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Fonctionnement morpho-dynamique du Cher dans sa traversée Tourangelle : impacts sédimentaires à long terme d’un aménagement majeur à vocation d’urbanisation en zone inondable
Eric TIRIAU, Benoît LACOMBRADE, Adrien LAUNAY
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Repères géographiques
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Bassin d’aviron Boucle de
Cangé
Pont de Saint-
Sauveur
Barrage de
Larçay
Barrage de
Rochepinard
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
L’aménagement du Cher dans Tours ■ Réalisé sur la période 1966 – 1970 (partie
amont, la plus importante) et 1995 – 1966
(partie aval)
■ Objectif de récupération de terrains
inondables pour l’urbanisation par remblais
et endiguement
■ Compensation hydraulique par rectification
et important élargissement du Cher
■ Régulation des niveaux par barrages à
clapet (barrage de Rochepinard)
■ Utilisation du plan d’eau créé pour les
loisirs nautiques
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Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
L’aménagement du Cher dans Tours
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■ La largeur du lit mineur est passé de 80 m à environ 200 m sur 8 km
IGN
SC
AN
19
50
IGN
act
uel
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Les constats
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■ Une sédimentation régulière :
• Des opérations régulières de désensablement (de la fin des années 1970 au début des années 1980)
• Un curage important en 1985 – 1986 (400 000 m³)
• Un bassin d’aviron à nouveau ensablé aujourd’hui
■ Malgré des extractions dans la boucle de Cangé (jusqu’en 1995)
■ Des érosions nécessitant des interventions (barrage de Larçay, extrados de berges entre
Larçay et le bassin d’aviron)
Bassin d’aviron Boucle de
Cangé Pont de Saint-
Sauveur
Barrage de
Larçay Barrage de
Rochepinard
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Les objectifs de l’étude
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■ Quantifier et identifier les causes du phénomène de sédimentation :
• Elargissement du lit ?
• Gestion des barrages ?
• Matériaux issus d’une érosion régressive ?
■ Proposer des éléments pour la gestion de la dynamique sédimentaire du Cher
conciliant :
• Les usages
• La préservation des milieux aquatiques
• Les enjeux hydrauliques
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
La démarche réalisée (pour le diagnostic)
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■ Exploiter de façon optimale l’ensemble des données disponibles…
• Topographie et bathymétrie
• Interventions humaines
■ …Pour aboutir à une analyse chronologique quantifiant au plus juste les évolutions
sédimentaires
■ Modéliser le fonctionnement hydraulique pour disposer des paramètres influençant
le transport solide
■ Retenir une formule de transport solide cohérente avec les bilans sédimentaires
■ Consolider l’analyse et répondre aux interrogations sur le fonctionnement
sédimentaire
■ Evaluer l’impact à moyen terme de la sédimentation sur l’aléa d’inondation
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Analyse chronologique des évolutions
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■ Bilans à différentes périodes dans le tronçon barrage de Larçay – barrage de
Rochepinard
+ Sédimentation
- Erosion
+ Extractions
= Différence entre volume solide entrant et volume solide sortant
■ Analyse de l’évolution du profil en long en aval du barrage de Rochepinard
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Analyse chronologique des évolutions
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■ Exemple sur la période
1971 - 1985
+ Sédimentation :
280 000 m³
- Erosion :
-40 000 à -80 000 m³
+ Extractions :
240 000 m³
= 440 000 à 480 000 m³,
soit 30 000 à
33 000 m³/an
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Analyse chronologique des évolutions
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■ Aval barrage de
Rochepinard
= Perte de 480 000 m³
entre 1932 et 2009
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Modélisation hydraulique 1D
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48
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Etat_1932
PK GFH (km)
Altitu
de
(m
)
Legend
charge PF 5
charge PF 4
charge PF 3
charge PF 2
charge PF 1
charge PF 6
Fond moyen du lit
aval b
arr
...
am
on
t ba
rra
ge G
...
aval b
arr
age
Ro
che
pin
ard
aval b
arr
age
Larç
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aval b
arr
age
Ro
ujo
ux
Cher Tours
■ Disposer des paramètres déterminant le
transport solide (ou la capacité de transport) et
de leur évolution au cours du temps
Charge pour 22 m³/s
(étiage)
Charge pour 520 m³/s (F=0,99)
Avant
travaux de
recalibrage
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
10 15 20 25 3036
38
40
42
44
46
48
50
52
Etat_1970
PK GFH (km)
Altitu
de
(m
)
Legend
charge PF 5
charge PF 4
charge PF 3
charge PF 2
charge PF 1
charge PF 6
Ground
am
on
t ba
rra
ge ...
aval b
arr
age
Ro
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équ
iva
len
t P
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équ
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02
aval b
arr
age
Larç
ay
aval b
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age
Ro
ujo
ux
Cher Tours
Modélisation hydraulique 1D
12
des pentes
d’écoulement du fait
de l’abaissement aval
des pentes d’écoulement du
fait de l’élargissement et de la
gestion du barrage
Effets des
travaux de
recalibrage
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Estimation du transport solide
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■ Sédiments : sables de 0,5 à 3 mm
■ Formules testées : Engelund – Hansen, Recking 2013, Lefort 2007
■ Objectif : représenter au mieux les bilans sédimentaires
■ Choix : Recking 2013 ici
■ Calcul en plusieurs points caractéristiques, à différentes périodes avec :
• Pente issue de la modélisation hydraulique (variable selon débit)
• Prise en compte de la gestion du barrage de Rochepinard
• Utilisation des débits classés sur la période considérée
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Estimation du transport solide
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■ Volume transporté par
débits classés
• Ce sont les débits
entre 150 et 350 m³/s
qui transportent
l’essentiel des
volumes solides
• Transport annuel
moyen avant
aménagements :
~15 000 m³
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Evolution du transport solide (ou de la capacité de transport) annuel
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Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Conclusion du diagnostic sur le fonctionnement sédimentaire
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■ La sédimentation observée est principalement la conséquence de l’élargissement du lit mineur du Cher
■ La gestion du barrage a un rôle secondaire
■ Les sédiments proviennent aujourd’hui du bassin amont. L’érosion régressive, conséquence de l’élargissement, a apporté une partie des sédiments durant les premières années
■ La sédimentation dans l’élargissement a provoqué également une érosion progressive en aval
■ Tant que les capacités de transport ne seront pas rétablies, la sédimentation va se poursuivre (15 000 à 20 000 m³/an)
■ Le Cher va continuer à tendre vers sa largeur d’origine (80 m) en amont
■ En aval du bassin, la largeur du barrage continuera d’imposer un lit de grande largeur, avec sédimentation à fond plat
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Conclusion du diagnostic sur le fonctionnement sédimentaire
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■ Situation en 2011, en période de chômage
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Evaluation de l’impact hydraulique du fonctionnement sédimentaire
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■ Le modèle hydraulique est affiné en lit majeur et calé sur des modèles existants plus
détaillés
■ Estimation des dépôts à une échéance de 10 ans (à partir de l’état 2009) et répartition
en fonction de la capacité de transport par tronçon et de son évolution vers l’aval :
• 200 000 m³ dans le bassin d’aviron (rehausse des fonds d’environ 40 cm)
• 5 000 à 10 000 m³ en aval du barrage
■ Répartition en profil en travers selon la dynamique des écoulements (intrados / extrados
par exemple)
■ Modélisation prospective à 10 ans
• Débits de référence de l’EDD des digues de classe A de Tours
• Modification seule de la géométrie
• Modification de la géométrie et de la rugosité (prise en compte de la croissance de la
végétation sur les bancs qui deviendront émergés)
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Evaluation de l’impact hydraulique du fonctionnement sédimentaire
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■ Une crue importante ne
provoque pas de
« chasse » de
sédiments dans la
retenue (la pente
d’écoulement y est
toujours moins forte
qu’en amont et en aval)
■ Pas de modification du
rythme de
sédimentation au bout
de 10 ans
0 5 10 15 20 25 30 35 4036
38
40
42
44
46
48
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1) Etat_2009_LM 2) Etat_2019_LM 3) Etat_2019_LM_rug
PK GFH (km)
Altitu
de (
m)
Legend
WS PF 4 - Etat_2009_LM
WS PF 4 - Etat_2019_LM
WS PF 4 - Etat_2019_LM_rug
WS PF 3 - Etat_2009_LM
WS PF 3 - Etat_2019_LM_rug
WS PF 3 - Etat_2019_LM
Ground
aval b
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équ
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12
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20
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aval b
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Larç
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aval b
arr
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Ro
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ux
aval b
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age
Nitra
y
Cher Tours
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Evaluation de l’impact hydraulique du fonctionnement sédimentaire
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■ Impacts modérés, plus faible
que la hauteur des dépôts
■ L’évolution de la végétation
est plus déterminante
Point de calcul Configuration Crue de 1500 m³/s Crue de 1700 m³/s
Boucle Cangé
2019 sans modification de la rugosité
+ 7 cm + 6 cm
2019 avec modification de la rugosité
+ 20 cm + 20 cm
Amont bassin (P8)
2019 sans modification de la rugosité
+ 6 cm + 6 cm
2019 avec modification de la rugosité
+ 21 cm + 21 cm
Amont Rochepinard (P16)
2019 sans modification de la rugosité
+ 1 cm + 1 cm
2019 avec modification de la rugosité
+ 17 cm + 17 cm
Aval Rochepinard
2019 sans modification de la rugosité
+ 0 cm + 0 cm
2019 avec modification de la rugosité
+ 16 cm + 17 cm
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
Perspectives de gestion (phase en cours)
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■ Scénario 0 : scénario tendanciel (ou de non intervention) avec actions de suivi
• Sur la sédimentation
• Sur la végétation
• Sur les impacts sur les usages
■ Scénario 1 : scénario 0 complété par :
• Une modification de la gestion des ouvrages
• Une adaptation des usages
• Une adaptation de l’entretien de la végétation
■ Scénario 2 : scénario de transfert sédimentaire artificiel
■ Scénario 3, ambitieux : Imaginer une reconfiguration complète du Cher dans sa traversée
tourangelle pour rétablir le transit sédimentaire
• Utilisation de l’ancien tracé du Cher ?
■ Réflexion en cours d’initiation, nécessitant au préalable une clarification des
objectifs (risque d’inondation, usages actuels, restauration du fonctionnement
sédimentaire et renaturation
www.arteliagroup.com
Gestion des sites à forte sédimentation Le Havre, 6 & 7 décembre 2016
www.sage-cher-aval.fr
Merci de votre attention
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