Gestion sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux Difficultés des mesures pendant les crues Focus sur l Isère et le Rhône

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1 Gestion sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux Difficultés des mesures pendant les crues Focus sur l Isère et le Rhône Version V09-8 mai 2017 G.Pierrefeu, S.Reynaud - CNR g.pierrefeu@cnr.tm.fr S.Menu, F.Lauters, B. De Vandière EDF-DTG francois.lauters@edf.fr B.Camenen, G.Dramais IRSTEA benoit.camenen@irstea.fr Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

2 Difficultés des mesures pendant les crues Aval barrage Isère sur le Rhône / chasse : 3mai2015 Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

3 CNR Concessionnaire du Rhône de la frontière suisse à la mer 19 aménagements hydrauliques Lyon Le Rhône Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

4 Hauteur de chute 1 x 70m 18 x 10-15m 3 missions : Production Navigation Irrigation 2 enjeux forts Sureté hydraulique et navigation Environnement Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

5 Flux solide Rhône, 3 apports via rivières : L Arve L Isère La Durance Flux : limon/sable : 2Mt inter-annuel (flux Isère) sur 6Mt total jusqu à la mer 2 gestionnaires : Rhône : CNR Affluent : EDF (Isère / Durance) Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

6 Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2001 Contentieux Sureté, Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

7 Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF Contentieux Sureté, Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

8 Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF Chasse, 1 seul aménagement R.A.S. Contentieux Sureté, Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

9 Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF Chasse, 1 seul aménagement R.A.S. Chasse dépôt er contentieux Contentieux Sureté, Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

10 Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF Chasse, 1 seul aménagement R.A.S. Chasse dépôt er contentieux 2015 Chasse dépôt nd contentieux Contentieux Sureté, Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

11 Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF Chasse, 1 seul aménagement R.A.S. Chasse dépôt er contentieux 2015 Chasse dépôt nd contentieux Contentieux Sureté, Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Volonté de travailler ensemble Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

12 Confluence Rhône / Isère : état zéro Canal d amené Rhône Chasse dépôt nd contentieux Isère Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mars 2015 Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

13 Confluence Rhône / Isère : post- chasse Canal d amené Rhône Chasse dépôt nd contentieux Isère Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mai 2015 Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

14 Confluence Rhône / Isère : post-chasse Chasse dépôt nd contentieux Carte différentielle mars / mai 2015 Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

15 Confluence Rhône / Isère : avant-chasse Confluence Isère avec canal Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mars 2015 Bathy SMF Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

16 Confluence Rhône / Isère : avant-chasse Confluence Isère avec canal Canal d amené Rhône Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mars 2015 Bathy SMF Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

17 Confluence Rhône / Isère : avant-chasse Confluence Isère avec canal Canal d amené Rhône Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mars 2015 Barrage Isère vers Rhône Bathy SMF Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

18 Confluence Rhône / Isère : avant-chasse Confluence Isère avec canal Canal d amené Rhône Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mars 2015 Usine/écluse Rhône Barrage Isère vers Rhône Bathy SMF Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

19 Confluence Rhône / Isère : après-chasse Apparition dépôts entre confluence Isère et barrage Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mai 2015 Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

20 Confluence Rhône / Isère : après-chasse Apparition dépôts entre confluence Isère et barrage Relevé bathy - R2Sonic 2024, double têtes mai 2015 Apparition dépôts amont usine/écluse Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

21 Dépôt : échouage sur haut fond Carte bathy mouillage engagé amont écluse Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

22 Dépôt : obstruction prise d eau écluse avant Dragage local d urgence après Éclusées via pompage externe Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

23 Dépôt : risque de débordement en crue 3 à 6m de dépôt, 50% section Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

24 2016 Réflexions communes CNR/EDF Évacuer les sédiments des retenues amont en limitant la gène pour l aval : Optimiser la gestion de bassin Comprendre le processus hydro-sédimentaire (sable) Disposer d un indicateur de pilotage temps réel Mieux travailler ensemble Réduire les conflits entre gestionnaires Acteurs : Double gestionnaires appuyés organisme recherche Autorité de tutelle Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

25 Besoin : Connaissance hydro-sédimentaire Rhône/Isère Connaissance actuelle Mesure bathy, actuelle, avant et après crue : Évaluation des zones de dépôts / érosion Visu des rides : caractéristiques des dépôts sables Mesure flux MES via turbi, pendant la crue: Ajustement turbi via analyse échantillonnage Évaluation des Flux entrant/sortant Bilan entrant sortant VS bathy pour évaluation part de sable Mise à jour modèle numériques et physique : 1. Ligne d eau pour sureté hydraulique 2. Processus hydro-sédimentaire Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

26 Connaissance actuelle Modélisation 2D des dépôts de sable crue/chasse Basse Isère Dépôt 10à 50cm Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

27 Connaissance actuelle Modélisation 2D des dépôts de sable crue/chasse Basse Isère Dépôt 1.0 à 1.5m Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

28 Connaissance actuelle Modélisation 2D des dépôts de sable crue/chasse Basse Isère Dépôt 1.5 à 2.0m Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

29 Connaissance actuelle Modélisation 2D des dépôts de sable crue/chasse Basse Isère Dépôt 3.0 à 5.0m Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

30 Connaissance actuelle Modélisation 1D / 2D : Ligne d eau Évolution morphologique : relativement fiable sur l Isère, moins représentatif sur le Rhône Constats : Modèle 1D/2D imparfait et nécessite beaucoup d hypothèses difficilement vérifiables. (écoulements 3D dans le canal d'amenée, variabilité des modes de transport -suspension, charriage) Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

31 Connaissance actuelle Modélisation 1D / 2D : À ce jour : on peut juste créer différent scénarios de gestion mais nécessite des données complémentaires temps réel pour éviter de se retrouver dans la situation de Besoin idéal : Elaborer un indicateur de pilotage temps réel Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

32 Connaissance actuelle Modélisation 1D / 2D : Selon modélisation : indicateur de pilotage temps réel volume total de dépôt pendant crue volume de dépôt au profil P55 pendant crue Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

33 Connaissance actuelle Modélisation 1D / 2D : Selon modélisation : indicateur de pilotage temps réel volume total de dépôt pendant crue volume de dépôt au profil P55 pendant crue Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

34 Mesures en crue : contraintes Forte vitesse..2 à 3m/s Présence de corps flottant.. arbres Forte concentration de sédiment..5 à 50g/l sédiment : mélange variable de limon et sable...taux de MES variable de l amont vers l aval Stratification de l écoulement sur la verticale 1g/l en surface et 20g/l en fond Évènement rare. 3 à 5ans Anticipation réduite à 3jours Durée de l évènement. 5 à 10jours Multi-intervenants 3 entreprises Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

35 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy Mesure bathy Isère Difficulté de naviguer (corps flottant, pont à très faible tirant d air, encrassement prise d eau moteur bateau) Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

36 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy Mesure bathy Isère Difficulté de naviguer (corps flottant, pont à très faible tirant d air, encrassement prise d eau moteur bateau) Solutions envisagées Isère: Via support flottant tracté, motorisé télécommandé Via ADCP et/ou sondeur sur support SMF fixe : non immédiat et exploratoire Sondeur Multi-Faisceaux Acoustique Doppler Curent Profiler Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

37 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy Mesure bathy Isère Difficulté de naviguer (corps flottant, pont à très faible tirant d air, encrassement prise d eau moteur bateau) Solutions envisagées Isère: Via support flottant tracté, motorisé télécommandé Via ADCP et/ou sondeur sur support SMF fixe : non immédiat et exploratoire Sondeur Multi-Faisceaux Acoustique Doppler Curent Profiler Mesure bathy rhône : Via barque équipe bathy Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

38 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy temps réel «Drone» Sondeur Geo Bali 50 et 200kHz - profil en temps réel Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

39 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy temps réel SMF SMF 117kHz vision partielle profil en temps réel Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

40 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy temps réel SMF SMF 117kHz vision partielle profil en temps réel Sonar interférométrique Iter Systems Bathyswath Khz Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

41 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy temps réel SMF SMF 134kHz vision partielle profil en temps réel Sonar interférométrique Iter Systems Bathyswath Khz Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

42 Solutions envisagées : phase exploratoire Bathy temps réel - PA profils en travers par demi-journée avec restitution en temps réel Si pb avec PA500, repli sur un syqwest 30/210kHz envisagé Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

43 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy indirecte et en continu Mesure vitesse surface Isère : tps réel / continu Via radar de vitesse d écoulement de surface en vue de détecter évolution bathymétrique Débit = section x vitesse Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

44 Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy indirecte et en continu Mesure vitesse surface Isère : tps réel / continu Via radar de vitesse d écoulement de surface en vue de détecter évolution bathymétrique Débit = section x vitesse évolution section = débit / vitesse Débit mesuré par ailleurs en temps réel Fiabilité attendue à 10% selon expérience sur le Rhône Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

45 Solutions envisagées: phase exploratoire Flux solide Flux MES via prélèvement : donnée non immédiate Via P72/Delft + Helley Smith Tube préleveur ADCP pour débit Pour mémoire : mieux connaître le fonctionnement hydro-sédimentaire Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

46 Conclusion : phase exploratoire Concertation indispensable entre différents gestionnaires d un même bassin et apport des organismes de recherche Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

47 Conclusion : phase exploratoire Concertation indispensable entre différents gestionnaires d un même bassin et apport des organismes de recherche Modélisation en limite de l état de l art physique du phénomène actuellement trop complexe et méconnue Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

48 Conclusion : phase exploratoire Concertation indispensable entre différents gestionnaires d un même bassin et apport des organismes de recherche Modélisation en limite de l état de l art physique du phénomène actuellement trop complexe et méconnue Nécessité de mesure temps réel pour : Mieux connaître le fonctionnement hydrosédimentaire Cibler un ou plusieurs critères objectifs reflétant la dynamique sédiment Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

49 Perspective : phase exploratoire Soyons ambitieux pour le prochain coup d eau Capteur continu fiable pour évolution bathy Capteur continu fiable pour mesure de Flux (SMF doublé avec autre capteur. ) Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

50 Perspective : phase exploratoire Soyons ambitieux pour le prochain coup d eau Capteur continu fiable pour évolution bathy Capteur continu fiable pour mesure de Flux (SMF doublé avec autre capteur. ) Drones autopilotés en rivière à fortes vitesses et corps flottant pour bathy temps réel Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

51 Perspective : phase exploratoire Soyons ambitieux pour le prochain coup d eau Capteur continu fiable pour évolution bathy Capteur continu fiable pour mesure de Flux (SMF doublé avec autre capteur. ) Drones autopilotés en rivière à fortes vitesses et corps flottant pour bathy temps réel Meilleures modélisations des phénomènes pour prendre en compte la dynamique hydrosédimentaires Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

52 Perspective : phase exploratoire Soyons ambitieux pour le prochain coup d eau Capteur continu fiable pour évolution bathy Capteur continu fiable pour mesure de Flux (SMF doublé avec autre capteur. ) Drones autopilotés en rivière à fortes vitesses et corps flottant pour bathy temps réel Meilleures modélisations des phénomènes pour prendre en compte la dynamique hydrosédimentaires Capteur non intrusif - bathy temps réel..? Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

53 Merci de votre attention Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

54 Perte de production : Prise d eau écluse avant après Contentieux Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

55 Dépôt : échouage sur haut fond Carte différentielle dépôt, échouage bateau Contentieux Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

56 Perspective : phase exploratoire Définir un indicateur pilotage qui sera certainement multi-critères : Bathy Isère Bathy Rhône Taux de MES Évolution débit surface / débit vrai Dans tous les cas : Besoin de connaître bathy en temps réel en période de fortes concentrations en sédiments et vitesses élevées Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai

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