Modélisation du transport sédimentaire

            Si vous voulez en savoir plus sur le transport sédimentaire au passage d'Orléans, vous êtes à la bonne page. Ce travail est réalisé par Marie Le Texier et Quentin Ruppert. Nous vous souhaitons une bonne lecture.

La Loire et ses dépôts de sédiments (source: vuesurloire.wordpress.com)

 

  • Insertion de notre travail de binôme dans le projet global

            Jusqu'au milieu du XIXe siècle, le port d’Orléans jouait un rôle important, tant comme entrepôt général que comme centre d'approvisionnement de Paris : il était donc essentiel de le maintenir en eau. Dans la perspective de dévier l’écoulement du fleuve vers le port, trois chevrettes ont été construites à l’époque au passage de la Loire à Orléans. Néanmoins, ces aménagements ont entraîné des conséquences imprévues, notamment un assèchement progressif du second bras de la Loire, appelé « petite Loire » (bras « mort »). Des études et des travaux (arasement d'une partie de la chevrette, dévégétalisation et creusement du bras mort) ont été menés par la DDT 45 ces dernières années afin de le remettre en eau. L'objectif principal de ce BEI est d'étudier l'impact de ces travaux sur les écoulements dans la petite Loire au niveau de la chevrette amont et de proposer un aménagement du bras permettant d'assurer la biodiversité : Quels bénéfices y a-t-il à remettre en eau la petite Loire?

Nous comptons répondre à cette question en abordant quatre points que nous exprimons sous la forme d’interrogations : le bras mort risque-t-il de se reboucher naturellement par transport de sédiments ? Quel est l’impact de la réouverture du bras mort sur les écoulements de crues ? La réalimentation du bief permet-elle d’améliorer la qualité écologique ? Comment créer un espace de réserve sur le banc de sable situé entre le bras mort et la chevrette amont ?

Notre binôme est chargé de modéliser le transport sédimentaire dans la zone, pour identifier les principales zones de dépôt et d’érosion et proposer des solutions éventuelles à l’ensablement de la zone. Notre étude se restreint au lit mineur de la Loire et de la petite Loire le long de la chevrette située le plus à l’amont (cadre jaune sur la figure ci-dessous).

Zone d'étude (source: carte IGN d'Orléans)

 

  • Objectifs

            Nous allons dans un premier temps étudier le transport sédimentaire dans la situation actuelle, à savoir au niveau du bras mort le long de la chevrette amont. Cette étude nous servira de référence par la suite.

Dans un second temps, nous souhaitons restituer le caractère naturel de la zone, en arasant complètement la chevrette à l’entrée de la petite Loire. Nous ferons donc une nouvelle étude des zones de dépôt/érosion dans cette nouvelle configuration.

Enfin, nous allons chercher un aménagement optimal vis-à-vis du transport solide dans la petite Loire, en jouant sur la forme de la chevrette et/ou sur le creusement du lit du bras mort. Cet aménagement visera à éviter un réensablement naturel de la zone, dans une optique de coûts de travaux réduits.

Pour finir, il nous semble essentiel de prendre en compte les conséquences de nos aménagements sur les piliers des deux ponts situés immédiatement à l’aval de la chevrette (cercles jaunes sur l’image ci-dessus), en réalisant une étude d’affouillement.

 

  • Données et méthodes

            En ce qui concerne les méthodes employées, nous réaliserons les calculs de régimes hydrodynamiques permanents sous TELEMAC 2D, les calculs de transport sédimentaire sous SISYPHE (module de la suite de calcul TELEMAC). Pour étudier l’affouillement au niveau des piliers de ponts, nous allons devoir estimer la vitesse de l’écoulement à la sortie de notre domaine de calcul et, grâce à une étude bibliographique sur le sujet, nous en déduirons s’il y a érosion ou non.

Au niveau des données nécessaires à la réalisation de l’étude, nous aurons besoin de :
- le MNT (Modèle Numérique de Terrain) de la Loire au passage d’Orléans, que nous allons récupérer auprès du LRPC Blois 
;
- la granulométrie du bief étudié (diamètre moyen des grains), donnée par le binôme « qualité biologique » ;
- le coefficient de Strickler sur les berges et au fond du lit, fournie par le binôme de « végétalisation des berges » ;
- la pente des berges, également fournie par le binôme de « végétalisation des berges » ;
- les conditions d’écoulement en entrée de la zone de calcul, obtenue sur Internet.

On remarque que pour certaines données, nous allons avoir besoin d’autres binômes, ce qui implique d’inévitables interactions entre binômes, résumées dans le diagramme ci-dessous.

Schéma des interactions entre binômes (source: Auteurs)

 

En raison de la courte durée du BEI, nous avons décidé de limiter les interactions entre binômes afin d’éviter l’accumulation de retard. Pour cela, chaque binôme étudiera deux situations communes à tous, à savoir la situation actuelle et l’arasement complet de la chevrette à l’entrée de la petite Loire : les autres binômes ne feront pas leur étude sur notre bathymétrie optimale. D’autre part, le groupe de végétalisation des berges nous fournira une estimation de la valeur de la pente des berges au tout début de l’étude, qu’ils seront à même de modifier par la suite, mais que nous ne prendrons pas en compte. Enfin, nous estimerons les caractéristiques physiques du lit sur Internet, pour ne pas avoir à attendre les résultats du binôme « qualité biologique ».

 

  • Organigramme des tâches

Pour une vision plus détaillée des travaux que nous allons effectuer, voici notre organigramme des tâches de binômes.

Organigramme des tâches (source: Auteurs)

 

  • Planning

            Nous avons établi un planning prévisionnel de notre travail, pour être sûrs de remplir les objectifs visés dans le temps imparti. Le Gantt (ci-dessous) permet de visualiser clairement cet emploi du temps :

Diagramme de Gantt (source: Auteurs)

 

  • Résultats attendus

            Nous souhaitons produire à la fin de ce travail plusieurs cartes de dépôt/érosion pour chacune des situations étudiées (initiale, arasement complet de la chevrette, situation optimale). De plus, nous fournirons les bathymétries de chaque situation. Nous conclurons notre travail en évaluant les risques d'un éventuel affouillement au niveau des piliers des deux ponts à l'aval de la chevrette étudiée.

 

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