Coupe 0

Zone d'érosion visualisée lors de la visite

L'entrée de la petite Loire est une zone stratégique dans la stabilisation des bancs de sable. En effet, l'écoulement de la Loire arrive face à l'île et nous avons pu voir pendant la visite des pentes abrutes sur la partie amont du banc. De plus, il est essentiel que l'écoulement n'érode pas le banc à proximité de la chevrette afin d'éviter que l'eau se fraye un chemin entre le duit et le banc de sable, entraînant ainsi une usure prématurée de l'ouvrage.

Profil de berge - coupe 0

Nous utilisons quelques boutures de saules arbustifs sur la partie plane du banc : nous respectons donc le type de végétation de la zone (cf. carte de végétation), et le système racinaire très développé des saules permettra de stabiliser le pied de berge pour un débit égal au module (Q=360m3/s). Les boutures doivent être protégées par un géotextile biodégradable pour éviter leur arrachage en cas de crue avant la reprise de la branche. L'érosion est particulièrement importante lors d'un crue : les vitesses sont fortes et la hauteur d'eau augmente. La partie supérieure du banc sera donc soumise à de très fortes contraintes, seul un enrochement résistera à ces crues. Nous décidons de protéger le talus pour une crue décénnale, l'enrochement sera donc installé jusqu'à la côte 94m.

Nous devons donc dimensionner les blocs de pierre. On se base sur la théorie du transport solide de Stevens et al. (1976) afin que l'enrochement ne soit pas emporté par une crue.

Soit la contrainte adimensionnelle :

$$\Large\theta=\frac{\tau_{max}}{\rho\,g.(s-1).d_b}$$

Deux autres facteurs adimensionnels sont utilisés :

$$\Large\eta=\frac{\theta}{\theta_{cr}}$$ $$\Large\zeta=\eta\frac{S_m}{cos\alpha}$$

avec $\Large\,S_m=\LARGE\frac{tan\phi}{tan\alpha}$ et $\Large\,S=\LARGE\frac{S_m}{2}$ $(\sqrt{\zeta^2+4}-\zeta)$

$\eta$ et $\zeta$ : facteurs adimentionnels selon Stevens et al. , $\tau_{cr}$ : contraintes maximales, $\theta$ : contrainte de cisaillement adimensionnelle, $\theta_{cr}$ : contrainte de cisaillement critique adimentionnelle, $\alpha$ : angle du talus avec l'horizontale, $\phi$ : angle du talus d'enrochement stable sans écoulement, $s$ : densité spécifique (=2,65), $d_b$: diamètre des blocs ($m$), $\rho$ : densité de l'eau, $S$ : facteur de sécurité, $S_m$ : facteur de sécurité sans écoulement

 

$\theta_{cr}$ est déterminer grâce au diagramme de Shields. Lorsque $\theta_{cr}$ est inférieur à 0.03, il n'y a aucun mouvement, nous optons donc pour cette valeur. Pour réaliser cette étude nous avons dû estimer l'angle $\phi$ et choisir une valeur pour le facteur de sécurité S, facteur compris idéalement entre 1.1 et 1.3. Dans notre cas, nous avons pris S=1,3. L'inclinaison d'un talus d'enrochement stable sans écoulement dépend de la forme et de la taille des blocs. Des valeurs approximatives raisonnables seraient 40° à 45° : nous avons donc choisi $\phi$=42.5°.

Pour la coupe 0, l'angle que fait le talus avec l'horizontale est égal à $\alpha$ = 17.9°, la pente du lit est J=0,00076. La valeur de la contrainte de cisaillement maximale est obtenue à partir des simulations réalisées avec Telemac 2d pour un débit décennale, on obtient $\tau_{cr}$=50 N/m². Après calcul nous trouvons que le diamètre des blocs adapté pour notre aménagement est égal à $d_b$=19 cm.

Aménagement de la coupe 0

Des blocs de 20 cm de diamètres seront donc installés sur le talus. Un géotextile synthétique sera déposé sous l'enrochement pour éviter le lessivage du sol par l'eau. Une seule couche de blocs est nécessaire à la stabilisation, pour autant nous optons pour une double couche, créant ainsi un milieu poreux, cassant la turbulence et limitant les vitesses : cette zone peut former des refuges supplémentaires pour les poissons, comme par exemple les lithophiles     (inventaire des poissons ). Le point d'enrochement le plus exposé à l'érosion se trouve à proximité du duit (à la pointe du banc de sable), l'enfouissement des blocs devra donc être plus profond dans la berge à cette extrémité.

Le haut de la coupe sera de type sableuse : une surface dénuée de végétation est favorable à la présence des sternes pierreparin.

Une telle surface correspond à un coefficient de Strickler de 20 (Ks=20) : surface avec galets et gros cailloux.

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