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

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 2017 1 1

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 2017 2

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 2017 3

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 2017 4

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 2017 5

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 2017 6

Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF 2001 2002 Contentieux Sureté, Perte de production, Dépense dragage, Gêne navigation Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 7

Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF 2001 2002 2004 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 2017 8

Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF 2001 2002 2004 2008 Chasse, 1 seul aménagement R.A.S. Chasse dépôt +++ 1 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 2017 9

Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF 2001 2002 2004 2008 Chasse, 1 seul aménagement R.A.S. Chasse dépôt +++ 1 er contentieux 2015 Chasse dépôt +++ 2 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 2017 10

Flux de MES Crues et Chasses Relations gestionnaire amont / aval 1 seul gestionnaire EDF 2 gestionnaires CNR / EDF 2001 2002 2004 2008 Chasse, 1 seul aménagement R.A.S. Chasse dépôt +++ 1 er contentieux 2015 Chasse dépôt +++ 2 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 2017 11

Confluence Rhône / Isère : état zéro Canal d amené Rhône Chasse dépôt +++ 2 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 2017 12

Confluence Rhône / Isère : post- chasse Canal d amené Rhône Chasse dépôt +++ 2 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 2017 13

Confluence Rhône / Isère : post-chasse Chasse dépôt +++ 2 nd contentieux Carte différentielle mars / mai 2015 Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 14

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 2017 15

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 2017 16

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 2017 17

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 2017 18

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 2017 19

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 2017 20

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 2017 21

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 2017 22

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 2017 23

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 2017 24

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 2017 25

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 2017 26

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 2017 27

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 2017 30

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 2008-2015 Besoin idéal : Elaborer un indicateur de pilotage temps réel Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 31

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 2017 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 2017 33

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.... 1 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 2017 34

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 2017 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) 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 2017 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 Mesure bathy rhône : Via barque équipe bathy Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 37

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 2017 38

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 2017 39

Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy temps réel SMF SMF 117kHz vision partielle profil en temps réel Sonar interférométrique Iter Systems Bathyswath-2-117 Khz Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 40

Solutions envisagées: phase exploratoire Bathy temps réel SMF SMF 134kHz vision partielle profil en temps réel Sonar interférométrique Iter Systems Bathyswath-2-117 Khz Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 41

Solutions envisagées : phase exploratoire Bathy temps réel - PA500 20 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 2017 42

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 2017 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 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 2017 44

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 2017 45

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 2017 46

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 2017 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 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 2017 48

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 2017 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. ) 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 2017 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 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 2017 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 Capteur non intrusif - bathy temps réel..? Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 52

Merci de votre attention Gestion Sédimentaire spécifique pour des concessionnaires fluviaux - exemple de la confluence Isère CIDCO 9 mai 2017 53

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 2017 54

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 2017 55

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 2017 56