Métrologie du transport sédimentaire
Objectifs et contenu
Dans les cours d’eau, la gestion des sédiments est une préoccupation majeure pour des acteurs tels que les structures portant la compétence GEMAPI ou que les producteurs d’énergie hydroélectrique. Des enjeux de sécurité [inondation], de production [barrages, champs captants] ou écologiques [diversité et dynamique des habitats] motivent la compréhension des processus hydro-sédimentaires. En 2019, une convention de Recherche et Développement a été contractualisée entre Ginger-BURGEAP et EDF-DTG pour développer des outils de suivi du transport sédimentaire.
L’axe principal de ce partenariat porte sur la mise en œuvre de méthodes innovantes. Des capteurs sismiques (géophones) et acoustiques (hydrophones) sont utilisés pour fournir une observation indirecte des flux de charriage. Ces outils de mesure peuvent être déployés selon un protocole similaire au fonctionnement des stations de mesure du débit : des mesures continues de flux de charriage sont obtenues en établissant une courbe de tarage solide entre une observation continue et des jaugeages ponctuels. Ces chroniques peuvent alors être utilisées pour construire des bilans sédimentaires et fournir une meilleure compréhension de la fluctuation des apports sédimentaires liée à une variabilité naturelle (i.e. occurrence de crues rares) ou faisant suite à une action de gestion (i.e. effacement de seuils, opérations de restauration). Les travaux de recherche portent sur les développements suivants :
• Elaboration de matériel pour la mesure continue des flux de charriage (de la mesure à la télétransmission de données) et pour la mesure ponctuelle permettant de jauger les stations continues (réalisations des cartographies acoustiques, utilisation de drone aquatique pour jauger des sections sans ponts)
• Installation et suivi de stations d’observation du transport solide sur différents terrains d’étude (Rhône, Loire, Isère, Drac, Romanche, Gave de Pau, …).
• Analyses des données de terrain (critiques de données, élaboration et application d’algorithmes de traitement, établissement de courbes de tarage solide)
• Confrontation des données issues de ces méthodes innovantes aux données de flux de charriage quantifiée par des méthodes courantes en ingénierie (prélèvements de sédiments, bilans bathymétriques, modèles de capacités de transport).
Une partie des travaux est également dédié à la mesure du flux de sédiments fins, transportés en suspension dans les cours d’eau. L’objectif de ces travaux est d’améliorer la mesure continue des flux massiques de matières en suspension, en particulier en présence de sables. Ces travaux sont axés sur l’utilisation d’un nouveau capteur couplant des mesures optique et acoustique pour l’estimation des concentrations de matières en suspension (limons aux sables). Le capteur est testé in situ et en laboratoire en comparaison à d’autres méthodes de suivi des MES (turbidimètre optique, prélèvement de MES avec pompe immergée et pompe péristaltique).
Début/fin projet : 2019-2022
Documentation
Bakker, M., Gimbert, F., Geay, T., Misset, C., Zanker, S., & Recking, A., 2020. Field application and validation of a seismic bedload transport model. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 125, e2019JF005416.
Geay T., 2021. Métrologie du transport solide par charriage, 26/01/2021. Web conférence réalisée pour le Wasser Agenda 21 (Forum et Réseau des acteurs de l’eau en suisse) : vidéo de présentation
Geay, T., Zanker, S., Misset, C., & Recking, A., 2020. Passive acoustic measurement of bedload transport: Toward a global calibration curve? Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 125, e2019JF005242.
Le Guern, J., Rodrigues, S., Geay, T., Zanker, S., Hauet, A., Tassi, P., Claude, N., Jugé, P., Duperray, A., and Vervynck, L, 2021. Relevance of acoustic methods to quantify bedload transport and bedform dynamics in a large sandy-gravel-bed river, Earth Surf. Dynam., 9, 423–444.
Le Guern J. (UMR CNRS CITERES), Rodrigues S. (UMR CNRS CITERES), Geay T. (BURGEAP, R&D), Zanker S. (EDF, DTG), Hauet A. (EDF, DTG), Juge P. (CETU Elmis Ingénierie), Claude N. (LNHE - EDF R&D), Tassi P. (LNHE - EDF R&D & LHSV), 2021. Pertinence des méthodes acoustiques pour la quantification du transport solide par charriage dans les grands cours d’eau sablo-graveleux. Colloque CFBR-TSMR, 11/03/2021.
Misset, C., Recking, A., Legout, C., Bakker, M., Gimbert, F., Geay, T., & Zanker, S., 2021. Using continuous turbidity and seismic measurements to unravel sediment provenance and interaction between suspended and bedload transport in an Alpine catchment. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL090696.
Nasr M. (INRAE), Geay T. (BURGEAP R&D), Zanker S. (EDF), Recking A. (INRAE), 2021. Développement d’un modèle acoustique de bruit généré par le charriage en rivière. Colloque CFBR-TSMR, 11/03/2021.
Piasny G. (UMR 7362, CNRS-Université de Strasbourg-ENGEES), Geay T. (BURGEAP R&D), Zanker S. (EDF-DTG), Garambois PA. (INRAE), Finaud-Guyot P. (HydroSciences Montpellier), Schmitt L. (CNRS LIVE UMR 7362), 2021. Combinaison de mesures acoustiques et de prélèvements sédimentaires pour le suivi de la charge de fond de rivières : application à la Moselle. Colloque CFBR-TSMR, 11/03/2021.
Co-financeur
