along the river (Chambly dam and Saint-Ours dams), distinct hydraulic models of the corresponding river reaches were developed to account for the singularities of each section. Thus, the study area is separated in three hydraulic sections, each with their own hydrodynamic model parameters and boundary conditions. 

Steady state simulations can be run for a Baseline scenario and for three flood mitigation alternatives (excavation of the St-Jean-sur-Richelieu shoal and derivation through the Chambly canal) involving changes to the bathymetry, model mesh and appropriate boundary conditions. 

For a comprehensive description of the LCRR 2D hydrodynamic model, see Gosselin et al. (2022). 

La modélisation hydrodynamique de la rivière Richelieu et du lac Champlain est réalisée à l'aide de l'outil de simulation H2D2. Le logiciel a été développé à l'Institut de Recherche Scientifique (INRS Eau, Terre et Environnement) et consiste en un solveur numérique des équations de St-Venant en 2D (modèle d'eau peu profonde). Il est utilisé pour calculer les écoulements à grande échelle (Matte et Secretan, 2008 ; Secretan et Dubé, 2009). Il utilise une approche basée sur la discrétisation 2D du domaine par des éléments finis. Les éléments sont des triangles quadratiques appelés T6L, avec 3 nœuds de coin et 3 nœuds centraux, et une interpolation linéaire entre eux. Le résultat consiste en une estimation du niveau d'eau et des composantes x et y du débit spécifique pour chaque nœud du modèle, à partir desquels les composantes de vitesse en x et y moyennées sur la profondeur de la colonne d'eau peuvent être calculées. 

Compte tenu de la présence de barrages le long de la rivière (barrage de Chambly et barrage de Saint-Ours), des modèles hydrauliques distincts des tronçons de rivière correspondants ont été développés pour tenir compte des singularités de chaque section. Ainsi, la zone d'étude est séparée en trois sections hydrauliques, chacune ayant ses propres paramètres et ses conditions limites. 

Le modèle calibré permet de réaliser des simulations en régime stationnaire pour le scénario de référence et pour trois scénarios d'alternatives d'atténuation des inondations (excavation du haut-fond de St-Jean-sur-Richelieu et dérivation par le canal de Chambly) impliquant des changements à la bathymétrie, au maillage du modèle et aux conditions limites appropriées. 

Pour une description complète du modèle hydrodynamique 2D du LCRR, voir Gosselin et al. (2022). 

The LCRR 2D hydrodynamic model, including input data and calibration files can be downloaded here (link coming soon). 

Le modèle hydrodynamique bi-dimensionnel du LCRR, incluant les données d’entrée et de calibration peut être téléchargé ici (lien à venir). 

2D hydrodynamic model / Modèle hydrodynamique 2D Gosselin, R., M. Doghri, O. Champoux and J. Morin (2022). Lake Champlain and Richelieu River hydrodynamic modelling. Technical report TR-157. Hydrodynamic & Ecohydraulic Section, National Hydrological Services, Environment and Climate Change Canada, Québec City. 92 p. 

Secretan Y. H2D2 Software.  https://www.gitlab.com/h2d2  

Secretan, Y. et Dubé, P. (2009). Manuel d'utilisation: Logiciel H2D2. Rapport de recherche (R1051). INRS, Centre Eau, Terre et Environnement, Québec. 21p.