Etude du transport Sedimentaire

  Présentation de la structure d’accueil 

La Compagnie Nationale du Rhône (CNR) est le concessionnaire du Rhône pour la production d’hydroélectricité, le transport fluvial, les usages agricoles, et est le premier producteur français d’énergie exclusivement renouvelable. C’est un acteur important de la transition énergétique des territoires. A l’origine, lors de sa création en 1933, la CNR avait trois missions principales : assurer la production d’électricité, la navigation, l’irrigation des terres agricoles. A ce jour, l’entreprise a construit 19 centrales hydroélectriques, 19 barrages et 14 écluses, et ouvert 330km de voies navigables entre Lyon et la Méditerranée.

Pôle d’accueil du stage : le CACOH (Centre d’Analyse Comportementale des Ouvrages Hydrauliques).

Le CACOH, créé en 1936, est le centre de mesure et d’expertise de la CNR. Si sa mission originelle était d’étudier et valider la conception hydraulique de l’ensemble des ouvrages de production hydroélectrique et de navigation du Rhône, celle-ci s’est maintenant étoffée, et le CACOH s’occupe désormais également de garantir la sécurité et l’optimisation des aménagement du Rhône. L’expertise de ce centre est reconnue et partagée dans de nombreuses instances françaises et internationales, et il participe aux principaux groupes nationaux et internationaux de pointe dans le domaine de la mesure, du contrôle, de la modélisation des écoulements et des structures hydrauliques.

Parmi ses différentes missions, le CACOH doit ainsi mesurer les débits et les apports en sédiments, surveiller les évolutions morphologiques du Rhône et de ses affluents, évaluer la qualité et le vieillissement des matériaux de structure, concevoir des projets à l’aide de modèles réduits physiques hydrauliques, contrôler le comportement des ouvrages hydrauliques, gérer la dynamique sédimentaire du fleuve et de ses retenues, et faire avancer l’innovation au service des projets, de l’exploitation et de la sûreté… Le CACOH possède également un laboratoire hydraulique expert en modèles réduits physiques destiné à concevoir, optimiser et valider des solutions techniques répondant à des problématiques naissantes. Pour remplir ces diverses tâches, c’est une cinquantaine d’ingénieurs, techniciens et chefs de projets de domaines divers et variés qui s’activent quotidiennement dans les locaux situés dans le port de Lyon, près de Gerland.

Objectifs et contexte du stage

Une des missions qui incombe à la CNR est de réaliser les campagnes de dragage nécessaires au maintien du bon fonctionnement du Rhône. Le travail actuel s’intéresse à la mission de dragage du bief de Logis-Neuf (localisation figure ?), qui concerne environ 370 000m3 de sédiments grossiers récoltés sur 2km. C’est plus particulièrement le devenir de ces sédiments qui va être considéré ici, puisqu’après le dragage deux possibilités existent : Les sédiments peuvent être extraits en intégralité et recyclés en dehors du Rhône, ou alors réinjectés en tout ou partie dans une zone du Rhône prédéfinie pour combler un déficit sédimentaire. Dans le cas du dragage de Logis-Neuf, une partie des sédiments pourrait potentiellement être réinjectée dans le Rhône, dans le Vieux-Rhône (portion du fleuve court-circuitée par les aménagements hydroélectriques) de Donzère-Mondragon (localisation figure ?).

MATERIEL ET METHODE

Sites d’étude 

Bief de Logis-Neuf
Le Bief de Logis-Neuf (figure 1) est situé entre les villes de Valence et de Montélimar. Le barrage de Charmes représente sa délimitation amont, et le barrage du Pouzin et l’usine de Logis-Neuf montrent sa limite aval.

Il est prévu que le dragage soit effectué dans la retenue de Logis-Neuf, sur une distance de 2km environ (cercle rouge sur la figure 2) (du PK 133.500 à 135.700).

Bief de Caderousse
Le bief de Caderousse est situé 50km à l’aval du bief de Logis-Neuf, à hauteur de Pierrelatte et Bourg-Saint-Andéol. Il est délimité à l’amont par le barrage de Donzère, et à l’aval par le barrage de Caderousse et l’usine de Caderousse.

Dans le contexte de cette étude, on s’intéresse au Vieux-Rhône de Donzère (figure 4), situé dans le bief de Caderousse (figure 3), là où les sédiments dragués dans la retenue de Logis-Neuf pourraient potentiellement être réinjectés. On y trouve deux confluences, qui seront annotées sur les graphes de résultats : la confluence avec l’Ardèche au PK 190, et la restitution du Vieux-Rhône dans le canal d’amenée au PK 200.

Logiciels utilisés

La plupart des données utilisées sont tirées du logiciel CrueX (Fudaa-Crue), logiciel développé en interne à la CNR. Fudaa-Crue est un logiciel de modélisation 1D des écoulements à surface libre, et permet de fournir différents paramètres (débits, hauteurs d’eau, charge hydraulique…) le long d’un domaine de calcul unidimensionnel représentant le cours d’eau. C’est le modèle mathématique du bief de Caderousse qui est utilisé ici pour extraire les données propres au Vieux-Rhône de Donzère-Mondragon. (CNR, 2015). Les données obtenues sont ensuite traitées sous Excel.

Données de références de l’étude

Les données de références, représentées sous formes de graphes et extraites du modèle numérique de DonzèreMondragon, sont disponibles dans les annexes de ce document (annexes 1 à 6). On y trouvera également les forces tractrices pour les débits d’étiage et semi-permanent, les diamètres critiques de mise en mouvement des particules pour les débits d’étiage et semi-permanent, et le mode de transport dominant pour les débits d’étiage, (annexe 7 à 11).

Méthodes de calcul

Différents paramètres, détaillés ensuite, seront calculés en suivant la méthode décrite par Marine Castel (2015), ancienne stagiaire CNR. Tous les calculs seront faits sur tout le linéaire du Vieux Rhône de Donzère, du PK (Point Kilométrique) 171 à 212.800. Pour une meilleure lisibilité, ces graphes sont coupés en deux parties, une allant du PK 171 au PK 190, l’autre du PK 190 au 212, qui comprend la confluence avec l’Ardèche et la restitution du VieuxRhône dans le canal d’amenée. Tous les paramètres seront calculés pour différentes occurrences :
o Pour le débit d’étiage, soit le débit minimal du cours d’eau.
o Pour un débit semi-permanent, soit le débit moyen journalier dépassé 6 mois dans l’année.
o Pour les Plus Hautes Eaux Navigables.
o Pour le débit de crue de fréquence décennal, noté Q10.
o Pour le débit de crue de fréquence centennal, noté Q100.
o Pour le débit de crue de fréquence millénial, noté Q1000.

Table des matières

1. INTRODUCTION
2.1 Présentation de la structure
2.2 Objectifs et contexte du stage
2. MATERIEL ET METHODE
2.1 Sites d’étude
2.1.1 Bief de Logis-Neuf
2.1.2 Bief de Caderousse
2.2 Logiciels utilisés
2.3 Données de référence de l’étude
2.4 Méthode de calcul : Méthode CNR
2.4.1 Forces tractrices
2.4.2Diamètre critique de mise en mouvement des particules
2.4.3Capacité de transport pour une crue de projet
2.4.3Mode de transport dominant : nombre de Rouse
3. RESULTATS
3.1 Forces tractrices
3.1 Diamètre critique de mise en mouvement des particules
3.1 Capacité de transport pour une crue de projet
3.1 Mode de transport dominant : Nombre de Rouse
4. DISCUSSION
5. CONCLUSION
6. BIBLIOGRAPHIE
7. ANNEXES

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