Justification de l'étude sédimentaire

Nous souhaitons dans cette partie montrer en quoi une étude sédimentaire est essentielle au projet global. Nous détaillerons ensuite quelle a été notre stratégie d'étude, que nous avons dû modifier quelque peu par rapport aux prévisions initiales.

 

  • Nécessité de l'étude sédimentaire

D'après le Dossier loi sur l'eau de la DDEL qui nous a été remis lors de la visite à Orléans, l'objectif principal des travaux réalisés par la DDT 45 est de lutter contre l'incision du lit de la Grande Loire. Ainsi, la raison d'être du projet de "Restauration des écoulements dans la traversée de l'agglomération orléanaise", entrepris par la DDEL (Direction Départementale de l'Equipement du Loiret), est par nature liée au transport sédimentaire.

La présence des duits initialement construits pour concentrer l'écoulement le long des quais d'Orléans, a entraîné une augmentation des vitesses dans cette zone, provoquant une érosion progressive du lit mineur de la Loire.  Or l'augmentation des vitesses comme l'enfoncement du lit mineur sont autant de facteurs favorables au risque d'affouillement (action de creusement due aux remous et aux tourbillons engendrés dans un courant fluvial ou marin, selon le Larousse) des fondations des ouvrages. Il est donc essentiel de lutter contre ce phénomène d'érosion.

Par ailleurs, la concentration du débit dans la Loire a également entraîné une diminution des vitesses dans la Petite Loire. Le sable s'y est donc déposé, conduisant à un alluvionnement progressif de la zone, terrain propice au développement de la végétation. A son tour, la végétalisation a accentué le ralentissement de l'écoulement dans le bief, et amplifié le phénomène de dépôt. Cette réduction du débit dans la Petite Loire a pour première conséquence néfaste d'accentuer le phénomène d'incision dans la Loire, en accentuant l'effet canalisateur du duit. Mais le risque principal réside dans le mauvais écoulement de l'eau lors du passage d'une crue, favorisant le risque d'inondation de la ville d'Orléans.

Sur les photos ci-dessous est représentée la zone d'étude en 1850 et en 2006, afin d'illustrer le phénomène d'ensablement.

Morphologie de la zone d'étude en 1850 (source : DIREN Centre)

Morphologie de la zone étudiée en 2006 (source : Google Earth)

 

L'érosion dans la Loire et le dépôt dans la Petite Loire sont les deux problèmes majeurs qui ont conduit aux travaux dans la zone: une étude sédimentaire de l'impact de ces travaux se justifie donc pleinement.

A noter, un objectif secondaire de ces travaux est la réalimentation en eau du Rio, bras de Loire situé en aval de notre zone d'étude.

 

  • Nature des aménagements réalisés par la DDT45

La stratégie retenue par la DDEL repose sur un rééquilibrage des débits entre la Petite Loire et la Loire, les problèmes relevés ci-dessus provenant essentiellement des sur-vitesses dans la Loire et du ralentissement de l'écoulement dans la Petite Loire.

Les aménagements réalisés dans notre zone d'étude pour l'alimentation de la Petite Loire sont au nombre de deux. Il est à noter que deux autres aménagements ont été réalisés dans la zone d'étude, mais ils concernent l'alimentation du Río. C'est pourquoi nous ne les présentons pas ici.

(1) L'arasement d'une partie transversale du duit :

La cote du duit, initialement à 93.80 m, est abaissée à 91.30 m sur les 235 premiers mètres en partant de l'amont.

(2) La restauration du chenal en Petite Loire :

La Petite Loire est dévégétalisée et creusée sur une longueur de 1600 mètres et sur une largeur de 90 m. La côte avale du lit est de 90 m NGF et la pente de 0.04%. Les sédiments prélevés dans la Petite Loire sont déposés dans la Loire, en vertu de l'arrêté ministériel du 22 septembre 1994 modifié, qui stipule que "Les extractions des matériaux dans le lit mineur des cours d'eau et dans les plans d'eau traversés par des cours correspondant à des exploitations de carrières d'eau sont interdites".

A ces deux aménagements, s'ajoutent le déboisement de la zone (qui n'est pas considéré comme un aménagement en tant que tel).

La carte ci-dessous illustre les aménagements réalisés.

Principes de restauration retenus pour la Petite Loire (source : inspirée d'une carte de la DIREN CENTRE)

 

  • Stratégie d'étude de ces aménagements

 

                Changement de stratégie par rapport au cahier des charges de binômes :

Initialement, nous avions prévu d'étudier trois configurations, à savoir la situation actuelle (comme situation de référence), la situation après arasement total de l'amont du duit, et une situation optimisée vis-à-vis du transport de sédiments (suite à plusieurs tests).

Or, suite à l'étude sédimentaire de la configuration actuelle, il nous est apparu qu'il s'agissait en fait d'une situation déjà optimisée. Nous avons donc pris le parti de retracer l'historique des travaux, afin de démontrer en quoi ils se justifient pleinement, ainsi que leur viabilité dans le futur.

 

                Scenarii retenus pour l'étude :

Nous avons retenu pour cela les quatre scenarii suivants (la situation avant aménagements ainsi que trois scenarii d'aménagements par l'homme)  :

- Dans un premier temps, nous étudierons la situation avant aménagements, afin de vérifier le phénomène d'incision de la Loire soulevé par la DDEL. Ce scénario sera désigné dans la suite de l'étude par "configuration initiale".

- Puis, nous réaliserons un scénario intermédiaire, dans lequel seul le duit a été arasé (aménagement (1) de la DDT dans la partie ci-dessus), la Petite Loire n'étant pas creusée.  Le déboisement de la zone est pris en compte dans cette partie. Cette étude nous permettra de montrer, par comparaison avec le troisième scénario (situation après réalisation complète des travaux), l'intérêt de creuser la Petite Loire. En effet, cette partie des travaux est relativement coûteuse et elle pose le problème du devenir des sédiments retirés de la Petite Loire (qu'il est interdit de retirer du lit de la Loire). En outre, un scénario peu interventionniste est bénéfique pour la qualité écologique de la zone : moins l'homme intervient dans une restauration de cours d'eau, mieux l'écosystème se portera. Ce scénario sera désormais désigné par "scénario 1".

- Dans un troisième temps, nous nous concentrerons sur la situation actuelle, après les deux aménagements réalisés par la DDT (cf. partie ci-dessus). Nous nous attacherons à vérifier lors de l'étude de cette configuration que la Petite Loire ne se rebouche pas à cause du  dépôt naturel de sédiments dans la zone. Ce scénario est le "scénario 2".

- Pour finir, nous étudierons une configuration, dans laquelle auront été réalisés des aménagements destinés à améliorer la qualité biologique de la Petite Loire, tout en stabilisant les berges de l'île formée par le banc de sable. Ces aménagements nous auront été transmis par les binômes de qualité biologique et de végétalisation des berges. Il s'agira là de vérifier la viabilité de ces aménagements, à savoir leur stabilité dans le temps face à l'érosion et au dépôt de sédiments. On appelle cette dernière configuration "scénario 3".

 

               Ajout personnalisé du travail de binôme

Une question se pose alors tout naturellement : qu'est-ce que ce travail de binôme apporte en plus de l'étude déjà réalisée par la DDEL, puisque les travaux de cette dernière ont été réalisés en vue d'optimiser le transport sédimentaire dans la zone? Question à laquelle nous répondons que l'apport principal de notre travail réside dans la modélisation même des phénomènes de dépôt et d'érosion, qui vont nous permettre de prévoir qualitativement la viabilité des travaux dans le futur. Certes une prévision de l'évolution morphologique du site a été prise en compte par la DDEL, mais seulement sous la forme d'une surveillance topographique appelée "chaînes d'érosion". Cette-dernière ne permet qu'un suivi en temps réel de l'épaisseur de sédiments remobilisés. De plus, ce suivi n'est possible que ponctuellement, en chaque point de mesure. Au contraire, une modélisation bi-dimensionnelle grâce au module Sisyphe de la suite de calcul TELEMAC 2D devrait nous permettre de suivre l'évolution de la bathymétrie en tous les points du lit de la Loire, et ce sur plusieurs années. C'est cette modélisation qui permettra de donner une première évaluation de la viabilité des travaux.

 

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