Journée CFBR - élèves ingénieurs du 15 octobre 2011 Rétablissement du caractère maritime du Mont Saint Michel Etudes hydro-sédimentaires
CONTEXTE GENERAL DES ETUDES Démarche d ensemble et réflexions sur le projet global d aménagement du Mont Saint Michel lancée en 1995. Objectif double pour le projet global: Rétablissement du caractère maritime du Mont Requalification du site historique afin de revaloriser son approche pour les visiteurs. Pour ce premier objectif, des études et modélisations hydro-sédimentaires complètes intégrant le fonctionnement du barrage de la Caserne sur le et son éventuelle modification ont été définies. Le but de cette présentation est de décrire les études et la modélisation ayant permis d établir les concepts hydro-sédimentaires de l aménagement. Le détail des études et de la construction du barrage de la Caserne qui a obtenu le prix de l innovation de SYNTEC (syndicat de l ingénierie française) en 2010 a été présenté par l équipe de BRL, SPRETEC,ANTEA avec l architecte Luc Weizmann au Colloque Technique du CFBR en janvier 2011. Leur exposé complet est disponible sur le site: http://www.barrages-cfbr.eu C Présentation des études hydro-sédimentaires Diapo. 2
Jersey Fonds mign Baie de Saint Brieuc Cap Fréhel Cancale Granville Baie du Mont-Saint-Michel Granville < -20-10 à -20-5 à -10 0 à -5 0 à 1 Le Mont Saint-Michel 1 à 2 2 à 3 3 à 4 Pointe de Champeaux 4 à 5 5 à 6 Pointe du Grouin Cancale Grande Baie Bec d Andaine 6 à 7 > 7 La Sée Petite Baie Pointe du Grouin du Sud La Chapelle Sainte-Anne Polders de l Ouest Le Mont Saint-Michel Pointe de Roche Torin La Sélune Le La Baie du Mont-Saint-Michel Diapo. 3
Bec d Andaine Petite Baie - Levé 1997 Tombelaine Groui n du Sud Comparaison 1997-1958 314 316 318 320 322 Bilan : 27 Mm 3 Mont-Saint-Michel Bec d Andaine Surface de référence : 42,6 km 2 116 312 Roche Torin 114 Barrage de la Caserne Tombelaine Groui n du Sud 112 Mont-Saint-Michel Roche Torin Barrage de la Caserne Etat des fonds de la petite Baie en 1997 - Evolution 1958-1997 Diapo. 4
314 316 318 320 322 1996 Tombelaine 1979 1947 1989 1961 1989 1996 1979 1984 Grouin du Sud 114 1986 1966 1972 1995 Mont-Saint-Michel Sée - Sélune 112 Evolution des herbus le long du littoral Sud de 1947 à 1996 (d après EPHE) Roche Torin Barrage de la Caserne Divagations des chenaux des rivières depuis 1975 avancée de 9 ha/an à l'ouest 1997 1996 Mont-Saint-Michel 1980 avancée de 5,4 ha/an à l'est 1997 1996 1980 1947 1947 La Caserne D'après étude EPHE Divagations des chenaux des rivières - Evolution des herbus de 1947 à 1996 Diapo. 5
Bec d Andaine La Sée Cours variable de la Sélune 1923 Pointe du Grouin du Sud 1857 Tombelaine La Sélune en 1858 en 1805 Le Mont Saint-Michel 1861 1857 digue insubmersible (1879) digue de Roche Torin (1859) Polders de l Ouest Barrage de la Caserne (1969) canalisation du (1858) Le polders de 1872 à 1933 canalisé Anse de Moidrey Barrage de la Caserne Polders de l'ouest Digue-route Cordons d'enrochements du Le Mont vu du barrage en 1975 (le mascaret lors d'une marée de VE) Le Mont vu du barrage en 1997 Interventions humaines Diapo. 6
Méthodologie développée et Outils de modélisation proposés: 4 modèles complémentaires développés et utilisés de manière interactive: Un modèle physique sédimentologique de la petite baie Un modèle numérique courantologique bidimensionnel de la grande baie Un modèle numérique unidimensionnel du précisant les conditions hydrauliques amont et aval du barrage de la Caserne Un modèle physique du barrage de la Caserne permettant d examiner le fonctionnement optimal du barrage. Méthodologie Diapo 7
zone étudiée zone tampon zone en dur (ciment) en matériaux mobiles 48 m échelle en plan : 1 / 400 échelle en hauteur : 1 / 65 Générateur de houles Bec d'andaine Zone suivie qualitativement Grouin du Sud La Sée La Sélune 24m Dispositif de guidage des courants Emprise du levé des fonds Tombelaine Le Mont Saint Michel La Guintre et le Landais Roche Torin Volumes oscillants des rivières Générateur de marée Rampe d'alimentation en matériaux mobiles Bac Malaxeur Barrage de la Caserne Générateurs des débits fluviaux Schéma du modèle physique de la petite Baie Diapo. 8
Photo IGN 1997 et levé 1997 IGN Levé des 316 fonds du modèle : état 1997 318 Tombelaine 112 Mont-Saint-Michel Barrage de la Caserne Correspondance entre la photographie aérienne IGN 1997 et l état des fonds reproduit sur le modèle Diapo. 9
Cycle annuel Marée moyenne Reproduction simultanée des événements hydrologiques des 3 cours d eau majeurs se jetant dans la baie, avec : Débit Sée = 1/2 débit Débit Sélune = débit Période 1975-1987 (12 premiers cycles) : reproduction d années hydrologiques moyennes (type 1993, comme précisé ci-dessous) Période 1988-1997 (cycles To+13 à To+22) : reproduction des hydrogrammes connus en nature Année moyenne Année sèche S Année humide H Modulation des débits des cours d eau retenue pour les essais au cours des cycles avec la succession des années moyenne (M), sèche (S) et humide (H) Réglage sédimentologique : cycle annuel Diapo. 10
Chaussée des Boeufs Jersey Jersey limites du modèle Baie de Saint Brieuc Cap Fréhel Grande Baie Granville Petite Baie Le Mont Saint-Michel mailles de 6000m au large A. Emprise du modèle Cap Fréhel B. Maillage (6000 nœuds de calcul) Le Mont Saint-Michel La Caserne mailles de 20 à 80 m aux abords du Mont et dans les chenaux Modélisation numérique de la Grande Baie : emprise et maillage Diapo. 11
Granville PM Granville - 1h Le Mont Saint-Michel Cancale Avranches Pontaubault Le Mont Saint-Michel Granville PM Granville PM Granville -1h Abords du Mont : Etat 1975 Champs de courant La Caserne Exemples de champs de courant dans la grande Baie à différents instants de la marée (état des fonds de 1975) Cancale Avranches Exemples de champs de courants aux abords du Mont (1 h avant la pleine mer) Etats des fonds de 1975 et de 1997 Granville PM Granville + 1h Pontaubault Le Mont Saint-Michel Le Mont Saint-Michel Cancale Avranches PM Granville -1h Abords du Mont : Etat 1997 Champs de courant Pontaubault Le Mont Saint-Michel La Caserne Modélisation numérique de la grande Baie : quelques résultats Diapo. 12
Le Mont-Saint-Michel Le Mont-Saint-Michel Barrage de la Caserne Barrage de la Caserne Pontorson Le Antrain Anse de Moidrey 21 ha 6 ha Modèle mathématique du : emprise et Anse de Moidrey Diapo. 13
12 m Volet aval (limite aval du modèle) barrage Alimentation en matériaux mobiles 4m fonds mobiles générateur de marée Vue en plan 7,5 m Bassin de décantation ouvrage mobile amplitude de la marée Coupe échelle : 1/30 Prise d'eau pour mesure turbidité Barrage vu de l'aval Essai avec guide-eau aval Remplissage du Modèle physique du barrage de la Caserne : schéma Diapo. 14
314 316 318 Bec d'andaine 320 322 116 312 Tombelaine Grouin du Sud 114 Abords du Mont à la fin de l essai (45 cycles) Mont-Saint_Michel Roche Torin 112 314 316 Comparaison To - To+45 cycles 318 Bec d'andaine 320 322 Dépôts : 20,3 Mm3 (S= 50,8 km2) 116 Barrage de la Caserne 312 Etat des fonds après 45 cycles Tombelaine Grouin du Sud 114 112 Mont-Saint_Michel Roche Torin Abords du Mont après 25 cycles Barrage de la Caserne Essai de référence : état des fonds final et comparaison avec l état initial Diapo. 15
A. Principe de fonctionnement de barrage de la Caserne B. Dispositions envisagées pour la réhabilitation de la criche Est chasse Fermeture quand marée arrive Mont-Saint-Michel Criche Est PM + 6h : ouverture Ouverture (seuil) à PM Fermé quand marée se retire Creusement d une filande à +4,5 mign Fermeture à l'équilibre des niveaux Lieu dit «La Rive» Pour un débit de 10 m3/s et un niveau à +6mIGN le volume stocké est de 700 000 m3 Apports de 10m 3 /s pendant 2 heures par marée (de PM+4 à PM+6h) prélevés dans le Bilan des tests 1 à 6 Diapo. 16
PM-1h 1 Baie PM+6h 5 Baie chasse Fermeture quand marée arrive Ouverture progressive et contrôlée 2 Baie 6 Baie PM-10mn Ouverture par surverse Fin de chasse Débit réservé dans chaque chenal 3 Baie 7 Baie PM+1h30 PM+11h15 Fermeture à l'équilibre des niveaux Formation d un bouchon d eau claire PM+1h30 à PM+6h 4 Baie Fermé quand marée se retire avec débit réservé PM+11h25 1 Baie Fermeture quand marée arrive Les 7 phases de fonctionnement du barrage lors d une marée Diapo. 17
Volume de chasse (milliers m 3 ) 1800 C 106 1600 1400 1200 1000 C=95 C=70 C=80 C=60 Fonctionnement en portes à flot C<60 800 600 400 200 0 0 5 10 15 20 Exemple : C = 70 } chasse globale Q = 12 m 3 /s } de 960 000 m 3 Débit du (m 3 /s) 25 30 35 40 45 Aménagement proposé (état T 0 +25) - Gestion proposée Volume de chasse disponible en fonction du débit du et du coefficient de marée Diapo. 18
312 314 316 318 320 322 Avec aménagement Dépôt de 20,7 millions 116 m 3 (surface de référence de 50, 8km²) Evolution des fonds To - To+45 cycles 114 112 314 316 318 Sans aménagement 320 322 312 116 Dépôt de 20,3 millions m 3 (surface de référence de 50, 8km²) 114 112 Essai long avec aménagement - Evolution de la Petite Baie Comparaison avec l'essai de référence Diapo. 19
+105 ha Après 45 cycles +260 ha 112 Etat initial Mont-Saint-Michel Etat initial Total Est/Ouest : +365 ha Avec aménagement : Evolution des herbus le long du littoral Sud Ouest du Mont Est du Mont +125 ha Après 45 cycles +225 ha 112 Etat initial Mont-Saint-Michel Etat initial Total Est/Ouest : +350 ha Sans aménagement : Evolution des herbus le long du littoral Sud Essai long avec aménagement - Evolution des herbus le long du littoral Sud par rapport à la situation actuelle (1997) - Comparaison avec l'essai de référence Diapo. 20
Epi écarteur Ouest Limite hydraulique Ouest Epi écarteur Est épis Ouest terre-plein Limite hydraulique Est Polders de l'ouest Seuil de partage et épis déflecteurs Coupure de la digue route épis Est nouvelle digue-route Barrage de la Caserne avec 80 m d'ouverture hydraulique Etat des fonds 7 ans environ après la mise en service de l'aménagement Ouvrages testés et contraintes hydrauliques du projet Diapo. 21
Avancement des travaux de l aménagement Etudes hydro-sédimentaires complémentaires en cours à SOGREAH en 2011 Par rapport au études décrites, le programme et l enchaînement des travaux des aménagements n a pas été suivi. Ainsi, la digue route n a pas encore été supprimée (les travaux ont commencé en juin 2011 pour se dérouler jusqu en 2015. En revanche le barrage sur le, appelé aussi Barrage de la Caserne, a été construit et mis en service en 2009. (Voir l exposé fait au CFBR sur les études détaillées et la construction réalisée par BRL-SPRETEC-ANTEA avec l intervention de Luc Weizmann architecte, disponible sur le site internet du CFBR). Ainsi, le fonctionnement du barrage tel qu on l a vu dans cette présentation, avait été défini avec la route-digue encore en service, et avec les autres aménagements hydrauliques. Le but des études complémentaires est de fournir un modèle qui puisse assister les gestionnaires du barrage à mieux définir les périodes et les temps de chasse optimum, dans la configuration actuelle des ouvrages non encore réalisés. CONCLUSION - ETAT DES TRAVAUX DE L AMENAGEMENT Diapo. 22
Journée CFBR - élèves ingénieurs du 15 octobre 2011 MERCI DE VOTRE ATTENTION
Compléments à la présentation Etudes hydro-sédimentaires Baie du Mont Saint-Michel Diapo 24
112 112 112 Fonds (m IGN) Cote moyenne des fonds (m IGN) Etat initial z < 5 Après 25 5 < z < 6 cycles z > 6 Après 45 cycles Ouest du Mont Superficie (ha) des fonds inférieurs à +5 m IGN To To+45 To+8 Est du Mont Superficie (ha) des fonds supérieurs à +6 m IGN Essai de référence - Evolution des fonds et des herbus aux abords du Mont Diapo. 25
Etat des fonds après 25 cycles 316 318 Tombelaine Etat des fonds après 45 cycles (fin essai) 316 318 Tombelaine Vue à To+25 112 112 Mont-Saint-Michel Mont-Saint-Michel Vue à To+36 Vue à To+45 Essai long avec aménagement - Abords du Mont après 25 et 45 cycles Diapo. 26
316 318 Tombelaine Evolution des fonds aux abords du Mont To - To+45 cycles Z 9 112 Z 10 Mont-Saint-Michel Z 1 316 318 Tombelaine Avec aménagement Z 11 Z 9 Z 10 112 Mont-Saint-Michel Z 1 Sans aménagement Z 11 Dépôts dans les 4 zones (Z1, Z9, Z10 et Z11) Essai long avec aménagement - Evolutions aux abords du Mont Diapo. 27
PM+1h30 à PM+6h Fin de chasse Baie Baie début chasse à PM + 6h PM+11h25 Baie PM+1h30 Baie Fermé quand marée se retire avec débit réservé Baie chasse Débit réservé dans chaque chenal fermeture à l'arrivée du flot fermeture à l équilibre des niveaux Surface libre (m IGN69) Ouverture progressive et contrôlée début remplissage à PM - 10mn Baie Ouverture par surverse Vitesse (m/s) 7 PM+6h PM 2,5 6 2,0 5 4 3 Amont barrage 1,5 1,0 0,5 2 0 +2 Surface libre (m IGN69) 7 +3 +4 +5 +6-6 -5-4 -3-2 -1 0 +1 +2 +3 fermeture à l'arrivée du flot fermeture à l équilibre des niveaux T (h) Vitesse (m/s) 2,5 6 5 Aval barrage La vitesse à l arrivée du flot (mascaret) est supérieure à 1,5 m/s en pointe La vitesse moyenne pendant la chasse varie entre 0,5 et 0,8 m/s PM 2,0 1,5 4 1,0 3 0,5 2 +2 +3 +4 +5 +6-6 -5-4 -3-2 -1 0 +1 +2 +3 0 débit réservé Ouverture basse (chasse) Barrage fermé Ouverture haute (remplissage) débit réservé Vitesses d écoulement au niveau du barrage pendant les périodes d ouverture Marée de vive-eau eau moyenne - Débit du = 3 m 3 /s Diapo. 28
Barrage de la Caserne -164 t/marée 55 t/marée Masse (t) entrante par marée à travers une section Barrage de la Caserne -485 t/marée 270 t/marée -39 t/marée Masse (t) sortante par marée à travers une section 610 t/marée 148 t/marée Masse (t) déposée dans une zone Carte des dépôts après 6 marées moyennes (C=70) avec un débit du de 3 m 3 /s Hauteur (m) de dépôt/érosion Carte des dépôts après 6 marées de vive eau (C=95) avec un débit du de 3 m 3 /s Le 70 t/marée -38 t/marée Pont de Beauvoir limite de zone 35 t/marée Anse de Moidrey 2 t/marée 38 t/marée -2 t/marée -1 t/marée 1 t/marée Cela conduit, en période de faible débit du, à un dépôt moyen de 50 000 t/an* : 40 000 t/an dans l Anse de Moidrey 10 000 t/an réparties dans le pour moitié en amont et pour moitié en aval de l Anse de Moidrey * soit 80 000 à 100 000 m3/an en considérant une concentration moyenne des dépôts de 500 à 600 g/l 435 t/marée Anse de Moidrey 55 t/marée -39 t/marée -271 t/marée 148 t/marée 16 t/marée Apports de sédiments dans le Diapo. 29
Barrage de la Caserne Présentation CFBR janvier 2011 Diapo 30
Barrage de la Caserne Présentation CFBR janvier 2011 Diapo 31
Barrage de la Caserne Présentation CFBR janvier 2011 Diapo 32
Barrage de la Caserne Présentation CFBR janvier 2011 Diapo 33