Soutenance mémoire
La Compagnie Nationale du Rhône (CNR) fut créée en 1933 et s’est vu confier la concession du Rhône, son aménagement et sa valorisation en 1934. Les trois missions principales de la CNR sont : la production d’électricité, la navigation et l’irrigation des terres agricoles. C’est la première entreprise française en production exclusive d’énergies renouvelable (4000 MW). La CNR a installé 19 centrales hydroélectrique d’une puissance totale de 3000 MW et leurs parc éoliens et solaires produisent 1000 MW. Cette entreprise est organisée en différentes directions dont celle de l’Ingénierie et des Grands Projets (DIGP). Cette direction comporte cinq pôle métiers : ENV (environnement), ERE (Ecoulements et ressources en eau), GCR (Génie Civil), ELM (Electromécanique), AH (Aménagements hydrauliques). Ce stage s’inscrit dans le pôle ERE qui regroupe les domaines d’activités suivants : l’hydrologie, l’hydrométéorologie, l’hydraulique et le transport sédimentaire. Le pôle ERE traite plusieurs domaines d’expertises :
– Mesures et expérimentations in-situ
– Modélisation
– Conception
– Développement et amélioration d’outils
– Recherche et Innovation
– Communication scientifique .
Au cours des années, le Rhône a été aménagé pour de multiples raisons. Dans un premier temps, les aménagements Girardon ont été mis en place (digue, seuil …) afin de concentrer l’eau dans le chenal principal et permettre la navigation. Dans un second temps, les aménagements de la CNR ont été construits sur le Rhône afin de dériver le débit vers les centrales hydroélectriques. Un débit réservé est maintenu dans les Vieux-Rhône. Ces aménagements anthropiques ont modifié la morphologie du Rhône et des Vieux-Rhône avec la fermeture des annexes ou marges alluviales qui ne sont plus en eau sauf lors de crues importantes. Depuis quelques années, la Compagnie Nationale du Rhône a lancé de grandes opérations de restaurations des marges alluviales du Vieux-Rhône. Certains sites ont déjà fait l’objet de restauration cherchant à retrouver une dynamique naturelle et faire revenir la biodiversité qui a disparu. C’est dans ce projet que s’inscrit ce stage. Le stage consiste, au travers d’un cas d’application, à définir les possibilités que peut offrir la modélisation hydro sédimentaire pour étudier la pérennité des actions de restauration sur les marges alluviales du Vieux-Rhône. Ce stage se découpe en plusieurs étapes :
1) Collecte et traitement des données (Topographiques, Bathymétriques, Hydrauliques, Sédimentaires)
2) Construction et calage du modèle 2D hydrodynamique
3) « Calage » sédimentaire
4) Exploitation du modèle sédimentaire .
L’opération de restauration
La lône de Banc-Rouge se localise au niveau d’une île et d’un grand banc de galet. Avant les travaux fin décembre 2017 – janvier 2018, au débit réservé, la lône était déconnectée à l’amont du fait de la présence d’une digue. Mais elle était connectée au Vieux-Rhône à l’aval. Le Programme décennal de restauration hydraulique et écologique du Rhône, initié à partir de l’an 2000 par l’Etat, a identifié quatre Vieux-Rhône « prioritaire », dont celui de Donzère-Mondragon, nécessitant la mise en œuvre d’actions de réhabilitation hydro-écologiques sur le Rhône et ses milieux annexes. A la suite des crues majeures en 2002 et 2003 ainsi que l’élaboration du Plan Rhône, la CNR s’est engagée sur un Schéma Directeur de réhabilitation des lônes et des marges alluviales du VieuxRhône. Celui-ci permet de répondre aux demandes du volet « qualité des eaux, ressource et biodiversité » du Plan Rhône. Dans ce cadre, 52 lônes et marges alluviales ont été recensé et hiérarchisées sur la priorité de restauration. La lône de Banc Rouge fait partie des 3 secteurs retenues. L’objectif de restauration est de reconnecter la lône au débit réservé. L’opération de restauration a consisté à la réalisation des travaux suivants :
– Démantèlement de la digue longitudinale (A) sur 100 m à la cote (47.7)
– Démantèlement complet des tenons et épis (D, E, F, G, H, I, J et L, M, N, O, P)
– Mise en œuvre d’un passage à gué en graviers
– Création d’un chenal sur une distance de 1300 mètres dans le lit originel de la lône.
Matériel et méthode
Données utilisées
La création et l’utilisation d’un modèle 2D hydro-sédimentaire nécessite de nombreuses données :
– Données topographiques et bathymétriques pour la création du modèle
– Données hydrauliques pour le calage et l’exploitation du modèle
– Données granulométriques pour l’utilisation du module sédimentaire.
Cette première partie fait un état des lieux des différentes données qui étaient disponibles et celles qui ont dû nécessiter une campagne de terrain afin de compléter les premières. Dans un deuxième temps, les traitements appliqués à ces données sont détaillés. Le but de l’ensemble de ces données est de créer 3 jeux de données :
– L’état initial qui correspond à l’état après-travaux (2018-2019)
– L’état intermédiaire qui correspond à l’état du site en 2020
– L’état actuel qui correspond à l’état du site en 2021. N’ayant aucune donnée pour cette année, une campagne terrain a été réalisée les 10 et 11 Mars afin d’obtenir les données topographiques, bathymétriques et granulométriques.
Données LiDAR (laser imaging dectection and ranging) topographiques
Le LiDAR est un outil de télédétection qui utilise les propriétés du laser. En effet, le système émet une lumière infrarouge qui, au contact du sol,renvoie un écho à l’appareil. Chaque seconde, le système LiDAR prend des millions de points de mesures. A partir du temps d’envoi et du temps de réception de l’écho ainsi que la vitesse de propagation des ondes infrarouges, il est possible de déterminer l’altitude. Ce laser émet de la lumière proche de l’infrarouge et cette longueur d’onde est absorbée par l’eau. Il n’y a donc pas d’échos de retour ce qui explique l’absence de points sur les zones en eau. C’est pourquoi il est nécessaire d’avoir de la bathymétrie dans ces zones
Données LiDAR disponibles :
– 2018-2019 : Le LiDAR est complet sur toute la zone d’étude.
– 2020 : N’ayant pas de données LiDAR pour cette année, le choix a été fait d’utiliser le LiDAR de 2019 pour la création du modèle numérique de terrain de 2020.
– 2021 : une campagne LiDAR a été réalisée par l’entreprise AvionJaune. Cependant l’emprise de la campagne était plus petite que l’emprise du modèle 2D. Il a donc fallu compléter le modèle avec les données LiDAR de 2019 pour la berge droite du Vieux Rhône ainsi que pour la berge amont gauche.
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Table des matières
Introduction
I. Site d’étude
II. L’opération de restauration
Matériel et méthode
I. Données utilisées
a. Données LiDAR (laser imaging dectection and ranging) topographiques
b. Données Bathymétriques
c. Données hydrauliques
d. Données sédimentaires
II. Traitement des données et analyse
a. Données LiDAR
b. Données bathymétriques du Vieux-Rhône
c. Données bathymétriques de la lône
d. Création des MNT
e. Comparaison des différents TIN
f. Sectorisation de la zone d’étude
g. Analyse de l’évolution du site d’étude entre 2017-2021
h. Analyse des données granulométriques
i. Conclusion
III. Modélisation sous Télémac 2D
a. Principe général de Télémac 2D
b. Création du modèle
c. Comparaison de l’évolution sédimentaire entre le TIN et le maillage
d. Calage et simulations hydrodynamiques
e. Calage et simulations hydro-sédimentaires
f. Exploitation du modèle hydro-sédimentaire
Résultats
I. Calage sédimentaire
a. Différence Couplage 1 et Couplage 10
b. Volumes finis ou éléments finis
c. Simulation initiale
d. Simulations de calage
e. Simulations avec plusieurs classes granulométriques
f. Les apports de sable par le Vieux-Rhône
g. Facteur d’accélération morphologique
II. Exploitation du modèle hydro-sédimentaire
Discussions
I. Données
II. Calage hydraulique
III. Transport sédimentaire
Conclusion
Bibliographie
Annexes
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